问天飞天！当今世界最大单体载人航天器是如何造出来的？

北京时间7月24日14时22分，问天实验舱搭载长征五号B遥三运载火箭，在我国文昌航天发射场准时点火发射，约495秒后，问天实验舱与火箭成功分离并进入预定轨道，发射取得圆满成功。

问天实验舱入轨后，顺利完成状态设置，于北京时间2022年7月25日3时13分，成功对接于天和核心舱前向端口，整个交会对接过程历时约13小时。神舟十四号航天员乘组于7月25日10时03分成功开启问天实验舱舱门，顺利进入问天实验舱。这是中国航天员首次在轨进入科学实验舱。后续，将按计划开展组合体姿态融合控制、小机械臂爬行和大小臂组合测试等在轨工作，并利用问天舱气闸舱和小机械臂进行航天员出舱活动。

| 长五B火箭带着问天实验舱奔向苍穹。（来源：央视直播）

7月25日，神舟十四号航天员陈冬（中）、刘洋（右）、蔡旭哲进入问天实验舱。（新华社）

　　问天实验舱集平台功能与试验载荷功能于一体，舱体总长17.9米、直径4.2米，发射重量23吨，相关指标比天和核心舱还要高，块头和分量跟北京地铁13号线一节列车车厢差不多。那么，这个全世界现役在轨最重的单舱主动飞行器，是如何造出来的？

中国航天科技集团五院529厂是我国卫星、飞船的重要研制基地，也是空间站舱段结构的主要研制单位，天和核心舱研制任务就在这里完成。

| 空间站问天实验舱（五院官微）

建造问天实验舱，挑战更多、难度更大，工艺技术人员创新突破了工艺瓶颈，研发了系列关键技术，保证了问天实验舱按节点高质量交付。

从单筋到双筋，难度不止翻倍

问天实验舱由工作舱、气闸舱及资源舱3部分组成。其中，气闸舱肩负着长寿命及多种设备安装的使命，对重要承力结构件的要求很高。经过论证，研制人员决定采用承力能力更高的内外双筋壁板结构。

与常规的外置筋壁板不同，内外双筋壁板需要在其内圆柱面上增加内置筋。这一操作的成形实施难度很大，而且成形缺陷、成形精度难以控制，稍有不慎即会出错。

| 问天实验舱示意图（五院提供）

模具的设计至关重要：什么样的模具可以有效避让内筋？如何保证双筋壁板内外两侧的成形精度？另外，内置筋的压弯成形轨迹是怎样的？工艺参数怎么设定？这些问题以前从未遇到过。

经过反复分析测试，工艺人员提出这样一种模具设计：先分、再拼，装配时避让开内筋位置，再进行产品的压弯成形。最终他们得出了优化的压弯成形轨迹，设定了合理的成形路径和压弯工艺参数。模具搞出来了，工艺参数有了，内外双筋壁板顺利实现了精密成形，满足了设计需求。

| 机械臂（自中国载人航天工程办公室）

空间曲线焊缝，焊接难度指数级增加

问天实验舱有一个为航天员出舱使用的舱门，舱门的门框由焊接工艺方式连接，是典型的空间曲线焊缝，要求焊接变形小、质量高。从平面到空间、从直线变曲线，焊接难度也呈指数级增加。

此类空间曲线焊缝的焊接，在以往型号研制过程中均采用手工方式完成，而问天实验舱产品焊接厚度增加到了5毫米，研制人员手工焊接时需要一层一层地焊，热量输入大、产品尺寸不易把握，焊接后结构应力大，无法满足空间站长期在轨运行的可靠性要求。

| 工艺人员反复研究，确定空间曲线自动化焊接。（五院官微）

唯一的办法是攻克空间曲线自动化焊接技术。研制人员经过攻关、测试，设计了可柔性变化的焊接工装，以柔化刚、借力打力，既满足自动化焊接的功能，又保证空间曲线轨迹的可靠连接，顺利完成了密封舱舱门门框的焊接，各项指标均满足设计要求。

问天实验舱的舱壁加热管路可谓舱体太空防护衣，实验舱结构的增大，意味着加热管路数量要增加，且管路布局的整体走向呈空间三维结构，为此加热管路截面被设计成“Ω形”，类似一个圆形加一个平面，其与舱体内部要高度贴合在一起，以利于温度的灵敏控制。为此研制人员创新提出了“柔性分区+整体成形”的技术手段，即以管路三维曲面高精度制造，贴合于实验舱舱体的内表面。

中国空间站三舱“T”字基本构型示意图，左侧为问天实验舱，右侧为梦天实验舱，中间由近及远分别为神舟飞船、天和核心舱、天舟飞船，下方为神舟飞船。

在轨2个月后，问天实验舱将实施转位，与天和核心舱形成“L”构型，静待梦天实验舱的到来。按照计划，今年中国载人航天工程还将执行3次发射任务，发射梦天实验舱与天和核心舱对接，形成空间站三舱“T”字基本构型，完成空间站在轨建造；随后发射天舟五号货运飞船和神舟十五号载人飞船，神舟十五号航天员将与神舟十四号航天员在轨轮换，并驻留6个月。

来源|新华社、科技日报、中国航天科技集团公众号

编辑|王姝            校读|赵琦

责编|江英华         监制|金建树