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空间站时代,船、箭、人有啥不同

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本报赴酒泉特派记者 樊 巍 本报记者 刘 扬

编者按:2021年6月17日9时22分,我国在酒泉卫星发射中心,运用长征二号F运载火箭,将搭乘神舟十二号载人飞船的聂海胜、刘伯明、汤洪波三名航天员顺利送入太空。2021年6月17日18时48分,三名航天员先后进入天和核心舱。这是中国在时隔五年之后,再度将航天员送入太空,也是中国迈进空间站在轨建造时代以来,首度将航天员送入中国人自己的空间站。作为中国空间站时代首次载人飞行任务,神舟十二号任务的运载火箭、载人飞船以及航天员有哪些新的变化呢?


“神箭”力保航天员安全奔赴空间站

载人航天,人命关天,不容有失。为了确保中国航天员能够平安顺利地进入中国空间站,此次发射任务中,中国迄今为止可靠性和安全性最高的运载火箭、有着“神箭”之称的长征二号F运载火箭,和我国目前研制标准最高、各方面指标要求最严格的航天器——神舟载人飞船,都较之前的同型号产品,针对确保航天员安全方面进行了特殊的改进和优化。

其中,作为中国航天员“专属座驾”的长征二号F运载火箭,经过70余项与可靠性相关的技术改进,可靠性提升到了0.9894,而通常发射卫星的运载火箭,可靠性要求大约为0.9,发射载人飞船的运载火箭可靠性要求为0.97,此次长征二号F火箭这一指标的提升不仅再次刷新了自身的纪录,也使得长征二号F火箭的可靠性处于世界前列。

据专家介绍,通过对火箭逃逸系统的改进,长征二号F火箭的安全性评估值从此前的0.99提升到0.99996这一国际先进水平。

航天科技集团下属中国运载火箭技术研究院长征二号F火箭总体主任设计师常武权向记者通俗地解释了小数点后这一串数字的意义:“就目前的技术状态,长征二号F火箭需要发射十万次,才会有4次逃逸失败,平均一万次发射,也遇不到一次逃逸失败的情况。”

神舟十二号任务是中国空间站时代首次载人发射任务,随着空间站在轨建造、运营,长征二号F火箭将迎来高密度发射年,今明两年计划执行4次发射任务,发射密度前所未有。未来几年,长征二号F火箭还将继续以每年2发的高频率执行发射任务,在我国空间站在轨建造、运营过程中担纲重任。

神舟十二号飞船:实现五个首次

时隔五年,当神舟十二号载人飞船再次搭载中国航天员进入太空,它将神舟载人飞船的综合能力提升到新阶段的同时,本次任务还实现了中国航天领域的五个首次。

首次实施载人飞船自主快速交会对接。神舟十二号载人飞船首次成功实施载人自主快速对接。这项原本应用于天舟货运飞船的技术,能够确保神舟十二号载人飞船在空间站不断调整姿态的配合下,由飞船控制计算机自主计算和执行轨道控制,最快能实现神舟十二号载人飞船在发射后6.5小时即与空间站实现对接。神舟十二号载人飞船系统总体副主任设计师高旭介绍称,相较于神舟十一号载人飞船及其前面的飞船,神舟十二号就像是有着全自动驾驶功能的“超跑”,能够通过自主计算,自主判断从而到达目的地。

首次实施绕飞空间站并与空间站径向交会。在此次任务中,神舟十二号载人飞船的交会能力得到加强,具有更复杂的交会对接飞行模式,具备与空间站进行前向、后向、径向对接口对接和分离的功能,并将在本次任务中首次开展绕飞和径向交会对接试验。

首次实现长期在轨停靠。神舟十二号载人飞船将实现在轨停靠3个月,为适应空间站复杂构型和姿态带来的复杂外热流条件,神舟团队对返回舱、推进发动机和贮箱等热控方案,船站并网供电方案进行了专项设计。使飞船具备了供电、热环境保障的适应性配套条件,高旭用游戏技能形象地打了比方,“我们现在首次将技能点数全部点满,飞船停靠3个月是没有问题的。”

首次具备从不同高度轨道返回东风着陆场的能力。在神舟十二号之前,载人飞船都从固定的轨道返回地球,空间站任务中空间站为了节省推进剂的消耗,轨道位置会随着不同时间节点而进行相应的调整,为满足长期停靠的要求。神舟团队为此对返回轨道重新进行了适应性的设计,使载人飞船返回高度从固定值调整为相对范围,并改进返回的算法,提高载人飞船返回适应性和可靠性。

首次具备天地结合多重保证的应急救援能力。“载人航天,人命关天”始终是神舟团队心中至高无上的信条,为了保证天上、地上都具有保护航天员生命、在紧急条件下接回航天员的能力,神舟团队开创了天地结合的应急救援任务模式,即携带两艘飞船进场,由一艘船作为发射船的备份,作为遇到突发情况时航天员的生命救援之舟。神舟团队采用“滚动待命”策略,在前一发载人飞船发射时,后一发载人飞船在发射场待命,并具备8.5天应急发射能力以实现太空救援的能力。

神舟载人飞船的跨越式发展并非一步达成,自1992年9月21日载人航天工程“三步走”发展战略立项以来,神舟载人飞船通过一次又一次验证,一发又一发的成功不断积累经验和技术:神舟一号到神舟四号实现了天地往返的无人验证,神舟五号搭载杨利伟实现了载人天地往返,神舟六号实现多人多天天地往返活动,神舟七号实现航天员出舱活动,神舟八号到神舟十号突破了无人交会对接和有人交会对接,神舟十一号实现了航天员的中期驻留,神舟十二号集齐了全任务全模式天地往返所需要的全部技能,具备了解决突发问题,完成各项发射任务的能力。

三名航天员开启三个月在轨驻留

要想最大程度发挥空间站的国家太空实验室作用,航天员的作用不可或缺。神舟十二号任务乘组的三名航天员以“两老带一新”的方式组成。在央视的画面中,就可以看到三位航天员分工协作、密切配合的画面。

《环球时报》记者从中国载人航天工程办公室获悉,在神舟十二号载人飞船与核心舱成功实现自主快速交会对接后,航天员乘组从返回舱进入轨道舱。按程序完成各项准备后,先后开启节点舱舱门、核心舱舱门,2021年6月17日18时48分,航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱,标志着中国人首次进入自己的空间站。

据了解,航天员在进驻核心舱后,将按照天地同步作息制度进行工作生活。未来还将身着新款航天服开展两次出舱活动及舱外作业,并完成包括天和核心舱在轨测试、再生生保系统验证、机械臂测试与操作训练,以及物资与废弃物管理等多项空间站上的日常管理工作。

神舟七号时翟志刚进行了我国首次出舱活动,那次相对来说时间较短,因为载人飞船当时支撑出舱的能力有限。空间站阶段,航天员出舱活动是一个常态化的工作,为了满足更多出舱活动,我国以当年的舱外服为基础进行了改进,以便适应空间站阶段更长时间、更复杂操作的需求。

载人航天工程办公室相关负责人在接受媒体采访时介绍,空间站建造阶段航天员乘组的任务很繁重,对他们的要求还很高。对应之前的飞行任务来说,对航天员乘组的要求是有质的变化。前期中国已经有11名航天员进行了14人次在轨飞行,已经积累很多的经验,但空间站阶段对航天员及其乘组的要求会有一些新变化。航天系统针对空间站建设阶段对飞行乘组的要求,制订了详细的计划,也研制了一大批地面的训练设施和设备,特别是针对航天员的出舱活动、舱外维修维护、对设备的更换、各型应用载荷的操作开展了一系列针对性的训练。

对于第三批航天员的选拔标准,这位负责人表示,以前中国选拔了两批航天员都是从空军飞行员中选出,主要角色还是驾驶员。为了满足空间站阶段对航天员操作的各项要求,第三批航天员选拔中丰富了航天员乘组的类型,增加了工程师和载荷专家这两类航天员。目前第三批18名航天员,有一名女航天员,他们已经正式进入航天员队伍,开始训练。航天员队伍更加丰富,就可以满足后续空间站平台的在轨维护更换以及开展更高水平的空间科学实验和技术试验的要求。后续还将根据任务需要,适时开展后续批次航天员的选拔,今后选拔将会扩大候选航天员的选拔范围,更多高等院校、科研院所乃至有志于航天事业的科技人员都有可能加入载人航天的队伍。▲

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