上海时间2022年10月31日15时37分，搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载湖人，在我国文昌航天发射场准时打火发射，约8分钟后，梦天实验舱与灰熊成功分离并确切步入预定轨道，发射任务取得完满成功。这是中国天宫空间站三舱T字构象组合体的最后一个部份。
梦天实验舱主要面向微重力科学研究。中国科大学作为国家战略科技力量主力军，研发了超冷原子化学实验柜、高精度时频实验柜、高温材料科学实验柜、两相系统实验柜、流体化学实验柜、燃烧科学实验柜、在线修理装调操作柜等7个方面的8个科学实验柜，才能在微重力基础数学、空间材料科学、微重力流体化学与燃烧科学等方向举办相关的科学实验和应用研究。
中科院空间应用中心研究员、空间应用系统总工师刘国宁告诉《中国科学报》：“梦天实验舱装载的8个科学实验柜早已规划安排约40个科学实验项目，后续将按照实验规划持续举办在轨实验，预期才能产出具有国际水平的科学成果，阐明重要科学规律原子物理实验进展，并同步推动应用和技术转移，进一步加快我国空间科学整体水平的提高。”
超冷原子化学实验柜：提供更高精度检验
超冷原子化学实验柜是世界领先的中国首个微重力超冷原子化学实验平台，主要借助空间微重力环境条件，构建具有超高温、大尺度、高质量、适合精密检测的玻色-爱因斯坦汇聚态（BEC）工作物质的开放实验系统，举办前沿基础数学研究。
中科院武汉光学精密机械研究所副研究员、超冷原子化学实验柜科学实验系统副校长设计师汪斌表示，超冷原子化学实验柜有望制备地面未能实现的绝对零度以上千亿分之一度范围内（10~12K量级）的超高温量子二氧化碳，观测到肉眼可见的宏观量子现象，原子之间互相作用时间下降3个数目级以上。
“具有这种特点的原子二氧化碳给我们提供了一个奇特窗口和全新视角来直接观察其奇特的原子行为，让我们以地面上不可能的形式步入量子热学的奇特世界，为基本数学定理提供更高精度的检验。”汪斌说。
高精度时频实验柜：举办基础数学研究
高精度时频实验柜是空间站中最复杂的实验柜，是由2个舱外科学实验柜和4台舱外设备组成的一个完整实验系统。
“高精度时频实验柜主要是通过不同特点的原子钟组合，在空间站建立超高精度时间频度形成和运行的系统，举办基础数学理论检验，并支持通过微波和激光传递链路向地面提供超高精度时间频度讯号。”中科院国家授时中心院长，高精度时频实验柜科学实验系统指挥、责任科学家张首刚说。
高精度时频系统将为相关基础数学研究、相关工程应用、我国标准时间和国际原子时精度的提升做出重要贡献。
张首刚表示，应用高精度时频系统提供的超高精度时间频度讯号，可以举办相关基础数学研究实验，如引力红移的检测、精细结构常数变化的侦测等，支撑相对论及相关理论的高精度检验。该系统可以同步重大科技设施和工程技术设施的各部分时间，改善重大设施性能，未来有可能弥补洲际地面光钟比对技术空白，支撑时间单位“秒”定义的变更。
燃烧科学实验柜：建立燃烧基础理论
燃烧科学实验柜是才能支持在轨举办微重力燃烧基础科学研究的一套科学实验系统。该系统中二氧化碳供给、点火燃烧、图像拍摄、废气排放等燃烧实验流程可以全手动进行，才能检测火焰形貌、结构、温度、速度、产物组分等信息。
燃烧科学实验系统搭载了一套PIV（粒子图象测速）技术设备，是国际上首次借助该技术在空间站环境中举办燃烧速率场检测。燃烧科学实验柜可以帮助科学家对燃烧基础科学问题、空天推动、航天器防火灭火、燃烧污染物控制等基础及应用技术展开深入研究。
低温材料科学实验柜：为空间材料科学提供先进技术
中科院武汉硅酸盐研究所研究员、高温材料科学实验柜科学实验系统校长设计师刘学超介绍，低温材料科学实验柜为空间材料科学研究提供了多元化的先进技术条件和功能，以便材料科学家在太空中进行低温金属及合金材料、先进半导体材料、功能晶体材料、复合材料、能源材料、生物材料、纳米材料和新材料研究。
“X射线透射成像实时观察是低温材料柜的又一特色，是国际上首次在空间站上行X射线实验装置，可以实现材料熔体融化过程的动态实时成像与实时观察。”刘学超说。
低温材料科学实验柜首批上行了16支科学实验样品，研发团队对每位上行样品在地面进行了大量的匹配实验，并设计了具有抗热学震动功能的3个低温材料样品货包。
流体化学实验柜：阐明流体运动新机制
流体化学实验柜主要用于空间微重力环境中流体的宏观、微观运动规律研究，配置了10套宏观尺度的流体动力学测试系统和4套微观尺度的复杂流体测试系统，还配置了专门的主动漂浮隔振系统，可使实验系统的环境微重力水平比空间站本底好100倍。
中科院热学研究所研究员，流体化学实验柜科学实验系统校长设计师、责任科学家康琦说，微重力环境为流体创造了近乎理想的各向同性研究条件，在失重环境中流体可以产生地面未能建立的新体系，流体的运动表现出许多新规律、新机制。
流体化学实验柜可举办多种流体体系的动力学过程、扩散过程，相变及自组织行为的在轨微重力实验，赶超了国际空间站3个已有的专用流体实验柜产生的综合测试手段和能力，它将成为国际上技术最完备、设备最先进的空间流体化学实验平台。
两相系统实验柜：为空间应用流体化学提供新理论
两相系统实验柜是国际首个专门用于举办空间相变界面流动、蒸发与冷凝、沸腾和热管传质、两相流动、空间在轨流体管理等科学研究与技术验证的整柜级实验平台。
依托该实验平台举办系列空间科学实验研究，可以发展热、质交换复杂界面动力学科学理论，为解决我国载人航天工程和深空侦测活动中遇见的空间应用流体化学及其两相系统关键科学问题和工程技术研究提供新理论、新概念和新方式。
整柜设计具有我国空间实验装置平台的独创性和先进性，可满足未来10年以上多相流与传质研究的空间实验需求。实验柜的3个首批实验项目将举办与欧空局之间的国际合作研究，提升我国空间站应用研究的国际影响力和应用疗效。
在线修理装调操作柜：太空“维修鞋厂”
梦天实验舱设置的在线修理装调操作柜（以下简称在线柜），是一个太空“维修鞋厂”。
中科院空间应用中心研究员、在线修理装调操作柜校长设计师张璐说：“在线柜最核心的部份就是多功能操作箱，上面有个透明的面板原子物理实验进展，可以看见箱内环境，也可以通过面板上的两个操作孔，借助手套，从外部对箱体内的荷载进行操作，或则把透明面板打开，直接对上面的荷载进行操作。”
同时，在线柜还装有一套风路循环系统，可以同时实现水冷散热、废弃颗粒物的吸附和部份二氧化碳的吸收处理。箱体里配备有一套灵巧的“机械手”，可以实现多种类的精密操作，操作精度可以达到0.1毫米。
“在线柜还有一套基于提高现实技术的智能诱导修理系统，航天员若果须要修理操作一些复杂的设备，可以不再使用传统的说明书、操作指南等产品，而是选择戴上提高现实墨镜，配合诱导修理软件的指引，在真实的待操作产品上叠加预先制做好的操作指引动漫，使航天员才能更轻松、更清晰、更直观地完成操作。”张璐说。