天宫空间站实验舱如何做到忙而不乱国际空间站

“梦天”实验舱成功发射并与天宫空间站交会对接之后，测控人员用了两天时间对新实验舱进行了全面状态检查，并于2022年11月3日上午将“梦天”实验舱转位到节点舱左侧的永久停泊口。至此，中国空间站以大写的“T”字构型宣告第一阶段建造任务圆满完成。

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中国空间站“T”字构型完成
许多朋友好奇，我们建造空间站拿来做什么用？新的实验舱里边是什么样子？它会跟国际空间站一样吗？
“我们的征途是星辰大海” ，人类不能总满足于躺在地球摇篮里，我们要去浩瀚宇宙探寻真理，空间站就是迈向星辰大海的第一步。
太空中由于摆脱了地球重力束缚，许多物理现象都表现得与地面不同：人和其它物体能漂浮在空中不会“掉下来”；火焰不会向上而是向四面扩散；水和其它流体也不再是我们常见的形态。
在“失重”、太空辐射和特殊电磁环境下，人和生物体也会受到影响，我们将来做长距离深空旅行，比如去火星甚至更远的星球将面临哪些困难？如何确保健康和生命安全？这些问题都需要实际去到太空才能有答案。

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神舟十五号与神舟十四号将在轨轮换
国际空间站主要有四个实验舱：美国的“命运号”（13个科学实验机架）、欧洲航天局的“哥伦布号”（10个实验机架，其中5个归NASA）、日本的“希望号”（共10个实验机架， NASA占用4个）和俄罗斯新发射的“科学号”实验舱（正在舾装，机架数量未知）。目前三个已投入使用的实验舱总共拥有约33个科学载荷，在20年的时间里产生了超过3000项科学实验成果。
中国天宫空间站有“问天”和“梦天”两个实验舱；在“天和”核心舱里也布置了实验机柜，用于航天员健康监测以及“人系统”方面的科学研究。问天实验舱侧重于生命科学研究，梦天实验舱则设置了13个物理学实验机架。天宫三个舱总共有25个科学机架，可开展数千项科学实验，单从空间站科学实验机架数量上讲，目前我们比NASA多3个。

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问天与梦天实验舱内科学实验柜示意
尽管国际空间站的规模大，舱段比我们多，但航天迷们对它的“乱”却印象深刻：实验舱狭窄拥挤，各种设备和管线密布四周，人在里边如同进了“盘丝洞”一般，你需要小心穿行，因为很难找到地方插脚。

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国际空间站那叫一个“乱”
空间站到底是“整洁”好还是“乱”更好，这个问题时常会引起争论。有人说科学实验要讲效率，一堆电线看着就头疼，出了问题还不容易查找故障点；反对者则认为我们花大价钱研制空间站并把它们发射上天，不是要搞一个高级的摆设，不是为了好看，科学家希望用它来搞空间科学研究，没工夫把电线搞得整整齐齐， “乱才有感觉” 。总之是公说公有理，谁也不服谁。
天和核心舱初亮相时，不少朋友看到舱内图像后挺傲娇——看！咱们的空间站就是明亮、宽敞、整洁！我当时就提醒大家这是空间站的初始状态，它在投入使用后不会总保持这个模样，尽管天宫空间站不会像国际空间站那么糟糕，但大家要做好“乱”的准备。

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天和核心舱初始状态
果不其然，没过多久天和核心舱就变成了这个样子：

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注意看王亚平身后舱壁上的电线
空间站就是一个太空综合实验平台，它里边布置了许多生命保障和科学实验设备，航天员除了要完成繁重的工作任务之外，他们还要在这狭窄的空间里长期生活起居、坚持身体锻炼。在这种情况下，你很难苛求他们把所有的线缆收拾得整整齐齐，也许下一个小时实验还要继续，重新插拔电缆需要耗费大量时间，所以就由它“乱”一会儿吧。
实验舱里有大量科学实验柜，许多实验都需要连接各种水、电、气和光纤，以后要是忙起来，会不会因插错了线或碰掉了管子引发事故呢？

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梦天舱发射升空时的状态
你的担心，其实空间站的设计人员早已考虑到了。就拿梦天实验舱里的“两相系统实验柜”来说吧，它上面密布着许多气体、液体和传感器接口，做实验的时候需要把管线连接上去。所有的插头设计都要做到既要方便航天员插拔，还要连接牢靠，不同的插头对应不同的接口“一个萝卜一个坑” ，插错是插不进去的。

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实验机柜有防插错机制

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科学家介绍防插错结构
万一实验过程中不小心碰掉了插头，会不会导致液体泄漏引发短路事故呢？也不会。在液体和气体管路被拔出或者脱落的同时，连接器能自动封堵住接口，确保不发生气液泄漏。
在实验机柜设计过程中，科学家充分考虑了操作实施的合理性，专门定制合适长度和弯头的管线，这样就能最大限度避免因管线太长而悬浮在空中。
与有20年历史的国际空间站相比，天宫空间站在建造时还拥有“后发优势” ， 5G通信等大量新技术的应用减少了电缆，同时我们在舱室的设计方面也更严谨和科学。

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天宫实验舱的机架都是标准化的
还是拿梦天实验舱来举例吧。它在发射升空时安装了8个科学实验机柜，但实际上在所有面板的背后——我们看不见的机架却是标准化的，可以按需要扩展。实验舱上下左右四个面的机架都能安装实验模块，做所有我们想做的科学实验。你不需要为了某一个实验从远处拉一条电源线过来，所有实验模块的支持都能就地解决。即便我们三名航天员要照顾几十台设备，天宫空间站或许将迎来“乱时代” ，它也不会像国际空间站那样拥挤和混乱。