中国空间站的本体有三个舱段，即已经入轨的“天和”核心舱和尚未发射的“问天实验舱”（又称实验舱一）以及“梦天”实验舱（又称实验舱二）。本月，“问天”实验舱即将出发前往太空与“天和”核心舱汇合形成“一”字型组合体，之后通过转位机构转位至节点舱四象限，形成“l”型组合体。
“问天”实验舱由工作舱、气闸舱和资源舱三部分构成，其主要任务是支持密封舱内应用和舱外试验，备份核心舱部分平台管理功能，存储货物。它配置主份气闸舱（神舟十二号、神舟十三号乘组出舱使用的节点舱将成为备份气闸舱），支持航天员出舱活动，并配置小机械臂。
空间站三舱各有分工。“问天”发射升空后，将充分发挥实验舱和“一舱多能”的价值。
▲“问天”发射后的中国空间站
（图片来源：爱太空）
科学实验室
中国空间站舱内可以部署25台科学实验柜，每台实验柜都是一个小型的太空实验室，可以支持开展单学科或多学科交叉的空间科学实验，整体达到国际先进水平。“问天”实验舱的加入，将大大增强中国空间站作为国家太空实验室的功能。
“问天”实验舱内的实验柜比“天和”核心舱更多，主要面向空间生命科学研究，支持航天员在太空中开展多种类植物、动物、微生物等在空间条件下的生长、发育、遗传、衰老等响应机理研究。
其中，生命生态实验柜用于支持动植物实验，可以根据动植物的生存需求或实验需求构建适宜的环境，能满足植物种子、幼苗培育以及果蝇、线虫、蚕、鱼等动物的培养。用于支持细胞实验、蛋白质结晶实验，同样可以根据实验需求构建相应的环境。变重力科学实验柜内置较大型离心机，可通过旋转模拟0.01g到2g的重力范围内的可控重力环境。科学手套箱与低温存储柜内置支持精细操作的机械臂和显微装置、低温存储装置，为空间实验提供样品装载、精细操作、样品低温存储等支持，以及洁净、密闭、温度可控的环境以及多温区的低温存储支持。
变重力科学实验柜、科学手套箱与低温存储柜为各研究领域共用的实验柜，生命生态实验柜、生物技术实验柜则为空间站开辟了生命科学研究的新领域。
舱外应用支持平台
为利用空间站舱外的空间环境开展实/试验，空间站密封舱外设置有暴露实验平台和大型载荷挂点以及扩展实验平台挂点。“问天”实验舱有数十个舱外载荷适配器，支持开展空间天文与天体物理、空间物理与空间环境、以及有迎风面需求的暴露实验等方向的相关研究。
▲“问天”实验舱舱外载荷适配器及挂点布局
（图片来源：《中国空间站空间科学实验资源手册》）
应急管理中心
空间站建成后，正常情况下核心舱承担统一控制和管理空间站组合体的职能，如热能、电能等能源的舱间调配、信息系统融合管理等。一旦核心舱发生故障而不能实施管理工作时，“问天”实验舱会接过核心舱的指挥棒，分担核心舱的部分平台管理功能。也就是说，它要当核心舱部分功能的备份。
仓库
随着空间站规模不断扩大、航天员在轨工作全面展开，货运飞船的仓储压力越来越大，“问天”会作为仓库存放航天员消耗品、空间站备品备件和补给货物等。
人员专用出舱口
“问天”实验舱的气闸舱为人员专用气闸舱，“问天”就位后，其气闸舱将代替节点舱成为航天员出舱的主份气闸舱，节点舱将作为备份气闸舱。航天员出舱行走穿着的舱外航天服也从节点舱转移至“问天”实验舱内，为本来就空间逼仄的节点舱减负。
两条机械臂——小臂和转位机构
空间站配备了一大一小两个机械臂：“大臂”和“小臂”，它们可以分别单独工作或联合完成一系列空间建造和服务。其中“大臂”位于核心舱，而“问天”携带了“小臂”，位于“问天”二象限下沿。“小臂”主要用于暴露平台的载荷照料，例如实验载荷的安装、回收、更换等操作，也可支持航天员舱外活动，以及舱外设备巡检、大型载荷搬运等工作。它还可以与核心舱“大臂”直接对接，形成长度达15米的超长机械臂，并通过核心舱机械臂的爬行功能实现对空间站外表面的全触达。
某种意义上来说，转位机构也是一种机械臂。转位机构的转臂安装在“问天”实验舱对接面附近，基座安装在核心舱节点舱两侧，二者通过锥形捕获机构连接。“问天”实验舱完成转位对接任务后，转位机构也就完成了自己的历史使命。
▲对接转位机构
（图片来源：论文《对接转位机构末端抓手装置的创新设计》）
此外，“问天”实验舱还配置有三个睡眠区、一个卫生间，为将来神舟十五号与神舟十四号乘组轮换即六名航天员同时在轨期间提供生活支持。
中国空间站羽翼渐丰、大器将成。“问天”实验舱的发射，将迈出空间站建设的重要一步。
科学审核：杨宇光，中国航天科普大使，国际宇航联空间运输委员会副主席
责任编辑：王鹏鹏
