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2022年7月24日14时,长征五号B遥三运载火箭搭载中国空间站问天实验舱,在海南文昌航天发射场发射升空。问天实验舱将按照预定程序与空间站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。这是中国空间站第二个舱段,也是首个科学实验舱。
【拓展】长五B火箭是目前我国近地轨道运载能力最大的火箭,主要用于空间站舱段等近地轨道大型航天器发射任务。此次发射是长五B火箭首次执行快速交会对接任务,成功突破了零窗口发射和大直径舱箭连接分离等多项关键技术。
【联想】神舟十三、十四载人飞船是由长征二号F运载。
一、主要作用
问天实验舱主要面向空间生命科学研究,能够支持开展多种类植物、动物、微生物等在空间条件下的响应机理研究,以及密闭生态系统的实验研究,可支持分子、细胞、组织、器官等多层次生物实验研究,并可开展不同重力条件下生物体生长机理的对比研究。
问天实验舱还是核心舱的备份,核心舱一旦出问题,航天员可以转移到这里,并且对全站进行控制。
二、主结构
问天实验舱轴向全长17.9米(相当于6层楼房高度),最大直径4.2米,重量超23吨。分为工作舱、气闸舱、资源舱。
1.工作舱:为航天员工作和生活的场所
工作舱内搭载了8个实验柜机位,已经部署了生命生态实验柜、生物技术实验柜、变重力实验机柜和科学手套箱与低温存储柜等4个科学实验机柜,将开展大量科学实验。
(1)生命生态实验机柜中,航天员可以用植物、昆虫、小型哺乳动物等进行重力生物学和辐射生物学研究,揭示微重力对生物个体生长、发育与衰老的影响,探索生命起源的机理。
(2)生物技术实验机柜中,航天员可以开展微重力下的细胞和组织培养、蛋白质结晶、生物分子构建和生物力学研究,这些研究将有力促进地面农业、医药、环境生物技术的发展。
(3)变重力科学实验机柜则可以通过改变内置离心机转速,持续稳定的提供0.01g至2g之间的模拟重力环境,开展不同重力条件下生物体生长机理的对比研究。
(4)通过科学手套箱与低温存储柜,航天员可以直接参与操作生命科学和其他科学实验,以及样品和实验准备,为生物样品提供低温存储支持。
问天实验舱配置了与核心舱一样的航天员生活设施,这里包括3个睡眠区、1个卫生区和厨房等设施,可以保障航天员生活。
【拓展】天和的睡眠舱是横着的,问天的三个睡眠舱是竖着的。其实在太空失重环境下,站着睡和躺着睡是没有区别的。
2.气闸舱:用于出舱,外面有暴露试验平台。
出舱口直径1米,位置朝着地球的方向,避免强光对航天员的直接干扰。
3.资源舱:负责提供动力。
三、其他结构
1.柔性太阳翼:为了支撑实验舱那么多实验柜,问天实验舱的太阳能电池规模将会很大,单翼全展开状态下面积超100平方米,刷新国内太阳翼最大面积纪录。而且是以最佳的角度面向太阳,不容易被其他舱段遮挡。
【拓展】问天实验舱首次采用太阳翼双自由度同时转动,确保每一缕阳光都垂直照射在太阳翼上。
2.小机械臂:与大机械臂相比,小臂的控制精度更高,而且捕获物品时可以用三根捕获手指抱紧再锁定,非常灵活,未来大部分的出舱作业都将由双臂组合状态下完成。
四、意义
1.是中国空间站首次在有人的状况下迎接航天器的来访。
2.是我国在大推力火箭上实现零窗口发射。
【拓展】“零窗口”意味着发射需分秒不差,万一短暂延迟,火箭也能自主选择最优路线,将问天按时送达。
3.问天实验舱是我国目前最大的单体航天器,也是全世界现阶段最大最长的在役航天器。
4.问天实验舱入轨后,与空间站组合体实施前向交会对接,实现中国目前最大吨位的两个航天器之间的交会对接,也是中国空间站第一次在有人状态下进行交会对接。
5.在轨期间,问天实验舱将完成中国首次在轨大惯量转位动作,即通过平面转位90度,这将是中国首次航天器在轨转位组装,也是国际上首次以平面式转位方案进行航天器转位的探索尝试。
【课后练习】
1.(单选)2022年7月24日,长征五号B遥三运载火箭搭载中国空间站问天实验舱,在( )航天发射场发射升空。
A.甘肃酒泉
B.海南文昌
C.四川西昌
D.山西太原
【答案】B。2022年7月24日14时,长征五号B遥三运载火箭搭载中国空间站问天实验舱,在海南文昌航天发射场发射升空。
2.(单选)2022年7月24日,问天实验舱发射升空。实验舱搭载了四个实验机柜,其中( )中,航天员可以开展微重力下的细胞和组织培养、蛋白质结晶、生物分子构建和生物力学研究,这些研究将有力促进地面农业、医药、环境生物技术的发展。
A.生命生态实验柜
B.变重力实验机柜
C.生物技术实验柜
D.科学手套箱与低温存储柜
【答案】C。生物技术实验机柜中,航天员可以开展微重力下的细胞和组织培养、蛋白质结晶、生物分子构建和生物力学研究,这些研究将有力促进地面农业、医药、环境生物技术的发展。
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