2022年7月24日14點22分，中國載人航天工程問天實驗艙與長征五號B遙三運載火箭組合體，從海南文昌航天發射場成功發射升空！發射後498秒艙箭分離，問天實驗艙準確進入預定軌道，向著中國空間站飛去，發射任務取得圓滿成功！問天實驗艙的成功發射，意味著中國空間站正式進入太空搭建階段，載人航天工程開始由在軌執行階段轉入全面科學應用階段，中國太空實驗室正式上線啦！

問天發射

從中國空間站開始建設以來，空間站目前一直處於三艙組合體狀態，分別是核心艙-天和、天地往返載人飛船-神舟、貨運飛船-天舟。神舟飛船用於運輸航天員進行天地往返，天舟飛船用於將補給和裝置從地球送到空間站，而天和核心艙則是空間站的基礎艙段。天和核心艙相當於整個空間站的控制和保障中心，負責空間站的空地通訊、導航和姿態控制，承擔航天員的主要生活保障任務，並提供未來擴建的介面和航天員出艙行走的支援保障。

目前的空間站狀態

在問天實驗艙安裝到位之前，中國空間站暫時還只能進行長期在軌執行，雖然天和核心艙也有一定的開展空間科學實驗能力，但用於科學實驗的空間、裝置並不多。而問天實驗艙則是一個主要用於開展空間科學實驗的艙段，將為空間站提供強大的在軌科學實驗能力，使中國空間站真正做到實用化。

問天實驗艙在長5B內的安裝示意圖

問天實驗艙由工作艙、氣閘艙、資源艙構成，其主要任務是開展密封艙內空間科學應用實驗和艙外試驗，同時存放航天員消耗品、空間站備品備件和補給貨物。其發射質量為20噸級，最大直徑約4。2米，軸向長度約17。9米，是目前全球最長的單體載人航天器。它是中國空間站的第一個實驗室艙模組，也是第一個擴充套件現有天河站核心模組的模組。

問天實驗艙示意圖

問天實驗艙開展空間科學實驗的主要場所是工作艙，其中共有22個實驗櫃，在實驗艙外部還設定有30個暴露載荷介面，並且還預留1個擴充套件平臺介面和1個載荷掛點介面，可以為各類需要在微重力、真空環境中進行的科學實驗提供了充裕的裝置支援。另外在問天實驗艙還計劃在2028年安裝一個高能宇宙輻射探測（HERD） 擴充套件模組，該模組總重約2300千克，是一個國際合作科研專案，西班牙、義大利和瑞士的科研機構將參與到這項計劃中。

實驗艙搭載的實驗模組

為了支援大量科學實驗裝置的能源需求，問天實驗艙的太陽能電池帆板將會是中國有史以來所有航天器中最大的，其完全展開的最大翼展約為60米左右。為了便於發射，太陽能電池帆板採用了柔性帆板設計，需要進行兩次動作才能全部展開。第一次是發射入軌以後到和空間站對接，展開翼展約為23米，主要為實驗艙的變軌飛行和對接提供電力保障，並避免因展開過大而影響對接作業。在完成對接後才會進行二次展開，並開啟到最大尺寸。整套太陽能電池帆板將產生約50KW的電力供應。

問天實驗艙裝有一套小機械臂，完全展開約5米長，基礎設計和天合核心艙的大機械臂類似，同樣具有七自由度動作能力，並且可與大機械臂組合成長15米的機械臂。這套機械臂同樣具備艙外爬行功能，可實現空間站外表面的全方位覆蓋。

問天實驗艙全貌

問天實驗艙同時還將成為天和核心艙的備份艙段。該艙段將為天和核心艙提供額外的導航、推進和方向控制能力，如核心艙遭遇暫時無法修復的故障，或者遭遇空間碎片撞擊時，航天員可以撤離核心艙進入問天實驗艙，在那裡控制整個空間站的在軌執行。另外航天實驗艙配置了與核心艙一樣的航天員生活設施，包括3個睡眠區、1個衛生區和廚房等設施，可以保障航天員生活。它還可以與核心艙一起來支援航天員輪換期間，兩艘載人飛船共6名航天員的生活保障。預計下一艘載人飛船神舟十五號就將進行6名航天員的在軌輪換，6名航天員將共同在空間站進行約一個月的在軌飛行，這也就需要空間站具備額外的生活保障能力。

完成後的中國空間站全貌

目前問天實驗艙正在緊鑼密鼓地進行空間對接前的準備工作，此次對接採用了6。5小時的快速對接方式，並將首次實現空間站有在軌航天員情況下的空間對接，為此空間站還進行了相應變軌來迎接它的到來。問天在完成對接調整後將按計劃開始進行各種科學實驗，預計在下一個夢天實驗艙發射以前，將暫時駐留在核心艙前端，形成一字型的組合體狀態。在擁有更多實驗裝置的夢天實驗艙發射以後，問天、夢天兩個實驗艙將移到左右兩邊，和天和核心艙形成T字型佈局，從而實現5艙組合體長期駐留太空，完成中國空間站的第一期建設計劃！