今天下午，夢天實驗艙即將在海南文昌發(fā)射場搭載長征五號B遙四火箭火箭發(fā)射，小編在這里預(yù)祝發(fā)射圓滿成功，夢圓航天！

夢天實驗艙成功發(fā)射，也意味著中國天宮空間站的建設(shè)圓滿完成，天宮進(jìn)化到了完全體，呈現(xiàn)令人賞心悅目的“T字形”。

那么問題來了，完全體的天宮空間站到底有多大，航天員的居住條件到底咋樣，下一步要怎么建設(shè)，天宮都交房了，天庭啥時候動工?。?/p>

別急，聽我一一道來。

天宮空間站簡介

首先還是要先介紹一下天宮空間站的基本情況。

2021年4月29日，天宮空間站核心艙天和從海南文昌發(fā)射中心發(fā)射。標(biāo)志著天宮空間站的建設(shè)正式拉開帷幕，算起來，到今天，夢天發(fā)射，天宮還不滿2歲。天宮空間站的建設(shè)完成也標(biāo)志著我國載人航天工程三步走發(fā)展戰(zhàn)略的最終目標(biāo)成功實現(xiàn)，使得使中國成為獨立掌握近地空間長期載人飛行技術(shù)，具備長期開展近地空間有人參與科學(xué)技術(shù)實(試)驗?zāi)芰?，能夠綜合開發(fā)利用太空資源的國家。

冷知識，天宮空間站標(biāo)志著我國成為第二個獨立掌握建設(shè)空間站的國家，第一個是蘇聯(lián)，他們獨立建設(shè)了和平號空間站。至于現(xiàn)在正在運行的國際空間站，是由國際合作共同建設(shè)完成的。

天宮空間站由天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙三個艙段組成，呈“T”字構(gòu)型。除了艙體本身以外，空間站還要預(yù)留對接口承接載人飛船和貨運飛船。天宮空間站設(shè)置有前向、后向和徑向三個對接口，前向?qū)涌谥饕糜趯虞d人飛船和巡天空間望遠(yuǎn)鏡，后向?qū)涌谥饕糜趯迂涍\飛船，徑向?qū)涌谥饕糜趯虞d人飛船。

天宮“三兄弟”

天宮建設(shè)都完成了，是不是還有人不了解這三個核心艙的具體情況，沒事，我來給你補補課。

首先發(fā)射的天和核心艙，顧名思義，這是整個空間站的核心。天和核心艙主要任務(wù)是空間站平臺的統(tǒng)一管理和控制，并作為目標(biāo)飛行器支持來訪飛行器交會對接、轉(zhuǎn)位與停泊。我們的航天員就主要生活在天和核心艙中，核心艙在貨運飛船的支持下，可以支持航天員長期停留，也可以支持航天員開展密封艙內(nèi)空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗。天和核心艙還具有氣閘艙，支持航天員出艙。

天和核心艙包括節(jié)點艙、生活控制艙及資源艙三部分，軸向總長16.6 m，最大直徑4.2 m。

而問天和夢天均為實驗艙，主要功能是供航天員開展科學(xué)實驗。

問天實驗艙包括工作艙、氣閘艙、資源艙三部分，艙體軸向長度為17.9 m，艙體最大直徑4.2 m。問天實驗艙作為第二個發(fā)射的艙體，但他其實不僅只是個實驗艙，問天實驗艙主要功能當(dāng)然是為開展密封艙內(nèi)和艙外空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗提供保障條件，但你可能不知道的是，它其實也是天和核心艙的重要備份，問天實驗艙可以作為天和核心艙能源管理系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和載人環(huán)境系統(tǒng)等關(guān)鍵平臺功能的備份，同時問天實驗艙其實也具備對組合體進(jìn)行統(tǒng)一管理與控制的能力，也就是說，航天員在問天實驗艙中同樣可以操作整個空間站。問天實驗艙同樣可以保障航天員在軌長期駐留, 提供專用氣閘艙和應(yīng)急避難場所, 可以在天和核心艙遇到突發(fā)狀況時保證航天員安全。

今天發(fā)射的就是天宮空間站大家庭的“三弟”——夢天實驗艙。夢天實驗艙包括工作艙、貨物氣閘艙、載荷艙、資源艙四部分，艙體軸向長度為17.9 m, 最大直徑4.2 m。哎，有沒有發(fā)現(xiàn)新成員。沒錯，夢天實驗艙比問天實驗艙多了一個載荷艙。這個載荷艙艙外設(shè)置展開式載荷實驗平臺，發(fā)射后在軌展開。至于資源艙則與問天實驗艙基本相同。

夢天實驗艙主要任務(wù)是為航天員在密封艙內(nèi)工作提供保障條件，保證航天員安全。為開展艙內(nèi)及艙外空間實(試)驗提供保障條件，提供貨物氣閘，實現(xiàn)載荷與設(shè)備自動進(jìn)出艙。為啥要去太空做實驗？

為啥要去太空做實驗？

要問實驗艙的實驗內(nèi)容，首先我們要清楚，為什么要在太空開展實驗。在太空開展實驗主要有四大優(yōu)勢。

在太空實驗當(dāng)然是看重天空特有的實驗條件。最重要的，就是你第一個想到的，微重力環(huán)境。

在地表，重力環(huán)境下，生命體和物質(zhì)受到重力作用，物質(zhì)的某些本質(zhì)規(guī)律可能被重力作用掩蓋，因此在微重力或無重力環(huán)境下，或許會有一些意想不到的結(jié)果。

空間站實驗的另一個巨大優(yōu)勢是：上面有人。

如果沒有空間站，我們進(jìn)行科學(xué)實驗就只能把裝置實驗發(fā)射上去，既不能及時地操作，更不能隨意控制實驗的時間。但如果實驗過程中一直有人參與，就可以更便利地進(jìn)行實驗操作、記錄以及對可能出現(xiàn)的狀況進(jìn)行維修。

另外，空間站中實驗在時間上也更有便利?？臻g站會進(jìn)行更頻繁的天地運輸，這本來就是維持空間站運行的基本需求，而我們也可以利用貨運飛船或載人飛船實現(xiàn)樣品的輸送與返回。

還有最后一個顯著優(yōu)勢：空間站特定的軌道高度，便于進(jìn)行天文、地球觀測和空間物理研究。當(dāng)我們進(jìn)行天文觀測時，位于地面的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡會受到來自大氣的干擾或吸收，因此，我們會選擇射電望遠(yuǎn)鏡或者直接把望遠(yuǎn)鏡搬到太空中。而我們這次天宮空間站的建設(shè)也計劃發(fā)射巡天望遠(yuǎn)鏡與空間站共軌飛行，開展這方面實驗。

實驗艙到底實驗了個啥？

完整的天宮空間站包括兩個實驗艙，那么這兩個實驗艙到底要進(jìn)行什么實驗?zāi)兀刻鞂m空間站共可以搭載25個實驗柜，能開展的實驗內(nèi)容可豐富了呢。

問天實驗艙發(fā)射已經(jīng)有一段時間了，大家可能已經(jīng)了解了問天的實驗內(nèi)容，這里還是再重復(fù)一下。

問天實驗艙主要面向空間生命科學(xué)研究，也就是說問天實驗艙主要關(guān)注生命在微重力環(huán)境下的生存狀態(tài)。問天實驗艙配置了生命生態(tài)、生物技術(shù)和變重力科學(xué)等實驗柜，能夠支持開展多種類植物、動物、微生物等在空間條件下的生長、發(fā)育、遺傳、衰老等響應(yīng)機理研究，以及密閉生態(tài)系統(tǒng)的實驗研究，并通過可見光、熒光、顯微成像等多種在線檢測手段，支持分子、細(xì)胞、組織、器官等多層次生物實驗研究，還能提供0.01g 至2g 的變重力模擬，支持開展不同重力條件下生物體生長機理的對比研究。

舉個例子，問天實驗艙的生命生態(tài)實驗柜中就種植了水稻和擬南芥，在“天宮課堂”中和大家見過面。不知道，這兩天你們有沒有關(guān)注天宮的它們長得怎么樣了？

夢天實驗艙主要面向微重力科學(xué)研究，更關(guān)注一些基本物理規(guī)律在微重力環(huán)境中的變化。夢天實驗艙配置了流體物理、材料科學(xué)、燃燒科學(xué)、基礎(chǔ)物理以及航天技術(shù)試驗等多學(xué)科方向的實驗柜，支持開展重力掩蓋下的多相流與相變傳熱、基礎(chǔ)燃燒過程、材料凝固機理等物質(zhì)本質(zhì)規(guī)律研究以及超冷原子物理等前沿實驗研究。

同時，夢天實驗艙還將在天宮二號空間冷原子鐘的基礎(chǔ)上，建立世界上第一套由氫鐘、鐘、光鐘組成的空間冷原子鐘組，構(gòu)成在太空中頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度最高的時間頻率系統(tǒng)，開展引力紅移、精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)測量等前沿的科學(xué)研究。

這兩天，空間站在干啥？

答：在變形。

別誤會，空間站可不是汽車人，不會整出幾個輪子跑了。這里的變形實際上是指天和核心艙和問天實驗艙的空間位置調(diào)整。

先思考一個問題，在不考慮天舟貨運飛船和神舟載人飛船的時候，空間站在太空中是什么形狀。

當(dāng)只有天和核心艙的時候，這壓根就不是問題，因為只可能有一種形狀。

但當(dāng)問天上天之后，兩個艙體組合就可以有不同的形狀了，它們一會排成“一”字，一會排成“人”字。咳咳，搞錯了，是可以排成“一”形，可以排成“L”形。

實際上，通常，天和核心艙和問天實驗艙都是排成“一”形的，但現(xiàn)在，他們準(zhǔn)備迎接夢天上天，因此會調(diào)整成“L”形，等夢天對接完成之后，三個艙段就變成了完整的“T”字形，這也是天宮空間站的完全體。

天宮到底有多大？

終于，到了這個話題，天宮空間站到底有多大？我可以這么說，經(jīng)過我的計算，天宮空間站可能比我的宿舍要大。當(dāng)然，這也合理。

其實跟國際空間站比，你幾乎一眼就能看到天宮空間站小一號，這也是事實，不過做人不能心急，現(xiàn)在的空間站其實也已經(jīng)夠用了，況且，天宮的技術(shù)更先進(jìn)、更成熟。

從質(zhì)量上看，天宮空間站三艙質(zhì)量約為69 t，國際空間站質(zhì)量約為423t。雖然差距明顯，但我們也應(yīng)該意識到，國際空間站由于是多國共建，結(jié)構(gòu)上有些不合理之處，在去掉桁架之后，居住艙段總質(zhì)量約為327t。至于分配給單獨每個國家的艙段，就更少了。例如，美國部分總質(zhì)量只有約110t。

另一方面，發(fā)電量也是一個很重要的維度。國際空間站發(fā)電效率并不如天宮空間站。舉個例子，國際空間站的發(fā)電功率質(zhì)量比是0.26kW/t，而天宮則達(dá)到了0.41kW/t。一個顯而易見的結(jié)果就是，雖然國際空間站比天宮空間站大了這么多，總質(zhì)量幾是天宮的6倍，但國際空間站只搭載了31個實驗柜，比天宮的25個實驗柜多不了多少。

以后有時間，我們可以聊一聊天宮空間站上的黑科技。

回到開始的問題，航天員的居住條件到底咋樣？別急，這就揭曉答案，根據(jù)資料國際空間站常駐航天員6人，總活動體積大約是388m3。而我們有3名航天員，總活動體積約有110m3。如果以層高3m計算，天宮的體積大約相當(dāng)于36平的一居室。比起小編20平的宿舍大了不少呢。

看到這，是不是對航天員的居住條件放心了。

天宮都來了，天庭還會遠(yuǎn)嗎？

最后一個問題，天宮嘛，顧名思義，這只是宮殿，那么比宮殿更大的，就應(yīng)該是天庭了吧，畢竟沒有天庭，咱們熟知的各路仙神，也沒地兒住啊，雖然，我平時也沒咋關(guān)心過他們就是了。

所以，天宮已經(jīng)建成了，天庭啥時候開始動工？

其實這還真不是開玩笑。天宮空間站確實還有擴建計劃。

天宮空間站在方案設(shè)計階段就對未來的擴展方案進(jìn)行了統(tǒng)籌考慮. 在現(xiàn)有三艙構(gòu)型基礎(chǔ)上,?預(yù)留了機、電、熱等擴展接口,?具備擴展對接3個新艙段形成約180 t六艙組合體的擴展能力。屆時，天宮plus將常駐6名航天員，總活動體積約為240m3。

照這個趨勢，天庭說不定真有可能，畢竟所謂天庭，說白了也就是一個宮殿區(qū)嘛，多間幾座“天宮”，再圈個院子，不就是天庭了嘛。

最后，預(yù)祝夢天實驗艙發(fā)射圓滿成功！

參考資料：

[1]?王翔,王為.天宮空間站關(guān)鍵技術(shù)特點綜述[J].中國科學(xué):技術(shù)科學(xué),2021,51(11):1287-1298.

[2]?張茜. 為什么要到空間站做實驗[N]. 中國青年報,2022-08-08(008).

[3]?神舟十四號載人飛船將創(chuàng)多個“首次”任務(wù)期間完成天宮空間站建造[J].中國軍轉(zhuǎn)民,2022(12):6-7.

[4]?中國空間站是不是太小了？

[5]?擬南芥、水稻、小麥，空間站的植物都生長得如何？

編輯：穆梓