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天宫空间站建成后组合体在轨规模近百吨，研制规模超出了我国以往任何一款航天器，是名副其实的大系统工程。航天科技五院是承担航天器研制任务最多最重的单位，由其抓总研制的空间站舱段有天和一号核心舱与问天号实验舱，该院在负责载人航天工程的同时，还有大量的应用卫星研制生产任务，将空间站全部系统抓总任务交付给该院也是不现实的，考虑到空间站的整体任务进度，就必然需要协作分工。

航天科技五院抓总研制的天和一号核心舱

航天科技八院作为航天科技集团另一支重要的航天器研发单位，近年来也取得了一系列丰硕成果，他们也一直期望能够在载人航天领域有更大的建树。

可以说天宫空间站之所以能够有如今傲视群雄的造诣也离不开航天科技八院做出的贡献，十二年前《载人空间站工程实施方案》正式获批上马，当时载人航天工程总体为进一步优化空间站总体方案，专门成立了空间站综合立项论证组，航天科技八院最初只是作为参与方进行论证工作，但是没有想到的是“配角”最终变成了“主角”，由该院提出的“积木结合有限桁架方案”最终成为了天宫空间站的基本构型。

积木结合有限桁架方案

“积木结合有限桁架方案”指的是利用两个实验舱对置布局形成的大跨度结合短桁架布置大型太阳翼，此构型可以克服传统积木式空间站太阳翼相互遮挡影响太阳翼受晒率，进而导致削弱空间站发电能力的问题。

在此基础上航天科技八院进一步就太阳翼驱动机构设计提出了二维对日定向驱动的新构型，改变此前太阳翼的一维对日定向设计，使得发供电能力进一步增强，为天宫空间站提升在轨工作能力奠定了坚实基础。

天宫空间站的早期设计方案，两个实验舱太阳翼均为一维单自由度驱动的刚性太阳翼。

航天科技八院不仅贡献了独具特色的空间站构型设计，在实际研制工作中也是屡担大任，神舟载人飞船、天舟货运飞船、天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室的推进舱、资源舱、对接机构、太阳翼总装皆由其负责。

在空间站工程中，天和一号核心舱资源舱、问天实验舱资源舱、柔性太阳翼总装、梦天实验舱总体总装等任务也由航天科技八院负责。

载人航天工程使用的全部对接产品均由航天科技八院提供

航天科技八院拿下“梦天实验舱总体总装”任务的意义则更为非凡，由此该院实现了在载人航天工程领域系统抓总任务零的突破。

再过一两个月载人航天工程全线就将全面转入天宫空间站的在轨建造阶段，我们将在半年多时间里完成空间站T字形构型在轨组装任务，由航天科技八院抓总研制的梦天实验舱的成败将是最后具有决胜意义的临门一脚，该舱段转位组装任务的完成将标志着天宫空间站全面完成在轨组装建造任务。

梦天号实验舱转位组装效果图

梦天实验舱正样舱目前已经“挪窝（由上海转运至天津AIT中心）”，且已经完成总装恢复工作，正在有序开展组合体联试和系统间测试准备工作。按照计划，今年下半年该舱段将由长征5B遥四运载火箭在海南文昌航天发射场发射升空。

天津AIT中心是航天科技五院的“超大型航天器总装测试中心”，该中心于6年前在天津落成，建筑占地面积约23万平方米，是目前已知世界上规模最大的航天器AIT中心，在这里每年可承担6至8个大型航天器的总装测试工作。

世界规模最大的大型航天器总装测试中心

天和一号核心舱实物，以及前不久亮相的问天实验舱实物都是在天津AIT中心“力学试验区”的大推力振动台上亮相。

问天号实验舱与天和一号核心舱在大推力振动台上

AIT中心被誉为“航天器的产房”，航天器上天之后能不能经受住恶劣的高低温交变环境，以及各类辐射环境，还有火箭发射段的复杂工况环境，这些都需要在地面经过严格周密的测试才能给出答案。

神舟一号试验船在KM6空间环境模拟器中进行真空热试验

天津AIT中心划分了9个功能区，分别是转载间、检漏区、总装与质测区、总装与电测区、力学试验区、热试验区、EMC试验区。

在天津AIT中心配置的一系列世界领先水平或世界先进水平的测试系统中有两台设备最为抢眼：一个是前文提到的布置于力学试验区的大推力振动台，它是由4个振动台组合而成，突破了多台体并行同步、高精度大型平台等独门技术，垂直推力达到了吨，该指标居于世界领先水平，可以满足以空间站为代表的未来新一代航天器的力学振动试验需求。

吨级世界最大推力电动振动试验系统

值得一提的是，两年前我国已将50吨电动振动试验台列入限制出口技术目录，而在此之前国外某国曾禁止向我们出口8吨级电动振动试验台，显然这一指标早已跟不上我们的发展节奏。

50吨级电动振动试验系统被列入限制出口技术目录

航天科技一院研制的世界最大推力70吨级电动振动台（单机）

另一台国之重器就是位于热试验区的“KM8空间环境模拟器”，该装置直径达到了17米，高度35米，有5层楼高度的天和一号核心舱置身其中甚至都有些“渺小”，它能够模拟宇宙真空环境中冷黑及太阳辐照等恶劣工况环境，而这也正是航天器上天前必须接受的考验。

天和一号核心舱被吊入KM8空间环境模拟器进行真空热试验

可以看到这两台设备所能测试的航天器规格早已超出了目前已知的包括天宫空间站在内的各类航天器，这是为什么呢？

该基地相关负责人表示，如果有需要，这里也完全具备测试载人登月航天器的硬件条件。简而言之，天津AIT中心虽然是响应载人航天工程需求而诞生，但这里绝不会止步于近地轨道载人航天需求。

KM8空间环境模拟器内部视角

今年载人航天工程还将实施6次发射任务，其中包括两艘天舟货运飞船，以及将6名航天员送上太空的两艘神舟载人飞船，再就是最为重磅的两个实验舱发射任务，即问天号实验舱Ⅰ与梦天号实验舱Ⅱ。

问天实验舱前不久已经以“实物”姿态亮相，笔者此前也曾有过专门分析，那么目前正在天津AIT中心进行组合体联试和系统间测试工作的梦天实验舱又有哪些惊艳之处呢？

梦天实验舱由四个部分组成，分别是加压密封舱（工作舱）、货物气闸舱、载荷舱、资源舱，其中加压密封舱配置有大量的科学研究机柜，是进行舱内科研实验的主要场所之一，货物气闸舱对于天宫空间站而言则是一个重要的能力创新。

梦天号实验舱Ⅱ

人类载人航天事业发展至今，目前只有一个货物气闸舱进行过在轨应用，就是由日本设计制造的国际空间站希望号实验舱的货物气闸舱，该气闸舱每次进出舱任务只能实现一次装夹，且只能运输小型载荷，效率非常低下，有鉴于此我们需要一种全新设计的高效的货物气闸舱。

国际空间站希望号实验舱的货物气闸舱

梦天号实验舱货物气闸舱对比希望号实验舱货物气闸舱有着一系列领先优势：

1.梦天号货物气闸舱一次可装夹多个实验载荷，而希望号一次进出舱只能装夹一个实验载荷；

梦天号实验舱货物气闸舱简图

2.梦天号货物气闸舱的内舱门采用大开口方形设计，相较于希望号货物气闸舱的小开口圆形设计，前者可适应更大尺寸规模的实验载荷进出舱。

梦天号货物气闸舱进出舱货物整体最大尺寸为mm×mm×mm，而希望号货物气闸舱进出舱货物整体最大尺寸为mm×mm×mm，前者可以达到米级规模，这也得益于梦天号货物气闸舱外舱门的大开口方形设计；

希望号实验舱货物气闸舱装夹载荷规模小

3.梦天号货物气闸舱自带多块大面积展开式暴露实验平台，而希望号需要单独发射暴露实验平台，前者的建造效率更高、成本更低。

梦天号货物气闸舱之所以能够有如此优异的设计，离不开一系列关键技术的攻克，比如大开口外舱门的方形设计在人类以往载人航天器的设计案例中就是绝无仅有的，还有大载重、多点装夹、带有旋转功能的载荷转移机构也是载人航天领域的原始创新等等。

梦天号实验舱水下训练舱展示的货物气闸舱部分

梦天号实验舱的货物气闸舱主要由内舱门、外舱门、载荷转移机构、泄压复压装置构成。内舱门位于货物气闸舱与密封舱之间，外舱门则在气闸舱面向地球一侧。

货物气闸舱内外两个舱门不得同时开启，内舱门关闭后外舱门开启时，货物气闸舱呈真空状态，外舱门关闭后内舱门开启，货物气闸舱与密封舱连通。货物进出舱的搬运机构是“载荷转移机构”，具备伸缩、旋转、微调等多种功能，由其转移出舱的货物将由机械臂负责转移至预定舱外载荷挂点。

货物气闸舱内舱门开启，外舱门关闭，形成第一载荷转移通道：

第一载荷转移通道

货物气闸舱内舱门关闭，外舱门开启，形成第二载荷转移通道：

第二载荷转移通道

经货物气闸舱出舱的货物可由机械臂转移至可展开式暴露实验平台，或其他舱外实验载荷挂点。

货物气闸舱外配置有至少两个可展开式暴露实验平台，一个面向天顶方向，另一个则面向地球一侧，发射时呈收拢状态，入轨后展开。

载荷舱展开式暴露实验平台

在没有货物气闸舱之前，只能通过人员气闸舱进行舱内外货物的转移，而人员气闸舱不仅耗时，更消耗保障航天员出舱行走的各类资源，比如航天员出舱过闸时的吸氧排氮耗时就很长，同时人员出舱也伴随着各类复杂的安全考验。货物气闸舱只针对货物，上述劣势就可以被一一化解。

天宫空间站人员气闸舱

梦天实验舱到位后，天宫空间站将拥有3个气闸舱，分别是天和一号核心舱人员气闸舱、问天号实验舱人员气闸舱、梦天号实验舱货物气闸舱，两个人员气闸舱还可以实现深度融合的互为备份，比如出舱行走进行时主气闸舱故障，舱外航天员还可以经由备份气闸舱回舱。

话说，如此匠心独具的设计如果没有综合国力的提升那是无法想象的，因为关于货物气闸舱还有一段曲折。

空间站立项之初，当时梦天实验舱并没有打算上马货物气闸舱，而是计划在此配置一部大口径巡天光学空间望远镜，由于望远镜需要微振动环境以及指向需求，这与空间站之间的运行存在难以调和的矛盾。

梦天实验舱货物气闸舱位置原计划配置巡天光学望远镜

后来有关专家提出建议，能不能将巡天光学望远镜分离出来独自运作，并与空间站在同一轨道运行，需要维修或者补加燃料的时候可以与空间站对接，这样一来还可以充分发挥在轨航天员的作用，而不必像哈勃空间望远镜那样需要单独实施载人航天发射来进行相关支持作业，望远镜的运营成本也会下降很多，这就是“共轨运行”。

今年年内我们将看到的天宫空间站构型

从天宫空间站原设计中分离出去的巡天光学舱

如今巡天光学望远镜与空间站共轨运行的思路又进一步扩展为“太空母港”，也就是说天宫空间站不再局限于只为巡天光学望远镜提供在轨服务，其他近地轨道航天器也可以与空间站对接，并接受后者提供的各项在轨服务。

巡天光学舱预计将于年发射

至此天宫空间站已经事实上由三舱T字构型，升级为四舱构型，组合体在轨最大规模将超过吨。

相当长一段时间以来有不少人认为近百吨级规模的天宫空间站只能算是一个“将就”的产品，而当我们深入认识这座空间站你会发现，根本不是这么回事，它的每一项功能或关键指标都足以对标甚至超越吨级的国际空间站，比如梦天舱的货物气闸舱就是超越的典型案例。

如果没有强大的综合国力，如今规模的天宫空间站也是二十年前的我们想都不敢想的，而展望未来天宫甚至将不再满足于已经足够先进的四舱构型。