“梦天”实验舱成功发射并与天宫空间站交会对接之后,测控人员用了两天时间对新实验舱进行了全面状态检查,并于2022年11月3日上午将“梦天”实验舱转位到节点舱左侧的永久停泊口。至此,中国空间站以大写的“T”字构型宣告第一阶段建造任务圆满完成。

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中国空间站“T”字构型完成

许多朋友好奇,我们建造空间站拿来做什么用?新的实验舱里边是什么样子?它会跟国际空间站一样吗?

“我们的征途是星辰大海”,人类不能总满足于躺在地球摇篮里,我们要去浩瀚宇宙探寻真理,空间站就是迈向星辰大海的第一步。

太空中由于摆脱了地球重力束缚,许多物理现象都表现得与地面不同:人和其它物体能漂浮在空中不会“掉下来”;火焰不会向上而是向四面扩散;水和其它流体也不再是我们常见的形态。

在“失重”、太空辐射和特殊电磁环境下,人和生物体也会受到影响,我们将来做长距离深空旅行,比如去火星甚至更远的星球将面临哪些困难?如何确保健康和生命安全?这些问题都需要实际去到太空才能有答案。

神舟十五号与神舟十四号将在轨轮换

国际空间站主要有四个实验舱:美国的“命运号”(13个科学实验机架)、欧洲航天局的“哥伦布号”(10个实验机架,其中5个归NASA)、日本的“希望号”(共10个实验机架,NASA占用4个)和俄罗斯新发射的“科学号”实验舱(正在舾装,机架数量未知)。目前三个已投入使用的实验舱总共拥有约33个科学载荷,在20年的时间里产生了超过3000项科学实验成果。

中国天宫空间站有“问天”和“梦天”两个实验舱;在“天和”核心舱里也布置了实验机柜,用于航天员健康监测以及“人系统”方面的科学研究。问天实验舱侧重于生命科学研究,梦天实验舱则设置了13个物理学实验机架。天宫三个舱总共有25个科学机架,可开展数千项科学实验,单从空间站科学实验机架数量上讲,目前我们比NASA多3个。

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问天与梦天实验舱内科学实验柜示意

尽管国际空间站的规模大,舱段比我们多,但航天迷们对它的“乱”却印象深刻:实验舱狭窄拥挤,各种设备和管线密布四周,人在里边如同进了“盘丝洞”一般,你需要小心穿行,因为很难找到地方插脚。

国际空间站那叫一个“乱”

空间站到底是“整洁”好还是“乱”更好,这个问题时常会引起争论。有人说科学实验要讲效率,一堆电线看着就头疼,出了问题还不容易查找故障点;反对者则认为我们花大价钱研制空间站并把它们发射上天,不是要搞一个高级的摆设,不是为了好看,科学家希望用它来搞空间科学研究,没工夫把电线搞得整整齐齐,“乱才有感觉”。总之是公说公有理,谁也不服谁。

天和核心舱初亮相时,不少朋友看到舱内图像后挺傲娇——看!咱们的空间站就是明亮、宽敞、整洁!我当时就提醒大家这是空间站的初始状态,它在投入使用后不会总保持这个模样,尽管天宫空间站不会像国际空间站那么糟糕,但大家要做好“乱”的准备。

天和核心舱初始状态

果不其然,没过多久天和核心舱就变成了这个样子:

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注意看王亚平身后舱壁上的电线

空间站就是一个太空综合实验平台,它里边布置了许多生命保障和科学实验设备,航天员除了要完成繁重的工作任务之外,他们还要在这狭窄的空间里长期生活起居、坚持身体锻炼。在这种情况下,你很难苛求他们把所有的线缆收拾得整整齐齐,也许下一个小时实验还要继续,重新插拔电缆需要耗费大量时间,所以就由它“乱”一会儿吧。

实验舱里有大量科学实验柜,许多实验都需要连接各种水、电、气和光纤,以后要是忙起来,会不会因插错了线或碰掉了管子引发事故呢?

梦天舱发射升空时的状态

你的担心,其实空间站的设计人员早已考虑到了。就拿梦天实验舱里的“两相系统实验柜”来说吧,它上面密布着许多气体、液体和传感器接口,做实验的时候需要把管线连接上去。所有的插头设计都要做到既要方便航天员插拔,还要连接牢靠,不同的插头对应不同的接口“一个萝卜一个坑”,插错是插不进去的。

实验机柜有防插错机制

科学家介绍防插错结构

万一实验过程中不小心碰掉了插头,会不会导致液体泄漏引发短路事故呢?也不会。在液体和气体管路被拔出或者脱落的同时,连接器能自动封堵住接口,确保不发生气液泄漏。

在实验机柜设计过程中,科学家充分考虑了操作实施的合理性,专门定制合适长度和弯头的管线,这样就能最大限度避免因管线太长而悬浮在空中。

与有20年历史的国际空间站相比,天宫空间站在建造时还拥有“后发优势”,5G通信等大量新技术的应用减少了电缆,同时我们在舱室的设计方面也更严谨和科学。

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天宫实验舱的机架都是标准化的

还是拿梦天实验舱来举例吧。它在发射升空时安装了8个科学实验机柜,但实际上在所有面板的背后——我们看不见的机架却是标准化的,可以按需要扩展。实验舱上下左右四个面的机架都能安装实验模块,做所有我们想做的科学实验。你不需要为了某一个实验从远处拉一条电源线过来,所有实验模块的支持都能就地解决。即便我们三名航天员要照顾几十台设备,天宫空间站或许将迎来“乱时代”,它也不会像国际空间站那样拥挤和混乱。

国际空间站天花板上“挂”了大量设备和电线