7月24日下午 ，长征五号B遥三运载火箭托举着问天实验舱一飞冲天 。约13小时后 ，问天实验舱与核心舱组合体成功交会对接 。7月25日10时03分 ，神舟十四号航天员乘组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 。
“问天”长啥样 ？带了什么上天 ？能做哪些实验 ？有哪些黑科技……“问天”十问 ，详细解读中国空间站问天实验舱发射任务 。
一问 ：“问天”长啥样 ？
问天实验舱是中国空间站第二个舱段 ，也是首个科学实验舱 ，主要用于支持航天员驻留 、出舱活动和开展空间科学实验 ，同时可作为天和核心舱的备份 ，对空间站进行管理 。
“问天实验舱舱体总长17.9米 ，直径4.2米 ，发射重量约23吨 ，是我国目前最重 、尺寸最大的单体飞行器 。”航天科技集团五院空间站系统总体主任设计师张昊介绍 。
二问 ：“问天”为何“零窗口”发射 ？
“问天实验舱需要与空间站天和核心舱进行交会对接 ，因此 ，必须在规定时间发射 ，也就是‘零窗口’发射 ，否则将无法到达指定位置 ，需要耗费巨大代价调整轨道 ；甚至导致发射终止 ，那就需要等待下一个发射窗口重新组织发射 ，严重影响任务周期 。”航天科技集团一院长征五号B运载火箭总体副主任设计师刘秉说 ，这次发射是长五系列火箭首次执行“零窗口”发射任务 。
刘秉介绍 ，长征五号B运载火箭应用了起飞时间偏差修正技术 ，最大修正时间为2.5分钟 。“通俗理解 ，在0到2.5分钟这个时间段内的任一时间点发射 ，火箭都可以在飞行过程中自动修正因推迟发射导致的飞行偏差 ，将实验舱精准送入预定轨道 。”
三问 ：“问天”如此庞大 ，如何“穿针引线” ？
问天实验舱尺寸大 、太阳翼柔 ，升空时具有发动机推力相对更小 、羽流干扰更大等特点 ，多种情况耦合 ，给交会对接带来诸多难题 。航天科技集团五院问天实验舱GNC分系统副主任设计师宋晓光说 ：“前辈留下了很多经验 ，包括一些算法和策略 ，ibet在这个基础上针对问天实验舱做了大量的设计和仿真验证 。”
“具体措施 ，一方面是把参数搞准 ，另一方面是在算法上做到有更强的适应能力 。”宋晓光说 。
四问 ：航天员能立刻进入“问天”吗 ？
25日3时13分 ，问天实验舱与天和核心舱组合体完成交会对接 。约7个小时后 ，神舟十四号航天员乘组进入问天实验舱 。为什么航天员在交会对接后没有立即进入问天实验舱 ？
“发射并完成对接后 ，航天员是不能直接进入问天实验舱的 。航天员首次进入至少需要以下步骤 ：首先是提前启动舱内有害气体净化功能 ，建立满足进人条件的环境 ，包括舱内的压力 、温度 、湿度和风速等 ，有些工作从地面就已经开展了 ；第二步是确保天和核心舱 、过道和问天实验舱压力都一致平衡了 ，才可以轻松打开舱门 。”航天员中心问天实验舱环控生保分系统主任设计师罗亚斌说 。
进入问天实验舱后 ，航天员马上又要进行忙碌的整理工作 ，包括物资搬运 、生活环境布置 、科学实验准备 、出舱活动准备 ，将“太空之家”布置得更加合理 、宽敞 、舒适 。
五问 ：“问天”带了什么上天 ？
问天实验舱由工作舱 、气闸舱及资源舱3部分组成 。问天实验舱中的工作舱近10米长 ，是我国目前最大的载人密封航天器舱体 。工作舱后面紧接着是气闸舱 ，以后专门用于航天员出舱 。再后面就是资源舱 。
问天实验舱舱内主要设备布局在工作舱 ，装载了8个实验柜 ，包括生命生态实验柜 、生物技术实验柜 、变重力科学实验柜 、科学手套箱 、低温存储柜以及3个为后续预留的空置实验柜 ，还有3个睡眠区 、1个卫生区，以及平台飞行所需要的设备 。“舱外还装载了22个载荷适配器 ，就像是把一个大型科学实验室搬到了太空 。”张昊说 。
六问 ：“问天”能做哪些实验 ？
问天实验舱的主要任务是进行生命科学和生物技术研究 ，舱内最具“含金量”的当属8个宽1米 、高1.8米 、深0.8米的科学实验柜 。
载人航天工程空间应用系统副总师、中科院空间应用中心研究员吕从民介绍 ，生命生态实验柜将开展拟南芥 、果蝇 、斑马鱼等动植物的空间生长实验 ；生物技术实验柜开展细胞组织培养 、空间蛋白质结晶与分析 、蛋白与核酸共起源和空间生物力学等实验 ；变重力科学实验柜支持开展微重力 、模拟月球重力 、火星重力等不同重力水平下的复杂流体物理 、颗粒物质运动等科学研究 ；科学手套箱提供洁净密闭空间和温湿度环境控制 ，配置灵巧机械臂具备细胞级精细操作能力 ，为航天员操作多学科实验样品提供安全 、高效支持 ；从-80℃到4℃的低温存储柜，能够满足不同实验样品的不同温度需求 。
实验舱外部署了能量粒子探测器 、等离子体原位成像探测器 ，为航天员健康 、空间站安全运营提供保障支持 ，并可用于空间环境基础研究 。
七问 ：“问天”与“天和”如何分工合作 ？
相比一个飞行器或者一个航天器来说 ，多个航天器的组合 ，控制起来更复杂 。张昊介绍 ，问天实验舱跟天和核心舱对接完成后 ，要把这两个舱段的组合体作为一个整体来进行控制 ，核心舱作为主控舱段 ，问天实验舱是从属地位 ，同时问天实验舱的平台功能与天和核心舱互为备份 。
八问 ：“问天”柔性太阳翼的功能是什么 ？
问天实验舱所携带的太阳翼 ，是目前国内最长最大的柔性太阳翼，刷新了我国航天器在轨使用太阳帆板的纪录 。
宋晓光介绍 ，太阳翼采用了双轴控制 ，在舱体姿态不做调整的情况下 ，就能随时调整朝向 。
空间站在轨建造完成后 ，天和核心舱的一个太阳帆板将转移到问天实验舱资源舱的尾部 。届时 ，问天实验舱将成为名副其实的“主发电站” ，为组合体源源不断地供电送能 。
九问 ：“问天”小机械臂能完成什么工作 ？
与天和核心舱一样 ，问天实验舱也搭载了一个机械臂 。相比于核心舱配备的展开长度达10米 、最大承载质量25吨的大机械臂 ，问天实验舱的机械臂要显得更“短小精悍” 。
张昊介绍 ，大机械臂手臂够长 ，转移范围更大 ，作业半径近10米 ；力气够大 ，简直是一个“大力士” ，可以抓住并转移一个完整的航天器 。
相比之下 ，问天实验舱的小机械臂长度约5米 ，承载能力为3吨 ，但这个“小手”的设计目的就是抓握中小型设备 ，进行更为精细化的操作 。
比如 ，它可以在不需要航天员出舱的情况下 ，独立完成舱外载荷的安装 、更换等照料操作 ，可以有效节省航天员在轨工作负荷 。
大小机械臂还可以组合使用 ，组成约15米长的组合臂 ，开展更多的舱外操作 。“ibet可以将大小机械臂视为人的两只手，互相交接东西 ，协作使用 ；也可以将两只手臂攥在一起 ，形成一个更长的机械臂 ，可以进行覆盖整个空间站表面的一些操作和爬行需求 。”张昊说 。
十问 ：“问天”上还有什么“黑科技” ？
空间站建造过程中“惜重如金” ，但此次问天实验舱携带了4个100多公斤的大家伙 ，学名叫控制力矩陀螺 ，已经升空的核心舱携带6个 、天舟四号携带1个 ，随后天舟五号还将携带1个 ，12个控制力矩陀螺联合使用 ，就可以使超过100吨的空间站的姿态控制“坐如钟 、行如风” 。
“通过控制力矩陀螺不同速度的转动 ，能够有效控制航天器的姿态 ，减少通过燃烧燃料推动航天器姿态调整的消耗，是一款节能神器 。”宋晓光说 。
我国第一台控制力矩陀螺 ，是2011年随天宫一号上天的 。它的在轨应用是我国空间机电部件发展的一个里程碑 ，使我国成为国际上第三个掌握该技术的国家 。（记者李国利 、黎云 、张瑞杰 、赵叶苹 、温竞华）
