图一 梦天实验舱对接模拟示意图

1 梦天实验舱   

北京时间2022年10月31日，长征五号B运载火箭托举中国空间站梦天实验舱点火起飞。梦天实验舱精确入轨，并成功与天河核心舱交会对接。11月3日9时32分，梦天实验舱顺利完成转位，同日，神舟十四号航天员乘组也顺利进入梦天实验舱。这标志着中国空间站的“T”字基本构型基本完成（见图一），向着建成空间站的目标迈出了关键一步。从天河核心舱，到问天实验舱，再到梦天实验舱，中国自己的空间站，正如积木一般一块块搭起来。作为中国空间站的天宫“梦工厂”，梦天实验舱长什么样子？又有哪些新任务？

图二 梦天实验舱实物

作为问天实验舱的“孪生兄弟”，梦天实验舱确实和比它先“出生”的“哥哥“长的很像，都拥有工作舱、气闸舱和资源舱，但是作为航天员们的“工作室”，相比之下没有了休憩和睡觉的区域，不过也因此有了更大的工作空间。

梦天实验舱身高约17.9米，腰围4.2米，体重约23吨，外貌是四舱构型（见图二，三），分别是工作舱，载荷舱，货物气闸舱和资源舱。

其中工作舱就是最大也是最重要的组成部分了，里面提供了13个标准科学实验柜安装空间，主要面向微重力科学研究，可支持流体物理、材料科学、超冷原子物理等前沿实验项目。而载荷舱更像是梦天实验舱的外壳，它的外部有固定的暴露平台，可以供航天员开展舱外太空实验。中间的货物气闸舱是货物进出舱的通道，外圆内方，容积为8立方米。资源舱的核心则是为整个实验舱提供能量的柔性太阳能板，它配备有双自由度对日定向系统，可以像向日葵一样时刻对准太阳，接收最多的太阳能，每一块太阳能板阵列展开面积近138平方米，是整个实验舱的能源后勤部。

四个舱体各司其职但又协同合作，共同维持着梦天实验舱的正常运行，为航天员们顺利开展实验保驾护航。

图三 梦天实验舱的奥秘与使命

2 梦天实验舱的奥秘和使命

梦天实验舱的奥秘和使命，都集中在工作舱内摆放的八个实验柜里（图四）。与问天实验舱主要面向空间生命科学研究不同，梦天实验舱主要面向微重力科学研究。研制了空间科学研究与应用领域的超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜、燃烧科学实验柜、高温材料科学实验柜、两相系统实验柜、流体物理实验柜、在线维修装调实验柜共八个科学实验柜。这八个实验柜可以说是八仙过海，各显神通。接下来，我们将详细介绍一下超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜、流体物理实验柜。

图四 梦天实验舱所搭载的八个实验柜

  ①超冷原子物理实验柜

也就是研究在超低温条件下原子的各种物理性质。之所以在太空中搭建这么一个实验平台，就是因为太空中几乎没有重力，也就是利用近地轨道优越的永久微重力条件。因此，超冷柜有望实现制备距离绝对零度以上千亿分之一度范围内的超低温量子气体。绝对零度是零下273.15摄氏度，也就是理论可以达到的最低温度，在这个温度附近，原子也变得“懒”了起来，相互作用的时间增长了一千倍以上，这样航天员就可以观测到肉眼可见的宏观的量子现象。原本在地球地面上不可能实现的实验，在梦天实验舱内却如同魔法一般成为了可能，这为人类理解物理本质，为基本物理定律提供更高精度的检验。

②高精度时频实验柜

两个高精度时频实验柜，内部搭载的是世界上“最精准的钟”——原子钟。原子钟利用的原子内部电子在不同能级跃迁产生的电磁波来定义时间，也就是一秒到底有多长。所谓“失之毫厘，谬之千里”，我们的空间站在太空中以极高的速度绕地球公转，如果涉及变轨，对接等操作，可以说时间上的微小延迟，就会带来巨大的偏移量，甚至造成难以想象的灾难。因此，高精度时频实验柜为整个空间站建立空间高精度时间频率信号产生和运行系统。除此之外，它们还会与地面设备“手牵手”，通过微波和激光的天地传输，对原子钟的性能进行测试和验证。这两个高精度时频实验柜，将建成世界上在轨运行的精度最高的空间时间频率系统。

③流体物理实验柜

其利用太空微重力的理想条件，对流体的宏观和微观运动规律进行研究。在几乎没有重力的条件下，流体具有了很多地面上没有的新特性。比如近乎完美的各向同性，也就是流体在空间中各个方向的性质均等，如同太空中的水珠那完美的球形。流体物理实验柜配置了10套宏观尺度的流体动力学测试系统，从全息干涉，红外成像到激光测速，可以对流体的速度，温度，浓度全方位观测；配置了4套微观尺度的复杂流体测试系统如显微镜，光谱仪，可以对流体的内部结构进行探索。梦天实验舱搭载的流体物理实验柜将成为国际上技术最完备、设备最先进的空间流体物理实验平台。

梦天实验舱承载着新时代中国航天人的梦想，“把中国空间站建成我们心中最理想状态就是我们的理想。”在中国空间站基本构型完成之时，中国航天科技集团八院空间站项目办计划经理刘慧颖回想起，曾经为提高梦天实验舱实验效率和效益，会议室常常灯火通明，研究讨论彻夜不休。梦天实验舱还承载着全人类的航天梦想，目前，瑞士、波兰、德国、意大利等17个国家的科学实验项目被确定入选中国空间站。

参考文献：

[1] 吴军，周涛，李同，付毅飞. “梦天”启程 打造空间技术研究“梦工场”[N].科技日报，2022-11-1（005）

[2] 许琦敏.梦天实验舱将在轨开展约40 项科学实验[N].文汇报，2022-11-1（004）

[3] 张蕾，张晓华，周涛，李同. “梦天”“问天”有何不同[N].光明日报，2022-11-1（009）

[4] 余建斌. 三舱就位 筑梦苍穹[N].人民日报，2022-11-4（008）

文章：肖洋 

排版：周春宇