天宮空間站任務分為關鍵技術驗證、在軌建造、運營三大階段，前兩個階段12次任務中有4艘神舟載人飛船任務，每次任務都稱得上是“急難險重”，但要說任務量誰最大，那還得是神舟十四号。

徑向對接于節點艙第一象限端口的神舟十四号飛船，遠處是天和核心艙的太陽翼。（問天艙轉位前構型）

神舟十四号載人飛船停靠天宮空間站已有四個多月，飛行乘組所剩在軌時間也已不足兩個月，按照計劃，神十四飛行乘組需要曆經9種空間站構型，随着神十四飛船徑向對接、天舟三号分離撤離、問天實驗艙前向對接、問天實驗艙轉位任務相繼完成，4種空間站構型轉換已經完成，目前天宮空間站正以L形組合體構型飛行，此刻距離建成三艙T字形構型空間站的日子越來越近。

問天艙完成轉位任務後，永久停靠于節點艙第四象限。

夢天号實驗艙Ⅱ效果圖

接下來的重頭戲就是部署天宮空間站的第三個20噸級大型艙段“夢天号實驗艙Ⅱ”，目前，夢天實驗艙已經完成推進劑加注，後續将與其座駕“長征5B遙四運載火箭”一起進行系統功能聯合檢查，文昌航天發射場設施設備狀态良好，正在有序開展各項發射前準備工作。

夢天實驗艙作為天宮空間站三艙T字形構型組合體的最後一個大型艙段有哪些獨到之處？可以說這個艙段才是完全聚焦在軌科研的高價值艙段，是天宮空間站得以實現其空間科學實驗工作的核心載體。

呈“三艙T字形構型”的天宮空間站

在天宮之前，人類部署過兩個大型載人空間站，分别是“和平号”與“國際空間站”，前者是呈中心放射狀構型，後者基本遵循了同一平面布局原則。

中心放射狀構型有着嚴重的太陽翼相互遮擋問題，導緻太陽翼受曬率低，發電能力不足。

和平号空間站

國際空間站在遵循同一平面布局基礎上利用大型桁架結構布置雙自由度大型太陽翼陣列，有效緩解了NASA管理艙段的太陽翼光照遮擋問題，但是桁架單側雙太陽翼之間的遮擋問題依舊突出，同時非NASA艙段并沒有遵循同一平面原則，光照遮擋問題更加突出，比如科學号實驗艙就是徑向對接，加之桁架太陽翼的遮擋，非NASA艙段的發電能力仍舊不足。

這張圖片很好地展示了國際空間站的光照遮擋問題

遠處是徑向對接的科學号實驗艙

天宮空間站充分吸取借鑒了前兩座大型載人空間站的教訓與經驗，創新了獨具特色的“三艙T字形構型”，該構型嚴格遵循了同一平面布局大型艙段的原則，徑向對接口隻用于對接來訪飛船，同時利用問天實驗艙與夢天實驗艙對置布局形成的大跨度布置大型雙自由度柔性太陽翼，不需要單獨發射部署大型桁架，也起到了類似國際空間站大型桁架的作用，這主要得益于大型火箭空間進入能力的增強、大型柔性太陽翼光電轉換效率的換擋升級等性能優勢，才使得上述設計得以實現。

天宮空間站三艙地面聯試（天地同步驗證艙），中間是天和艙，左側是問天艙，右側是夢天艙。

按照計劃，夢天實驗艙将搭乘長征5B遙四運載火箭于本月底在海南文昌航天發射場點火升空，入軌後基于快速交會對接模式與天宮空間站組合體對接，該艙段配置一個主動對接口，将與天和核心艙節點艙前向對接口對接。

長征五号B遙四火箭助推器

夢天艙基座方向有一個主動對接口

完成在軌測試後，由節點艙前向對接口轉位至節點艙第二象限側向停泊口永久對接，其轉位方案與問天實驗艙一樣，主份方案是依托夢天實驗艙前端面配置的轉位機械臂實施，該轉臂剛度高、結構簡單可靠。

基于轉位機械臂方案的問天艙在軌轉位實況畫面

艙段轉位的備份方案是依托天和機械臂實施轉位，因此夢天實驗艙與問天艙一樣，在第三象限靠近前端面的艙體表面配置有一個用于天和機械臂捕獲對接的“機械臂适配器”。

問天艙轉位過程中，天和機械臂在問天艙第三象限機械臂适配器上方待命。

夢天實驗艙第三象限天和機械臂适配器（紅框）

夢天實驗艙完成轉位後就與問天實驗艙形成了對置布局，那麼既然是對置布局，兩艙軸向長度的設計要求也是一樣的，都是17.9米，受長征5B火箭整流罩包絡尺寸約束，艙體最大直徑也一樣，都是4.2米，發射質量也趨于一緻，都是23噸左右。

夢天艙與問天艙對置布局于節點艙兩側

天宮空間站一期最大構型是百噸級，而主體三大艙段相加質量約66噸，我們以國際空間站六分之一的體量實現了後者五分之四的科學實驗櫃部署數量，總共可部署25台科學實驗櫃，每年可實施超千項在軌科學實驗，而科學實驗櫃半數都在夢天實驗艙的工作艙，這也是為什麼說夢天實驗艙是天宮空間站在軌科學實驗工作的核心載體。

人類此前部署的各型載人空間站的主控艙段隻有一個，就是核心艙，天宮空間站則不同，它是基于“三艙核心組合體”架構進行整體設計，可實現結構與運動控制、信息系統、能源系統、熱控流體回路、載人環境、推進系統的有機融合。

夢天實驗艙的工作艙（紅框）

為了達到1 1 1=1渾然一體的效果，三大艙段也有着各自的分工。天和核心艙是主控艙段，問天實驗艙被譽為“在軌備份核心艙”，是天和艙的系統級備份艙段，備份了包括完整的環控生保、睡眠區等設施設備，而夢天實驗艙則隻承擔設備級備份，因此有更多空間用于在軌科研設備的安裝部署。

夢天實驗艙由三個艙段組成，分别是工作艙、多功能實驗艙、資源艙。

夢天實驗艙工作艙與問天艙工作艙尺寸基本一緻，前者部署的科學實驗櫃數量更多，目前已知随艙發射的科學實驗櫃有，流體物理實驗櫃、兩相系統實驗櫃、燃燒科學實驗櫃、高溫材料科學實驗櫃、超冷原子物理實驗櫃、高精度時頻實驗櫃Ⅰ、高精度時頻實驗櫃Ⅱ、在線維修裝調操作櫃，以及3台通用科學實驗櫃，總計随艙部署12台科學實驗櫃，除此之外可能還有若幹預留空置實驗櫃安裝位，主要聚焦微重力科學研究，問天艙則主要面向空間生命科學研究。

夢天實驗艙的科學實驗櫃

與夢天實驗艙工作艙相連的是“多功能實驗艙”，該艙又可細分為“載荷艙”與“貨物氣閘艙”，從首次官宣圖中可以看到，多功能實驗艙外壁有矩形闆狀結構，那就是載荷艙的展開式暴露實驗平台。

夢天實驗艙的多功能實驗艙（紅框）

載荷艙有兩個展開式暴露實驗平台，分别在第一象限與第三象限，第三象限暴露實驗平台展開後還将露出一塊固定式暴露實驗平台，夢天實驗艙總計提供3塊大面積暴露實驗平台用于安裝各類艙外載荷。

載荷艙的3塊大面積暴露實驗平台

載荷艙對天方向（第三象限）暴露實驗平台在軌展開後提供内外兩塊暴露實驗平台

艙外載荷如何實現進出空間站？傳統做法是由出艙航天員攜行進行拆裝與運輸，但此類做法風險高，效率低，每次進出艙都要進行漫長的吸氧排氮等操作，而且還會大量消耗空間站寶貴的氣體資源。

此時就需要專門用于貨物進出艙的氣閘艙，夢天實驗艙的多功能實驗艙利用第一象限朝向地球一側的大開口設計了“貨物氣閘艙”，至此天宮空間站三大艙段實現了“艙艙皆有氣閘艙”的功能格局。

多功能實驗艙對地球一側有大開口，這裡便是“貨物氣閘艙”。（圖為夢天艙水下訓練艙）

貨物氣閘艙有兩個艙門，分别是連接工作艙與貨物氣閘艙的“内艙門”，以及用于出艙的“外艙門”。在操作規範中，内艙門開啟時外艙門不得開啟，外艙門開啟時内艙門不得開啟。内艙門采用矩形設計，艙門中心位置還有一扇“觀測舷窗”，外艙門則是弧形，沿氣閘艙内壁滑移開合。

貨物氣閘艙内艙門（大通徑矩形密封艙門）

兩道艙門在天宮空間站衆多圓形艙門中可謂别具一格，天宮三艙段不僅艙艙皆有氣閘艙，艙門尺寸也是一艙更比一艙大，天和節點氣閘艙出艙艙門通徑0.85米，問天氣閘艙出艙艙門通徑1米，夢天實驗艙貨物氣閘艙艙門則至少允許1.2米尺寸貨物進出艙，甚至可能放寬至1.3米，即便是國際空間站與之對比也是相形見绌的，該站希望号實驗艙的貨物氣閘艙僅允許最大0.8米尺寸貨物通過。

國際空間站希望号實驗艙的貨物氣閘艙内艙門

夢天實驗艙貨物氣閘艙出艙流程：

打開内艙門→貨物氣閘艙載荷轉移機構通過内艙門延伸至工作艙→航天員将出艙載荷安裝至載荷轉移機構→載荷轉移機構縮回至貨物氣閘艙→載荷轉移機構朝外艙門方向旋轉90°→内艙門關閉→貨物氣閘艙洩壓→外艙門打開→載荷轉移機構通過外艙門延伸至艙外→機械臂抓取貨物完成分離釋放→載荷轉移機構縮回至貨物氣閘艙→外艙門關閉→貨物氣閘艙複壓→内艙門打開→載荷轉移機構恢複初始狀态。

夢天實驗艙貨物氣閘艙内置可旋轉可伸縮載荷轉移機構

夢天實驗艙貨物氣閘艙進艙流程：

關閉内艙門→載荷轉移機構朝外艙門方向旋轉90°→貨物氣閘艙洩壓→打開外艙門→載荷轉移機構通過外艙門延伸至艙外→機械臂将貨物安裝到載荷轉移機構上→載荷轉移機構縮回至氣閘艙艙内→關閉外艙門→貨物氣閘艙複壓→載荷轉移機構朝内艙門方向旋轉90°→打開内艙門→載荷轉移機構通過内艙門延伸至工作艙→航天員将貨物取下→載荷轉移機構縮回至貨物氣閘艙。

對地方向（第一象限）暴露實驗平台展開後，露出氣閘艙外艙門。

貨物氣閘艙的功能遠不止實驗載荷的進出艙，接下來我們還将發射半開放與全開放構型天舟貨運飛船，非加壓艙内的貨物可由機械臂抓取搬運，這些貨物也可經由貨物氣閘艙進艙，結合機械臂還可實現在軌釋放衛星功能，甚至站内垃圾打包後也可經由貨物氣閘艙扔出艙外。

控制精度更高的問天機械臂不僅服務于問天艙，也可轉移至夢天艙使用。

天宮空間站還有一個身份定位，那就是“太空母港”，可承擔在軌衛星的維護維修工作，巡天光學艙将是該站的首個“客戶”，未來近地軌道衛星可由空間站機械臂捕獲進行艙外維護維修，也可經由貨物氣閘艙轉運至艙内，由站内航天員進行更精細的維護維修工作。

巡天光學艙

既然談到了巡天光學艙，就不得不說一段關于它的往事。在天宮空間站早期實施階段，實驗艙Ⅱ的名稱并不是“夢天”，而是“巡天”。光學艙“巡天望遠鏡”隻是實驗艙Ⅱ的組成部分，安裝位置大緻就是現如今“貨物氣閘艙”的位置。

巡天光學望遠鏡與空間站同平台安裝部署會産生一系列的麻煩，空間站運行過程中的多餘物、振動、調姿、軌控等因素會幹擾望遠鏡的運行，巡天望遠鏡的觀測指向又會對空間站的運行産生幹擾，可以說二者是一對矛盾體。

巡天望遠鏡原本是天宮空間站實驗艙Ⅱ的組成部分

所幸，得益于綜合國力的持續提升，我們有條件繪制更加宏偉的藍圖，巡天望遠鏡這才成了獨立于空間站之外，與空間站共軌飛行的獨立航天器。這樣一來，不僅解決了各自運行的矛盾，還有一項意外的利好，那就是可以利用空間站的各類資源包括航天員，用以維護巡天光學艙，而不是像哈勃那樣，每次維修都需要單獨發射成本高昂的航天飛機。

巡天光學艙平時與空間站共軌獨立運行，需要維護維修時再與空間站對接。

夢天實驗艙末段配置與問天艙末段一樣都是資源艙，配置有獨立的姿軌控動力系統，以及展開翼展超55米的大型雙自由度柔性太陽翼，該太陽翼光電轉換效率超過30%，屆時空間站發電能力将進一步增強。

夢天實驗艙完成在軌轉位後就标志着天宮空間站三艙T字形構型正式建成，然而在軌建造階段任務還沒有結束。

此時此刻，與夢天實驗艙發射任務齊頭并進的還有天舟五号飛船發射任務，本周二用于天舟五号發射任務的長征七号遙六運載火箭安全運抵海南文昌航天發射場，在夢天實驗艙發射後，緊接着就要實施天舟五号發射任務。

用于天舟五号貨運飛船發射的長征七号遙六火箭的助推器

值得注意的是，天舟五号發射之前，對接于天和核心艙後向端口的天舟四号将分離撤離，至天舟五号發射前，天宮空間站将經曆一段後向對接口無飛船的構型，屆時天和核心艙資源艙将承擔組合體軌控任務。

完成天舟五号發射與對接任務後，緊接着長征2F遙十五運載火箭就将托舉神舟十五号載人飛船升空，此次任務也是在軌建造階段的收官任務。

神十五乘組将執行天宮空間站首次航天員在軌輪換任務，屆時我們将能夠看到6名航天員同駐天宮盛況，彼時彼刻在太空中的中國籍航天員數量将在短時間内位居世界第一。

雙神舟對接天宮，這一盛況很快就将到來。

就在神舟十五号任務緊鑼密鼓準備之際，酒泉衛星發射中心也已經做好了迎接神舟十六号飛船進駐發射場準備，這也将是天宮空間站進入運營階段後的首次載人任務。

需要指出的是，自神舟十四号任務開始，天宮空間站就已經開啟了連續駐人的曆史新篇章，在軌建造階段與運營階段也将無縫切換，太空中将始終有咱們的人，同時也意味着載人航天發射任務的高頻次狀态将成為常态，每年都會有4至5艘神舟飛船任務同時推進。

多艘神舟飛船同時總裝

夢天号實驗艙Ⅱ全貌

可以預見，大型載人空間站的建造與運營是航天技術快速發展的力量倍增器，新一代載人飛船、新一代貨運飛船等新産品将持續孵化，同時規模龐大的空間技術實驗也将助力一系列關鍵技術的突破。副産品還有“國際影響力的顯著提升”，一大批合作項目正在快速推進，一大批合作方正在來的路上，一大批想要登上天宮的外籍人士正躍躍欲試……

天宮空間站艙外畫面

總之，大型載人空間站有與沒有是完全不一樣的！