问天实验舱（简称：问天舱，英文名：Wentian lab module）是中国空间站第二个舱段，也是中国空间站首个科学实验舱。问天实验舱由中国航天科技集团五院抓总研制，舱体总长约17.9米，直径4.2米，发射重量约23吨，由工作舱、气闸舱、资源舱三部分组成。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。

问天实验舱于2020年12月进入正样研制阶段；2022年4月完成整舱集成总装、测试和大型试验工作；7月24日搭乘长征五号B遥三运载火箭在中国文昌航天发射场发射升空；7月25日成功对接于天和核心舱前向端口，这是中国两个20吨级航天器首次在轨实现交会对接，也是空间站有航天员在轨驻留期间首次进行空间交会对接；9月30日完成转位，中国空间站组合体由两舱“一”字构型转变为两舱“L”构型；11月3日梦天实验舱完成转位，中国空间站组合体实现了“T”字基本构型，以天和核心舱为对称，问天实验舱与梦天实验舱分布于天和核心舱节点舱的两个侧向停泊口。

问天实验舱是航天员主要的生活和工作舱段，配置有3个睡眠区、1个卫生区和厨房等设施，可与天和核心舱一起支持两艘载人飞船轮换期间6名航天员的生活工作保障。问天实验舱还具备对空间站组合体的管理和控制功能，若核心舱平台功能出现故障，可以接管对空间站组合体的操作，从而从整体上提高空间站的可靠性。

问天实验舱的成功发射标志着中国天宫空间站的正式开建，也标志着中国载人航天工程“三步走”发展战略开始走出第三步——建造空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

1986年，邓小平批准实施“863”计划，计划以神舟号载人飞船开始起步，最终建成中国的空间站。1992年9月21日，中国载人航天工程正式立项，并确定按照“三步走”的战略实施。第一步，发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验；第二步，突破航天员出舱活动技术、空间飞行器交会对接技术，发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题；第三步，建造空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

2010年9月25日，中国共产党中央政治局常务委员会委员会议批准《载人空间站工程实施方案》，载人空间站工程正式启动实施。载人空间站工程分两个阶段实施：在2016年前后，研制并发射8吨级空间实验室，突破和掌握航天员中期驻留、再生式生命保障以及中国货运飞船补加等空间站关键技术，开展一定规模的空间应用；在2020年前后，研制并发射基本模块为20吨级舱段组合的空间站，突破和掌握近地空间站组合体的建造和运营技术、近地空间长期载人飞行技术，开展较大规模的空间应用，为经济社会发展提供先进的空间技术平台。

2009年12月，中国科学院空间科学与应用总体部组织召开了一系列研讨会，探讨空间站的科学目标与研究方向。

2012年3月，中国空间站完成立项综合论证转入方案设计阶段，首先将空间站组合体作为一个整体进行系统方案设计，得到对各组成舱段的技术要求，然后再据此开展各舱段方案设计。

2014年6月，天宫空间站结束方案设计阶段工作转入初样研制阶段，首先开展了天宫空间站系统详细方案设计，然后各舱段并行开展详细方案设计和试验测试验证工作。

2020年12月，问天实验舱完成初样研制转入正样研制阶段。天宫空间站三舱（天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱）在初样阶段和正样阶段分别开展了力学试验，初样阶段包括静力试验、模态试验、振动试验、噪声试验等，正样阶段包括振动试验和噪声试验。同时，为了验证三舱接口的匹配性、三舱功能融合设计以及组合体飞行方案与飞行程序的正确性，在天和核心舱出厂前和问天实验舱出厂前各开展了一次三舱联试试验。

2022年4月17日，中国载人航天工程空间站系统总设计师杨宏表示：“问天实验舱已完成了整舱的集成总装、测试和大型试验工作，整装待发。”

2011年4月25日，中国载人航天工程标识及中国载人空间站名称标识征集活动正式启动。

2013年10月，中国载人航天工程办公室对外正式发布中国载人航天工程标识及中国载人空间站、中国货运飞船名称，实验舱Ⅰ命名为“问天”，代号“WT”。

问天实验舱由工作舱、气闸舱及资源舱三部分组成，舱体总长17.9米，直径4.2米，发射重量达23吨。问天实验舱与天和核心舱互为备份，关键平台功能一致，可以完全覆盖空间站组合体工作要求。为了保障航天员在轨长期驻留，问天实验舱提供了专用气闸舱和应急避难场所，让中国空间站的在轨运行风险更加可控，在轨长寿命运行更加可靠。

工作舱内设3个睡眠区、1个卫生区，睡眠区比核心舱的睡眠区更为宽敞，舷窗也进行了改进设计，噪音指标不到50分贝，可以保障航天员的高质量睡眠。同时，舱内配置了多台科学实验柜，可开展生命生态、生物技术和变重力科学等科技领域的相关研究。

气闸舱采用“外方内圆”的设计，外部看上去像方形的外壳是舱外暴露实验平台，上面配置了22个标准载荷接口，其中一部分还配备了流体回路温度控制。内部圆柱状的部分是出舱气闸，供航天员开展出舱活动，航天员还可在此更换航天服进行舱外作业。与核心舱节点舱相比，气闸舱的空间更大，航天员在这里进行出舱准备和舱外返回时，可以更舒展、更从容，空间站建成后它将成为整个空间站系统的主要出舱通道。在气闸舱外装置有一套5米长七自由度的机械臂，可做更为精细的操作。这套机械臂还可以与核心舱的机械臂联成15米长的组合臂，开展更多舱外操作。

资源舱主要是为问天实验舱提供能源、动力等。

在试验载荷功能上，问天实验舱装载了8个实验机柜、22个舱外载荷适配器。问天实验舱主要面向空间生命科学研究，配置了生命生态、生物技术和变重力科学等实验柜。

生命生态实验柜由一个个像小房间一样的模块组成，以多种类型的生物个体（如植物种子、幼苗、植株、兼顾小型动物）为实验样品，开展拟南芥、线虫、果蝇、斑马鱼等动植物的空间生长实验，揭示微重力对生物个体生长、发育、代谢的影响，促进人类对生命现象本质的理解，研究空间辐射生物学和亚磁生物学效应与机制，探索建立应用型受控生命生态系统，为航天员在轨辐射损伤评估、防护提供科学依据。

生物技术实验柜配置了各种先进的细胞培养和检测仪器，以组织、细胞和生化分子等不同层次多类别生物样品为对象，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，探索微重力环境下细胞生长和分化规律和机制，为人类健康、生殖发育提供理论基础；探索重力效应对生命起源和进化影响；在高效蛋白质/多肽药物、纳米晶骨骼生物技术等方面取得突破性发现，对指导组织工程、生物医药的研究和应用发挥重要作用。

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；手套箱为航天员操作多学科实验样品提供安全、高效支持。低温存储装置具有三个典型低温存储温区（-80℃、-20℃、+4℃），能够满足不同实验样品低温存储需求。

变重力科学实验柜为科学实验提供0.01g至2g高精度模拟重力环境，采用先进的无线传能和载波通信技术，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。

在舱外空间应用系统部署了能量粒子探测器、等离子体原位成像探测器，用于获取空间质子、电子、中子、重离子和等离子体等环境要素数据，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。

问天实验舱由长征五号B遥三运载火箭发射升空。长征五号B运载火箭是在长征五号基础上，为满足中国载人空间站工程需求，即发射空间站核心舱和实验舱，按“通用化、系列化、组合化”设计思想研制的一款新型大型运载火箭。火箭全长约53.7米，构型上采用一级半构型，由直径5米的芯一级、4个直径3.35米的助推器、舱罩组合体组成；整流罩长20.5米、直径5.2米。采用无毒无污染的液氧、氢气和煤油作为推进剂，起飞重量约849吨，近地轨道运载能力大于22吨。此次发射是长征五号B火箭首次执行快速交会对接任务，成功突破了零窗口发射和大直径舱箭连接分离等多项关键技术。

问天实验舱在中国文昌航天发射场发射升空。这是中国文昌航天发射场执行空间站建造任务以来首次实施的“零窗口”发射。任务实施过程中，为了瞄准“零窗口”顺利发射，发射场科学统筹各方力量，按计划完成了一号塔架射后恢复、例行试验、产品进场、垂直总装和技术区测试等工作。此外，发射场气象系统还针对雷电、强降水、浅层风、高空风等影响发射的重要天气因素，进行专题技术研究和气候背景特征分析，利用超级计算机系统实施发射场区精细化预报，短时预报准确率达到95%以上，为问天实验舱的“零窗口”发射提供分时分段、精细精确的气象保障。

问天实验舱在进入太空后，由中国航天科技集团公司第五研究院西安分院研制的中继终端在第一时间开机。随后，中继终端与天链中继卫星建立星间链路。地面测控人员以天基测控体制为主，对问天实验舱实施在轨飞行控制，通过地面遥测遥控方式，对飞船姿态进行控制，并与地面建立通信联系。问天实验舱在进入预定轨道后，与已经在轨运行的天和核心舱在太空进行交会对接，成为空间站的重要组成部分。通过中继终端建立的天基测控通信系统，地面对问天实验舱以及空间站的测控覆盖率提高至接近100%，确保问天实验舱保持着与地面的实时通信。

问天实验舱研制的天线网络由中国航天科技集团公司第五研究院西安分院研制。天线网络作为测控与通信分系统中连接应答机和天线的关键产品，可以提供专门的测控与通信信号传输通道，为问天实验舱与地面建立高速、畅通无阻的指挥和反馈信息通道，确保任务顺利完成。天线网络的作用是将地面的通信信号或测控指令信号进行分类、分通道传输到应答机，并将来自应答机不同通道的各类信号汇总后送往对地天线，通过天线发出后送达地面。

问天实验舱配备了一对双自由度柔性太阳帆板，全部展开后翼展超55米，单个有效发电面积约110平方米，每天平均发电量超过430度，能够为空间站运行提供充足能源。为提高交会对接可控性，首次采取太阳帆板二次展开方案，发射后先展开约五分之一，对接完成后再展开到位，确保顺利抵达天和核心舱。空间站在轨建造完成后，核心舱的一个太阳帆板会转移至问天实验舱资源舱尾部，成为名副其实的“主发电站”。届时，问天实验舱的3条能源母线将发挥更大的作用，为组合体源源不断地供电送能。

问天实验舱是空间站系统中舱外活动部件最多的舱体，大量的舱外设施设备更好地保障了出舱活动，也为更精细的舱外操作提供了支持。问天实验舱舱外携带一套5米长、7自由度的小机械臂，其小巧、精度高，方便抓取中小型设备，开展更精细的操作。小臂还能与核心舱大臂级联成15米长的组合臂，能够自由爬行于空间站三舱组合体之间，开展范围更广的舱外作业。在空间站搭载的科学实验载荷，可以通过机械臂精准“投送”到对应的标准载荷接口位置，不再需要航天员出舱进行操作。

问天实验舱如果直接对接于天和核心舱单侧，会给天和核心舱带来极大的姿态偏航。因此，问天实验舱发射升空后，先对接于天和核心舱前向端口，然后通过转位机构转移至天和核心舱节点舱侧向端口再对接。

转位机构的转臂安装在问天实验舱对接面附近，基座安装在天和核心舱节点舱两侧，二者通过锥形捕获机构连接。转位前位于问天实验舱的转位机构机械臂旋转并捕获天和核心舱上的支座，锁紧完成后两者建立刚性连接；随后，问天实验舱对接机构与天和核心舱节点舱前向口的对接机构解锁，实现两舱分离。

整个转位过程由位于问天实验舱的转位机构机械臂，以及位于天和核心舱节点舱的旋转支座共同完成，一共需要三次旋转。第一次：转位机构机械臂绕其根部向上旋转，带动问天实验舱转动至节点舱前向口斜上方；第二次：旋转支座绕其中心转动，带动问天实验舱转动至节点舱侧向停泊口斜上方；第三次：转位机构机械臂绕其根部向下旋转，带动问天实验舱转动至侧向停泊口附近。在确认位置误差满足要求后，问天实验舱对接机构推出，与节点舱侧向停泊口完成对接并锁紧。之后，转位机构机械臂与旋转支座解锁、分离后复位。

问天实验舱的舱外设置了2台云台灯、4台高清摄像机，能够一边打光追光、一边拍摄录制。借助这些设备，地面测控人员更清楚地实时观察航天员出舱活动情况，从而提供及时有力的安全保障。另外，它们还能在太空中拍摄许多“壁纸大片”“唯美视频”，记录和呈现美轮美奂的地球和外层空间。

2022年4月29日，问天实验舱经海运抵达中国文昌航天发射场。

2022年5月29日，执行问天实验舱发射任务的长征五号B遥三运载火箭完成出厂前所有研制工作，运抵文昌航天发射场。

2022年7月18日，问天实验舱与长征五号B遥三运载火箭组合体转运至发射区。

2022年7月22日，中国空间站问天实验舱任务组织发射前系统间全区合练。

2022年7月23日，文昌航天发射场完成对运载火箭煤油的加注。

2022年7月24日，运载火箭进行氢气液态氧的加注。

2022年7月24日14时22分，问天实验舱搭乘长征五号B遥三运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射，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。

2022年7月25日3时13分，问天实验舱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。这是中国两个20吨级航天器首次在轨实现交会对接，也是空间站有航天员在轨驻留期间首次进行空间交会对接。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。

截止2022年8月3日，神十四三名航天员对问天实验舱进行了一系列进驻状态设置，包括：建立载人环境；完成大型对日定向装置在轨性能测试；对问天实验舱搭载的科学实验柜进行设置、加电、安装等。

截止2022年8月17日，神舟十四号航天员乘组完成了在轨科学实验机柜的解锁与安装，以及问天舱内生活区设置等工作。

2022年9月2日0时33分，神舟十四号航天员乘组完成首次出舱活动，整个出舱活动约6小时。陈冬、刘洋执行舱外任务，蔡旭哲则在核心舱内配合支持两名出舱航天员开展舱外操作。这是陈冬、刘洋首次执行出舱任务，也是中国航天员首次从问天实验舱气闸舱出舱实施舱外活动。出舱活动期间，航天员先后完成了问天舱扩展泵组安装、问天舱全景相机抬升、舱外自主应急返回验证等任务。还检验了航天员与小机械臂协同工作的能力，验证了问天实验舱气闸舱和出舱活动相关支持设备的功能性能。本次出舱活动首次使用问天实验舱上搭载的小机械臂进行舱外作业，它顺利将航天员准确、稳定转运至作业点，再次展现了其运动灵活、定位精准的优点。小机械臂的表现为后续系列舱外作业奠定基础，助力航天员快速实现出舱口与作业点间的转移，极大提高出舱作业效率，降低出舱作业风险。

2022年9月17日17时47分，神舟十四号航天员乘组完成第二次出舱活动，由蔡旭哲、陈冬执行舱外任务，刘洋在核心舱内配合支持两名出舱航天员开展舱外操作，这是航天员蔡旭哲首次执行出舱活动任务，整个出舱活动约5小时。本次出舱的主要任务除安装脚限位器和舱外工作台等工作外，两名出舱航天员还在小机械臂的支持下，相互配合开展舱外助力手柄安装、载荷回路扩展泵组安装、舱外救援验证等作业。

2022年9月30日12时44分，经过约1小时的天地协同，问天实验舱完成转位，中国空间站组合体由两舱“一”字构型转变为两舱“L”构型。

2022年10月12日16时01分，“天宫课堂”第三课在中国空间站开讲，在约50分钟的授课中，神舟十四号飞行乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲生动介绍展示了空间站问天实验舱工作生活场景，演示了微重力环境下毛细效应实验、水球变“懒”实验、太空趣味饮水、会调头的扳手等神奇现象，并生动讲解了实验背后的科学原理。这是中国航天员首次在问天实验舱内进行授课。

2022年11月1日4时27分，梦天实验舱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。11月3日9时32分，梦天实验舱顺利完成转位，中国空间站组合体实现了“T”字基本构型，以天和核心舱为对称，问天实验舱与梦天实验舱分布于天和核心舱节点舱的两个侧向停泊口。

2022年11月17日，神舟十四号航天员进行第三次出舱活动，由陈冬、蔡旭哲执行出舱任务，刘洋在核心舱内配合支持，整个出舱活动约5.5小时。出舱活动期间，航天员先后配合完成天和核心舱与问天实验舱、梦天实验舱舱间连接装置安装；此外，还完成了问天实验舱全景相机抬升和小机械臂助力手柄安装等任务。本次出舱活动是中国空间站组装形成“T”字基本构型后的首次出舱活动，航天员在舱壁上的爬行距离对比以往将会更长，因此机械臂支持转移的范围将需要更大。所以在本次出舱活动中由大臂小臂在形成组合臂的状态下支持出舱活动任务。这也是首次验证大小机械臂在形成组合臂的状态下载人支持完成出舱任务。

2022年11月30日5时42分，神舟十五号载人飞船成功对接于空间站天和前向端口，整个对接过程历时约6.5小时。7时33分，神舟十五号航天员乘组进入中国空间站，与神舟十四号航天员乘组一起合影留念。

2022年12月4日，神舟十四号载人飞船与空间站组合体成功分离，返回舱在东风着陆场成功着陆。

2023年2月10日00时16分，经过约7小时的出舱活动，神舟十五号航天员费俊龙、邓清明、张陆密切协同，完成了梦天舱外扩展泵组安装等任务，全过程顺利圆满。这是中国空间站全面建成后航天员首次出舱活动，航天员费俊龙、航天员张陆首次漫步太空。

2023年3月2日消息：“近日，神舟十五号航天员乘组进行了第二次出舱活动。在地面工作人员和舱内航天员邓清明的密切配合下，两名出舱航天员费俊龙、张陆圆满完成全部既定工作任务，安全返回问天实验舱。”

2023年3月30日，神舟十五号航天员乘组进行了第三次出舱活动。在地面工作人员和舱内航天员邓清明的密切配合下，两名出舱航天员费俊龙、张陆圆满完成全部既定工作，安全返回问天实验舱。

2023年4月15日，神舟十五号航天员乘组进行了第四次出舱活动。在地面工作人员和舱内航天员邓清明的密切配合下，两名出舱航天员费俊龙、张陆圆满完成全部既定工作，安全返回问天实验舱。

2022年5月30日，中国载人航天工程办公室公布问天实验舱飞行任务标识。

2022年7月24日，为纪念中国空间站问天实验舱飞行任务，中国集邮有限公司特别发行中国空间站问天实验舱发射成功纪念封。

问天实验舱的成功发射，是中国天宫空间站建设又一重要里程碑，标志着中国天宫空间站“在轨建造”阶段的正式开启。——李珂（央广网特约评论员、航天科工集团二院二部专家）

“问天”作为中国空间站第二个舱段和首个科学实验舱，它的发射成功有着至关重要的意义，是中国航天人经过艰辛付出结出的硕果，为人类和平利用太空提供了得天独厚的科研平台，更是以自信和豪迈为笔，在浩瀚太空刻录的中国印记、书写的中国奇迹。——中国青年报

问天实验舱作为中国空间站的重要组成部分，以生命科学和生物技术研究为主，在空间生命科学与生物技术、微重力流体物理等4个领域规划部署了10余个研究主题，目前已立项40余项科学项目。通过这些科学项目的实施，关注生命生长发育和人的健康，探索人类长期太空生存所面临的一系列科学问题。问天实验舱标志着我国拥有属于自己的空间生命科学实验室，有了探索生命科学最前沿的基础条件。——北青网