中新网海南文昌7月24日电（马帅莎高瑜）7月24日，问天实验舱在中国文昌航天发射场成功发射。发射升空后，问天实验舱将与天和核心舱完成前向对接，完成“一”字构型。这是中国空间站首次在有人状态下迎接航天器来访。
北京时间2022年7月24日14时22分，搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，发射取得圆满成功。屠海超摄
问天实验舱由中国航天科技集团五院抓总研制。作为中国空间站首个实验舱，问天实验舱体型更大、功能更全。它具备空间站组合体统一管理和控制能力，可与核心舱进行交会对接、转位和停泊，支持航天员在轨驻留，提供专用气闸舱，支持开展密封舱内、舱外科学实验和技术试验。
体型更大
问天实验舱由工作舱、气闸舱及资源舱三部分组成，舱体总长17.9米，直径4.2米，发射重量约23吨，是世界现役在轨最重的单舱主动飞行器。
问天实验舱的工作舱是迄今中国最大、世界第二大单密封舱体。舱内设有3个睡眠区、1个卫生区，完成对接后，中国空间站将更加温馨舒适，“床位”数增加到6个。后续神舟十四号、神舟十五号乘组6名航天员相会太空后，空间站将“满客”运行。
问天实验舱还配备了一对双自由度柔性太阳帆板，全部展开后的翼展超过55米，比半个足球场还要长，这也刷新了中国航天器在轨使用太阳帆板的纪录。
功能全面
问天实验舱是一个集平台功能与试验载荷功能于一体的“全能型”选手。
平台功能方面，问天实验舱与天和核心舱互为备份，关键平台功能一致，可以完全覆盖空间站组合体工作要求。天和核心舱“想休息”时，问天实验舱能立刻顶上。它不仅能保障航天员在轨长期驻留，还为航天员提供了专用气闸舱。
另外，问天实验舱装载了8个实验机柜、22个舱外载荷适配器，如同把一个大型科学实验室搬到了太空。
北京时间2022年7月24日14时22分，搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，发射取得圆满成功。屠海超摄
发电主力
问天实验舱的能源管理系统十分强大，自带高性能“发电机”与“配电器”。
问天实验舱的每个太阳帆板展开面积超100平方米。两个硕大的太阳帆板一起工作，可有效收集更多的太阳能，每天平均发电量超过430度，为空间站运行提供充足的能源。
空间站在轨建造完成后，天和核心舱的一个太阳帆板将转移到问天实验舱资源舱的尾部，天和核心舱将“专心致志”地进行空间站管理工作，而问天实验舱将成为名副其实的“主发电站”。
出舱气闸更优
在问天实验舱中，气闸舱的视觉效果十分独特，外方内圆，是空间站系统唯一方形外观的舱体。
出舱气闸是未来航天员的主要出舱通道，出舱气闸内里呈圆柱状，是航天员开展出舱活动时的“更衣间”。相比天和核心舱节点舱，问天实验舱的“更衣间”空间更大，航天员作出舱准备和舱外返回时，可以更舒展。其大门直径达1米，航天员从这里进出，不仅更加方便，还能携带大个头的设备出舱。
出舱气闸外面是舱外暴露实验平台，上面配置了22个标准载荷接口，其中一部分还配备了流体回路温度控制。未来，在空间站搭载的科学实验载荷，可以通过机械臂精准“投送”到对应的标准载荷接口位置，“即插即用”。
北京时间2022年7月24日14时22分，搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，发射取得圆满成功。屠海超摄
舱外操作更细
问天实验舱是空间站系统中舱外活动部件最多的舱体，大量的舱外设施设备可以更好地保障出舱活动，为更精细的舱外操作提供支持。
问天实验舱将在气闸舱外携带一套5米长的“小臂”。这套7自由度的机械臂小巧、精度高，“小手”方便抓中小型设备，做更为精细的操作。小机械臂还可以与核心舱大机械臂级联成15米长的组合臂，能够在“天和”、“问天”、“梦天”的空间站三舱组合体之间爬行，“机甲战士”能抵达的舱外范围将更大。
问天实验舱的舱外还设置了2台云台灯、4台高清摄像机，能够一边打光追光、一边拍摄录制。借助这些设备，地面测控人员更清楚地实时观察航天员出舱活动情况。另外，它们还能在太空中拍摄许多“壁纸大片”“唯美视频”，记录和呈现美轮美奂的地球和外太空。
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天舟四号曾为中国空间站带去一个重100多公斤的控制力矩陀螺，此次问天实验舱又携带了4个这样的“大家伙”。后续，航天员将把天舟四号携带的控制力矩陀螺安装到问天实验舱上，多个控制力矩陀螺联合使用，将使超过100吨的空间站的姿态控制能“坐如钟、行如风”。
中国空间站使用的是目前中国该类产品中最大的1500牛米秒控制力矩陀螺，共需配备12台，其中有6台随天和核心舱飞天，后续，天舟五号还会再“捎”一台，后上天的6台将集中安装在问天实验舱。
中国控制力矩陀螺研制过程如果从1998年开展预先研究算起，至2021年空间站任务中控制力矩陀螺首次在轨成功应用，共经历了23年。控制力矩陀螺曾经是拦在中国航天人面前的一块巨石。20世纪90年代，全球仅少数大国有能力研制控制力矩陀螺，且价格高昂。
中国第一台飞天的是200牛米秒控制力矩陀螺，2011年随天宫一号上天，其在轨应用使中国成为国际上第三个掌握该技术的国家。
从天宫一号开始，中国航天科技集团五院面向不同大小的航天器应用开发了系列控制力矩陀螺产品，但和控制力矩陀螺在其它航天器上的应用不同，空间站任务要求更高。
其他航天器控制力矩陀螺安装在舱内，工作环境较为单一，而空间站上的控制力矩陀螺需要同时适应舱内、舱外两种工作环境。极大的温差和真空度变化等给产品关键部位的润滑和整机的散热问题带来很大挑战，特别是对于舱外200多度的温差，研制人员必须进行专门的热控设计，对于舱内产品，研制人员开展了减振降噪工作，以符合舱内噪声指标要求。
作为复杂的空间机电类产品，控制力矩陀螺工作环境恶劣、寿命要求长，要求每分钟数千转连续工作多年，在轨发生故障的概率较大。为了保证空间站的寿命与可靠性，控制力矩陀螺需要具备在轨更换能力。
空间站任务把控制力矩陀螺在中国航天器上的使用提高到新高度。目前，中国单框架控制力矩陀螺产品已实现快速发展。天宫一号任务之后，航天科技集团五院在数年时间里陆续研发出了动量范围覆盖0.1牛米秒到1500牛米秒的产品，形成满足中国各类空间飞行器姿态机动与姿态控制需求的全系列控制力矩陀螺产品型谱。
较第一代产品，新研制的控制力矩陀螺具有精度高、响应快、寿命长、可靠性高等优点，可满足中国未来数年内各类空间飞行器的姿态控制要求。
“拦路虎”变成了技术高峰，系列产品的研制与应用显著提升了中国空间飞行器的姿态机动与姿态稳定控制能力，使卫星看得更准、更宽，也推动了中国空间惯性执行机构的快速发展。
