text: 天宮空間站實驗艙Ⅰ，又稱“問天”實驗艙，是中國天宮空間站的組成部分之一，也是該型空間站基本構型中兩個大型在軌實驗艙段中的第一個。該艙為控制與實驗應用艙，主要用於研究，艙外接有一架小型多功能機械臂和一個攜帶有多個暴露載荷掛點的備份氣閘艙。問天實驗艙於北京時間2022年7月24日14時22分32秒在海南文昌航天發射場發射升空，並於7月25日3時13分成功對接於天和核心艙前向埠，整個交會對接過程歷時約13小時。問天實驗艙對接完成後，中國空間站由原來的單艙階段正式進入組合式空間站階段。命名.2011年4月，為滿足技術管理和對外宣傳的需要，中國載人航天工程辦公室開展了中國空間站徵名活動，對社會公開徵集空間站及其各個組成艙段的名稱。2011年8月，載人航天工程辦公室公佈了初選結果，其中實驗艙Ⅰ的前30個提名名稱為："長江、超越、傳承、創新、創造、奮鬥、黃河、進取、開創、開拓、開拓者、黎明、夢想、啟迪、起點、啟蒙、啟明、啟明星、起源、使命、探索、探索者、探知、天研、天翼、未來、問天、希望、智慧、指南針"。2013年10月底，中國載人航天辦公室正式公佈了命名結果，實驗艙Ⅰ被最終命名為“問天”，原因是其最符合實驗艙Ⅰ兼有控制與實驗應用的功能定位。任務歷史.2020年12月，問天實驗艙完成初樣研製，轉入正樣研製階段。在初樣階段和正樣階段，問天實驗艙分別進行了力學試驗、熱試驗、三艙聯試試驗和艙段轉位專項試驗等大型試驗。2022年4月29日，問天實驗艙透過海上運輸從天津抵達文昌清瀾港，並進入文昌航天發射場，開展發射場區總裝和測試工作。5月29日，執行問天實驗艙發射任務的長征五號B遙三運載火箭運抵發射場，與與先期已運抵的問天實驗艙一起開展發射場區總裝和測試工作。7月18日，問天實驗艙與長征五號B遙三運載火箭組合體轉運至發射區。7月22日，中國空間站問天實驗艙任務發射前系統間全區合練完成。問天實驗艙發射前，空間站組合體偏航180°，建立倒飛姿態。7月24日14時22分，搭載問天實驗艙的長征五號B遙三運載火箭在文昌航天發射場點火發射升空，14時30分，問天實驗艙與火箭成功分離並進入預定軌道。這是長征五號B運載火箭首次執行“零視窗”發射任務，從而保證問天實驗艙和核心艙順利交會對接。14時39分，位於資源艙的偏置中繼天線展開；15時15分左右太陽翼一次展開完成。7月25日3時13分，問天實驗艙成功與天和核心艙前向埠對接，整個交會對接過程歷時約13小時。這是中國首次實現2個20噸級航天器在軌交會對接，也是中國空間站有航天員在軌駐留期間首次進行空間交會對接。同日5時22分，太陽翼二次展開完成。7月25日10時03分，神舟十四號航天員乘組經確認無需面罩後，開啟問天實驗艙艙門並進入問天實驗艙，這是中國航天員首次在軌進入科學實驗艙。9月30日12時44分，經過約1小時，問天實驗艙採用平面轉位方式完成轉位，這是中國首次完成在軌大體量艙段轉位操作，也是世界首次以平面式轉位方案完成航天器的轉位動作。10月12日，天宮課堂第三課在中國空間站開講，中國航天員首次在問天實驗艙內進行授課。功能與配置.佈局.問天實驗艙全長約17.9米，直徑4.2米，發射重量約23噸，其中整艙艙幹約21.5噸，推進劑加註量約1.55噸，是世界現役在軌最重的單艙主動飛行器。整艙由工作艙、氣閘艙和資源艙組成，其中氣閘艙用於航天員出艙活動，資源艙用於儲備上行物資，工作艙用來完成科學實驗，其中搭載8個實驗櫃機位、22個艙外載荷介面卡，部署其中4個科學實驗機櫃，同時設有三個睡眠區、第二個衛生區，與天和核心艙一起可支援共六名航天員同時在軌生活工作。太陽翼.問天實驗艙的太陽翼單翼初次展開長6.5米，二次展開長23米，全部展開後的翼展超過55米，每側的太陽翼展開面積超100平方米，每天平均發電量超過430度。儀器機架.問天實驗艙主要面向空間生命科學研究，配置了生命生態、生物技術和變重力科學等實驗櫃，能夠支援開展多種類植物、動物、微生物等在空間條件下的生長、發育、遺傳、衰老等響應機理研究，以及密閉生態系統的實驗研究，並透過可見光、熒光、顯微成像等多種線上檢測手段，支援分子、細胞、組織、器官等多層次生物實驗研究，還能提供0.01g~2g的變重力模擬，支援開展不同重力條件下生物體生長機理的對比研究。機械臂.轉位機械臂.問天實驗艙配備有轉位機械臂，對應於天和核心艙的節點艙上的基座，用於實驗艙進行轉位操作。轉位任務時轉臂會抓取基座，然後兩艙再進行分離，把實驗艙從核心艙的前向對介面轉移到永久性停泊口。實驗艙小機械臂.問天實驗艙還配置了一個活動半徑5米的小機械臂。相比天和核心艙的大機械臂，小機械臂負載能力約為大臂的1/8，但末端定位精度更高，位置精度優於大臂的五倍，姿態精度優於大臂的兩倍，能夠完成精度要求更高的精細操作。除此之外，小機械臂還能與大機械臂形成組合機械臂，可以覆蓋更廣的艙外作業範圍，完成裝置在艙外載荷平臺上的安裝。備份系統.儘管空間站的管理工作主要由天和核心艙負責，但問天實驗艙備份了完整的能源管理、資訊系統、控制系統和載人環境等關鍵功能。一旦核心艙出現故障可能對人員安全構成威脅時，問天實驗艙可以整體接管全站控制工作。
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