北京时间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准时点火发射，约495秒后，问天实验舱与火箭成功分离并进入预定轨道，发射取得圆满成功。
问天实验舱是我国迄今为止发射的最重载荷。此次任务中，问天实验舱执行“零窗口”发射，这是我国文昌发射场执行空间站建造任务以来首次实施“零窗口”发射，也是长五系列火箭“胖五”首次执行“零窗口”发射任务，即火箭发射时间和预定点火时间偏差不能超过1秒，它的难度好比在太空“穿针引线”，因此，对火箭和发射场系统的可靠性提出了较高的要求。
这是我国载人航天工程立项实施以来的第24次飞行任务，发射的问天实验舱是中国空间站第二个舱段，也是首个科学实验舱。问天实验舱由工作舱、气闸舱和资源舱组成，起飞重量约23吨，主要用于支持航天员驻留、出舱活动和开展空间科学实验，同时可作为天和核心舱的备份，对空间站进行管理。
后续，问天实验舱将按照预定程序与核心舱组合体进行交会对接，神舟十四号航天员乘组将进入问天实验舱开展工作。
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