Skip to Content Facebook Feature Image

中國太空人首次在軌進入實驗艙 揭秘20噸級問天、天和成功「牽手」關鍵技術

博客文章

中國太空人首次在軌進入實驗艙 揭秘20噸級問天、天和成功「牽手」關鍵技術
博客文章

博客文章

中國太空人首次在軌進入實驗艙 揭秘20噸級問天、天和成功「牽手」關鍵技術

2022年07月25日 13:37 最後更新:13:42

神舟十四號航天員乘組於7月25日10時03分成功開啟問天實驗艙艙門,順利進入問天實驗艙。這是中國航天員首次在軌進入科學實驗艙。

神舟十四號太空人進入問天實驗艙。

神舟十四號太空人進入問天實驗艙。

後續,將按計劃開展組合體姿態融合控制、小機械臂爬行和大小臂組合測試等在軌工作,並利用問天艙氣閘艙和小機械臂進行航天員出艙活動。

更多相片
神舟十四號太空人進入問天實驗艙。

神舟十四號太空人進入問天實驗艙。

問天實驗艙是中國空間站第二個艙段,也是首個科學實驗艙。

問天實驗艙是中國空間站第二個艙段,也是首個科學實驗艙。

問天實驗艙在海南文昌航天發射場發射升空。

問天實驗艙在海南文昌航天發射場發射升空。

兩個20噸級航天器首次在軌實現交會對接。

兩個20噸級航天器首次在軌實現交會對接。

即便是微小抖動,都會增加加大交會對接的難度。

即便是微小抖動,都會增加加大交會對接的難度。

中國空間站還採用了一些特殊的設計,確保對接時空間站以及航天員的安全。

中國空間站還採用了一些特殊的設計,確保對接時空間站以及航天員的安全。

問天實驗艙是中國空間站第二個艙段,也是首個科學實驗艙。

問天實驗艙是中國空間站第二個艙段,也是首個科學實驗艙。

問天實驗艙是中國空間站第二個艙段,也是首個科學實驗艙,由工作艙、氣閘艙和資源艙組成,主要用於支持航天員駐留、出艙活動和開展空間科學實驗,同時可作為天和核心艙的備份,對空間站進行管理。

問天實驗艙在海南文昌航天發射場發射升空。

問天實驗艙在海南文昌航天發射場發射升空。

24下午2時22分,問天實驗艙在海南文昌航天發射場發射升空,準確進入預定軌道,任務取得圓滿成功。

25日3時13分,「問天」終於牽手「天和」。中國空間站的首個實驗艙——問天實驗艙在發射升空約13小時後,與中國空間站天和核心艙完成半自主前向交會對接,並形成「一」字在軌運行構型。

兩個20噸級航天器首次在軌實現交會對接。

兩個20噸級航天器首次在軌實現交會對接。

這是我國兩個20噸級航天器首次在軌實現交會對接,也是空間站有航天員在軌駐留期間首次進行空間交會對接。

在這場「重量級」的交會對接任務中,問天實驗艙、天和核心艙以約每秒7.9公里的狀態高速運動,這就要求必須精準地控制它們的位置、速度、姿態才能保證可靠的對接,稍有偏差航天器就會發生碰撞。

即便是微小抖動,都會增加加大交會對接的難度。

即便是微小抖動,都會增加加大交會對接的難度。

航天科技集團五院問天實驗艙GNC分系統副主任設計師宋曉光在接受內地媒體採訪時介紹,此次對接任務有其獨特的難點,首先就在於對接時作為追蹤器的問天實驗艙,其尺寸和質量之大均創造了我國現有航天器之最。在交會對接任務時尤其要注意避讓太陽翼以及機械臂等大型部件。確保發動機在工作時產生的射流不能噴到這些大型的部件之上。而其採用的柔性太陽翼具有容易振動的特點,而即便是微小抖動,都會對航天器的控制精度和穩定性產生不利影響,從而加大交會對接的難度。

為此,問天實驗艙的研發團隊在設計環節就合理的佈置發動機的位置,避免發動機產生真空羽流干擾。此外還在全世界首創了「二次展開」的關鍵技術,即在發射後先將太陽翼展開約五分之一的長度,待對接完成後再完全展開到位,從而提高交會對接的可控性。

問天實驗艙上配備的這對雙自由度柔性太陽翼也刷新了我國航天器在軌使用太陽翼的長度紀錄。這種柔性太陽翼單個翼面展開面積約110平方米,差不多相當於一套三室一廳房子的面積。而一對太陽翼全部展開後翼展超過55米,比半個足球場還要長。

此前,我國的航天器多使用的簡單易控的半剛性太陽翼,為何在建造空間站的過程中要採用這種更難操控的柔性太陽翼?

航天科技集團五院問天實驗艙電總體主任設計師梁曉鋒介紹,問天實驗艙作為實驗平台,其需要為實驗載荷提供充足的電能,有更多的電才能開展更多在軌的實驗,更大的太陽翼則能滿足這一需求。在火箭整流罩尺寸,以及艙體各方面設計等約束條件下,與半剛性太陽翼收攏尺寸相當的柔性太陽翼,展開後就能獲取更大的面積,從而產生更多的電能。

問天實驗艙上兩個碩大的柔性太陽翼一起工作,每天平均發電量超過430度,在地面上,這個日發電量足夠一個北京市的普通家庭用上一個半月。

中國空間站還採用了一些特殊的設計,確保對接時空間站以及航天員的安全。

中國空間站還採用了一些特殊的設計,確保對接時空間站以及航天員的安全。

此次對接任務也是中國空間站首次在有航天員的狀態下迎接航天器來訪,為確保對接時空間站以及航天員的安全,中國空間站還採用了一些特殊的設計來提高對接的安全性。

宋曉光介紹,中國空間站上採用了一項名為「安全橢球」的設計。這種設計以空間站為中心設置一個橢圓範圍,作為追蹤器的問天實驗艙只能通過一條「對接走廊」接近空間站核心艙,實驗艙一旦偏離這條對接路徑,靠近橢圓範圍,就會主動的往後撤,和核心艙保持一個安全的距離,在確保沒有風險之後再次進行對接,「這也是對接時確保安全的底線設計。」

作為中國空間站的首個實驗艙,在試驗載荷功能上,問天實驗艙裝載了生命生態實驗櫃、生物技術實驗櫃、科學手套箱與低溫存儲櫃、變重力科學實驗櫃等8個實驗機櫃以及22個艙外載荷適配器,就像是把一個大型科學實驗室搬到了太空。

中科院空間應用中心研究員,載人航天工程空間應用系統副總師呂從民介紹稱,空間應用系統問天實驗艙任務將以生命科學和生物技術研究為主。在空間生命科學與生物技術、微重力流體物理、空間材料科學、空間應用新技術試驗等四個領域規劃部署了十餘個研究主題,目前已立項四十餘項科學項目,空間站建成後將持續論證、滾動實施相關科學項目。

「問天」同時兼具實驗平台功能和生活功能,擁有獨立的生命保障,供電,以及實驗等系統,其整體功能甚至相當於一個獨立的「小型空間站」。功能如此強大的「問天」其所集聚的技術,是否也為未來中國空間站加裝新的艙段,進一步拓展規模和功能提供可能性呢?

梁曉鋒表示,問天實驗艙作為我國目前體積以及噸位最大的主動飛行器,其功能可謂是一應俱全。問天實驗艙與天和核心艙互為備份,關鍵平台功能一致,可以完全覆蓋空間站組合體工作要求。在對接完成以後,問天實驗艙將具備空間站組合體統一管理和控制能力,同時還將具備與核心艙進行交會對接、轉位和停泊的能力,從技術角度講這確實是為後續空間站擴展艙段做了很多技術鋪墊,「可以說我們為空間站擴展艙段做了一些關鍵技術的儲備,但後續是否會加艙,這需要遵循空間站的統一規劃。」




毛拍手

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

「一帶一路」在2025年已進入第2個10年,截至去年12月,中國已與155個國家和32個國際組織簽署200多份共建合作文件,數量約佔全世界的78.6%,覆蓋與中國建交國的84.6%,遍及五大洲、連接不同發展階段國家。《日經亞洲》1月1日報道,截至2025年的前11個月,中國與「一帶一路」倡議參與國的貿易順差規模,首次超過同期對美國的貿易順差。

據中國海關總署月度貿易數據,去年1至11月,「一帶一路」夥伴國貢獻了中國貿易順差的45%,合共約4800億美元,比較去年同期提升16個百分點,創下2013年「一帶一路」倡議以來的最高紀錄;同期,美國在中國貿易順差中的佔比則為24%,同比下滑逾10個百分點。2018年美國曾佔中國貿易順差的90%以上,但相關比例持續大幅下滑。

據日經新聞報道,截至2025年頭11個月,中國與「一帶一路」倡議國的貿易順差規模,超越同期對美國的貿易順差。

據日經新聞報道,截至2025年頭11個月,中國與「一帶一路」倡議國的貿易順差規模,超越同期對美國的貿易順差。

美國總統特朗普引發的全球關稅貿易戰,促使中國降低對美國市場的依賴,轉而擴大其他市場出口規模。統計顯示,去年1至11月,中國對「一帶一路」貿易夥伴的出口同比增長11.6%,遠超中國整體出口5.4%的增幅,而對美出口則同比下降18.9%。

與此同時,中國對「一帶一路」夥伴國的投資與貿易亦同步增長。報道指,澳洲格里菲斯大學與中國復旦大學聯合研究報告稱,去年上半年,中國在「一帶一路」沿線國家的投資達1240億美元,創下2013年以來的最高紀錄。其中,尤以對礦產豐富的非洲地區投資增幅最大。 

去年,面對全球地緣政治衝突加劇、國際經貿秩序大幅調整的複雜外部環境,中國順利完成全年經濟社會發展主要目標,助力「十四五」圓滿收官。而去年12月召開的中央經濟工作會議,明確指出2026年中國經濟工作重點,圍繞「十五五」規劃開局,強調推動共建「一帶一路」高質量發展。

去年1至11月,中國對「一帶一路」貿易夥伴的出口同比增長11.6%,投資與貿易亦同步增長。新華社圖片

去年1至11月,中國對「一帶一路」貿易夥伴的出口同比增長11.6%,投資與貿易亦同步增長。新華社圖片

觀察者網引述海關總署2025年12月公布最新數據顯示,前11個月中國貨物貿易保持增長,進出口總值41.21萬億元,同比增長3.6 %。其中出口24.46萬億元,增長6.2%;進口16.75萬億元,亦增長0.2%。其中,「一帶一路」國家進出口21.33萬億元,增長6%,佔外貿總值的51.8%;民營企業的進出口23.52萬億元,亦同比增長7.1%。

而在此期間,中國對美出口量則大幅下降,而對歐洲、澳洲和東南亞國家出口則激增;其中,對歐盟出口增長14.8%,對澳洲激增35.8%,對東南亞亦增加8.2%。

路透社報道分析,自特朗普2.0以來,中國加緊進行出口市場多元化,尋求與東南亞和歐盟建立更緊密貿易關系,利用中國企業在全球布局建立新的生產中心。

美國《華爾街日報》曾刊文指,中國貿易順差首次超過1萬億美元,凸顯中國在從高端電動汽車到低端T恤等各方面所取得的出口主導地位,幫助中國經濟在短短幾十年內崛起為世界第二大經濟體。

《華爾街日報》刊文指,中國貿易順差首次超過1萬億美元。

《華爾街日報》刊文指,中國貿易順差首次超過1萬億美元。

雖然中美貿易緊張關係已相對緩和,但美對華商品平均關稅仍較高,凱投宏觀經濟學家Zichun Huang分析稱,美國削減關稅未見提振中國近月對美出口,但總體出口仍有增長,預計未來一年中國將繼續擴大全球市場份額。

《華爾街日報》報道指,儘管美西方近來炒作所謂「去風險」及「降低對華依賴」等議題,但幾乎沒有經濟學家預測中國的貿易勢頭會出現明顯放緩。

花旗集團認為,最新貿易數據預示,中美貿易摩擦休戰加上中國產業競爭力增強下,出口仍將是明年GDP增長的主要驅動力。摩根士丹利經濟學家則預測,到這個年代末,中國在全球商品出口中所佔份額將由目前約15%增至16.5%。

你 或 有 興 趣 的 文 章