2022年7月24日14时22分32秒057毫秒，托举着天宫空间站问天号实验舱的长征5B遥三大推力运载火箭准时点火起飞，随后历经程序转弯、助推器分离、整流罩分离、一子级动力关机等飞行时序，起飞约495秒后舱箭分离，重达23吨的问天号实验舱成功进入预定轨道。

问天实验舱与长征5B遥三火箭“舱箭分离”

承运问天实验舱的长征5B火箭块头很大，但结构却很简单，由四枚助推器、一子级构成火箭的动力段，然后就是超长整流罩形成的载荷舱，此为全球现役唯一一款“一级半”构型火箭，该构型火箭级间分离次数少，有着先天的高可靠、高安全优势。

长征5B遥三火箭升空

长征5B火箭全长53.66米、芯级直径5米，配置2台YF-77型50吨级氢氧发动机，捆绑4个3.35米直径助推器，每台助推器配置2台YF-100型120吨级液氧煤油发动机，起飞级10台发动机提供约1078吨起飞推力，整流罩长约20.5米，近地轨道运力25吨（不小于22吨），全箭起飞质量849吨。

去掉二子级、加长整流罩的长征五号便是长征5B火箭，当然实际上还需要进行一系列适应性改进工作。

在长征5B遥三飞行任务之前，该型火箭已经成功实施遥一与遥二两次任务，分别将新一代载人飞船试验船、天和一号核心舱送入预定轨道，此次发射与前两次发射相比有着一个显著的不同之处，那就是零窗口发射。

快速交会对接要求零窗口发射

前两次发射没有交会对接需求，在零窗口发射方面的压力并不是很大，而这一次任务则是严格执行零窗口发射标准。

因为问天实验舱需要与天和核心舱组合体实施快速交会对接，要求与核心舱进行共面发射，同时相位差不能大，从而使得火箭能够用最少的燃料消耗沿着最优弹道将问天实验舱送入预定轨道，为问天舱实施快速交会对接任务奠定基础。

零窗口发射就是要准时放飞火箭，因此工作压力都在放飞火箭之前的工作。为此文昌航天发射场着重加大实装操作、合成训练、故障排查、应急处置等训练，在此之前针对前两次发射遭遇的装备故障问题进行了改进升级。比如，发射天和核心舱的长征5B遥二火箭起飞前就曾遭遇低温连接器难脱落的问题。

长征5B遥二任务后，低温连接器难脱落问题经过上百次试验找到了新的解决办法。

火箭仅满足零窗口发射还不足以让问天实验舱精确入轨，在火箭发射段，对火箭末级的姿轨控能力，以及准时关机能力提出了高标准要求。

长征5B作为一级半火箭，其一子级既是起飞级，也是入轨末级，也就是说一子级从起飞到入轨需要打满全场。

长征5B遥三火箭抛整流罩

“打满全场”听起来很过瘾，但事实上却面临很多难题，首先长时间飞行对氢氧发动机可靠性的要求高，再就是大推力精确入轨技术。

通常情况下火箭末级都会用小推力姿控发动机进行轨控调姿，属于微调，更容易精确入轨，但长征5B一子级就不一样了，两台YF-77氢氧发动机的高空推力高达140吨，在这种推力条件下不仅要实现精确的姿态调整，还要实现精准关机。

科研人员通过分析仿真数据与历史任务数据比对，形成了一子级姿态控制的最佳方案，最终确定在舱箭分离前5秒进行动力关机操作。

打满全场的长征5B遥三火箭一子级承载着问天实验舱持续加速飞行

一子级动力关机后的下一道难关便是舱箭分离，早一秒分离、晚一秒分离都会产生七八公里的入轨偏差，这对于快速交会对接任务而言是不利的，长征5B控制系统可以将一秒误差缩小至1毫秒，也就是可以监测火箭每一毫秒的速度和位置变化，从而实现精准把握分离时间。

这就完了吗？非也。接下来要经受考验的是“大直径舱箭分离技术”，舱箭分离双方都是数十吨的大家伙，常规分离方式并不能满足要求。为此，研制团队围绕降低和改善冲击环境开展了专题攻关，对多种降冲击方案进行比较和试验后，采用了一种新型振动被动控制技术的降冲击方案。

长征5B遥三火箭最终通过了零窗口发射、高精度入轨等一系列考验

当问天实验舱与长征5B遥三火箭一子级分离后，测控大厅里的人们终于得以释怀，你能听到的只有两种声音：经久不息的掌声与欢呼声。这意味着火箭发射段工作已经圆满完成，也意味着天宫空间站在轨建造任务又一次成功地挺进了深水区。

长征5B遥三火箭发射任务的成功也标志着长征五号系列火箭拿下了六战六捷的新战绩，新一代运载火箭正在走向成熟。

舱箭分离后火箭发射团队可以暂时享受一下胜利的喜悦，但是他们很快就要转入下一枚长征5B遥四火箭任务，这枚火箭将于今年10月发射天宫空间站的第三个20吨级大型舱段“梦天号实验舱”。对于问天舱团队而言，他们的在轨段任务才刚刚开始。

长征五号系列火箭已经实现六战六捷、连战连捷

舱箭分离后，问天实验舱首先要进行消除偏，然后就是调整飞行姿态，由于火箭整流罩包络限制，问天舱入轨时是头尾颠倒的姿态，需要将舱体前端面调整至飞行方向，以便于后续对接任务。

入轨后问天舱飞行姿态需要前后掉个头

入轨约10分钟，布置于问天舱资源舱的偏置中继天线率先解锁展开，该天线不仅是问天舱进行天地互联的重要设备，与天和核心舱形成组合体后，还可以与核心舱中继天线进行融合使用，进一步提高中继卫星的连续测控覆盖率。

偏置中继天线

紧接着就是实验舱太阳翼的第一次展开，该太阳翼收藏箱贴附在资源舱表面，整个展开过程与核心舱太阳翼展开过程类似，也是五个步骤：

问天舱太阳翼贴附在资源舱外壁

1.火工品解锁，解除与资源舱之间的连接；

2.抬升，就是将太阳翼立起来；

3.侧展，将太阳翼收藏箱合在一起的两瓣分开；

4.释放，约束释放结构解除收藏箱约束；

5.展开，在伸展机构带动下太阳翼展开。

问天实验舱太阳翼的单翼长度23米，双翼翼展，再加上中间舱体与支撑驱动结构，可达55米。该太阳翼采用两次展开设计，入轨后先展开一部分，此时单翼长度约6.5米，问天舱与核心舱对接后再二次展开到位。

问天舱太阳翼第一次展开（遥测图像）

之所以这样设计，主要考虑到大尺寸太阳翼的振动会影响实验舱对接段的精确调姿，不利于对接任务的安全性。

问天舱太阳翼完全展开后尺寸效果图（图源：空间栈与空间站）

问天实验舱太阳翼设计发电功率是14千瓦，梦天实验舱应用的是同款太阳翼，再加上核心舱的8千瓦，整站理论最大发电功率36千瓦，但是由于实验舱太阳翼会对核心舱太阳翼形成遮挡，所以这一理论值需要等到核心舱太阳翼转位至实验舱末端短桁架处安装才能实现。

问天实验舱太阳翼一次展开后官方公布了一段舱外全景摄像机b拍摄的画面，最先映入眼帘的是人员专用气闸舱的出舱口，该出舱口通道直径1米，比天和核心舱节点舱出舱口大，便于航天员穿着舱外航天服进出舱。

问天实验舱气闸舱出舱口亮相（全景摄像机b拍摄）

问天气闸舱出舱口位于面向地球一侧的第一象限，尽可能降低了太阳光直射干扰。没有想到的是设计人员正是利用出舱口朝向地球一侧的这一独特优势，在出舱舱门上设计了一个舷窗，显而易见这里将是天宫空间站对地球成像的绝佳机位，航天员在此欣赏地球美景的同时，还可以目视检查舱外机械臂的状态。

出舱舱门舷窗

问天气闸舱是外方内圆设计，乍一看很像是魔方玩具，这是因为舱外被设计成了暴露实验平台，为了便于机械臂夹取/安装载荷，同时部分实验载荷也有特定安装方向的要求。

外方内圆的气闸舱

问天舱是由工作舱、气闸舱、资源舱三部分组成，工作舱有约30立方米的活动空间，配置有8个实验舱机位，随舱上行部署4台科学实验柜，分别是科学手套箱与低温储存柜、生命生态实验柜、生物技术实验柜、变重力科学实验柜。

问天实验舱“工作舱”

工作舱还实现了与核心舱关键平台功能的1比1备份，以及更为完善的生活保障设施，设计有3个睡眠区与1个卫生区，出人意料的是，原本以为条件优越的天和核心舱睡眠区是主份睡眠区，问天舱睡眠区是备份设施，而实际设计上后者才是主份睡眠区，但是参研人员介绍，最有发言权的还是航天员，所以最终谁主谁副还是未定的问题。

目前，问天实验舱正在执行13小时快速交会对接任务，预计将于7月25日凌晨3时30分左右与天和核心舱前向对接口对接。

问天舱外定向摄像机拍摄画面，可见一次展开的太阳翼与偏置中继天线

此时此刻相信没有谁比神舟十四号飞行乘组更加兴奋了，在问天舱即将靠泊天和核心舱之际，他们将在空间站内随时准备以手控遥操作对接模式接手问天舱对接任务，确保两大航天器太空会师万无一失。对接完成后，很快他们就将进入问天实验舱进行各项工作。

问天实验舱目前正在追逐天和核心舱的路上

 越建越大的太空家园见证着我国航天事业的飞速发展，而这一切成就都将是攀登新高峰的起点。