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“等我有钱了,就造两艘飞船!一艘发射,一艘原地等命令”

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出品:科普中国

制作:谭璞

监制:中国科学院计算机网络信息中心

时隔五年,有着“神箭”之称的长征二号F运载火箭又一次承载着神舟飞船从酒泉卫星发射中心921塔架拔地而起。近地轨道又一次迎来了来自中国的访客。


△图片来源:新华社

作为空间站建设阶段的第三次任务,也是本阶段的第一次载人任务,神舟十二号的一举一动自然都非常引人注目。和神舟九号,十号,十一号这些前辈相比,本次任务又有什么吸引眼球的亮点呢?笔者不才,从爱好者的视角和大家一起梳理一下。

首次验证载人状态下的快速自主交会对接

大家可能还有印象,之前无论是神舟八号,九号,十号与天宫一号对接,还是神舟十一号与天宫二号对接,从发射入轨到交回对接的时间间隔都是一天半到两天。在这么长的时间内,航天员都只能在狭小(总容积10立方米)的飞船返回舱和轨道舱中活动,舒适性显然是不怎么样的。

大家可以换位思考一下,你愿意在比飞机经济舱座位还小的位置上坐一天半吗?

为了解决这个问题,本次飞行将首次验证载人状态下的快速交会对接,从发射到交会对接所用的时间从一天半大幅缩短到6.5小时。也就是说,上午九点多火箭发射,下午六点前三名航天员就能入住天和号核心舱,这样就大幅度改善了航天员乘坐飞船的舒适程度。


△神舟十二号与核心舱交会对接过程 图片来源:央视新闻

为了实现快速交会对接这一目标,空间站和飞船的飞控精度都需要大幅度提高(空间站的轨道也需要进行一定调整)。虽说控制难度大大提高,但航天人的心里应该说是底气十足的。今年5月29日发射的天舟二号货运飞船,就首次成功实践了快速交会对接技术。

至于本次神舟十二号任务,则是第一次在真正载人的状态下实践这一新技术。此外,由于先前发射的天舟二号飞船已经占用了天和核心舱的后向对接口(天舟有负责维持空间站轨道高度的作用,所以预设对接位置就是后向),本次神舟十二号飞船是在完成了一次太空翻跟头之后对接在了天和核心舱的前向对接端口。这也是中国航天第一次实现三舱/船组合飞行。

虽然“太空翻跟头”听起来非常惊险,但相关程序实际上已经在四年前的天舟一号/天宫二号任务中做过接近实战状态的技术验证。这也是我国航天领域“小步快跑”战术的又一例证。



△图片来源:我们的太空 (动图)

说句题外话,快速交会对接这一技术,在此之前一直是俄罗斯,美国这两个载人航天老字号的看家秘籍。最近几年,更是只有俄罗斯的联盟号飞船才实践过这一操作。

此次中国成功实现载人快速交会对接,也标志着中国载人航天系统的天地往返运输水平已经不亚于当今的国际空间站。

首次启用东风着陆场

本次任务中另一个值得特殊关注的亮点是,在飞行乘组返回时将首次真正启用东风着陆场。

东风着陆场坐落在有着东风基地别称的酒泉卫星发射中心附近。周围地貌以戈壁滩及沙漠为主,同时也有一小部分山地丘陵,地形平坦程度比四子王旗着陆场更胜一筹。其实从神舟一号飞船开始,东风着陆场就一直在以备份着陆场的身份待命。但由于每次飞行任务都比较顺利,直至2016年,东风着陆场都从来没有真正投入过运行。也就是说,包括神舟一到十一号飞船返回舱及两颗嫦娥工程返回器在内的13枚航天器,都降落在了内蒙四子王旗着陆场。


△2020年5月新一代载人飞船在东风着陆场着陆(图片来源:中新网)

由于新一代载人飞船对地形平整程度更高,新一代载人飞船的主着陆场被选在了东风着陆场。2016年的新载人飞船缩比返回舱,和2020年新载人飞船试验船返回舱的着陆,是目前仅有的两次东风着陆场投入实际使用的纪录。但由于它们均不是载人飞行任务,许多与航天员保障相关的人员设备没有得到充分测试。此次启用东风着陆场作为主着陆场,相信也有实战练兵的意义。在本次任务之后,东风及四子王旗双着陆场同时热备份,可能将成为常态。拥有两个着陆场后,航天员们应急返回能力将会得到更好的保障。

此外,由于神舟十一号飞船返回时曾偏离理论落点数十公里,此次神舟十二号的返回控制系统,相比之前的神舟飞船也进行了一些改进。神舟飞船也从此具备了从330公里至420公里之间的任意轨道高度返回地球的能力。在这些新技术加持之下,可以期待,本次任务也有可能实现嫦娥五号开伞精度百米级的优异成绩。

全方位的应急救援能力

从神舟十二号开始,中国载人航天飞行任务将开始常态化运行。随着在轨飞行时间的延长(每次任务3-6个月),出现需要紧急撤离的意外情况的几率也会有所增加。

为了在一切情况下都能保障航天员的生命安全,从神舟十二号开始,载人任务的应急救援能力也进行了全面升级。

在上文提到的启用东风着陆场之外,本次任务还特意准备了一艘应急救援船—神舟十三号。

与以往不同,此次任务中,神舟十二号,十三号飞船同时进入发射场进行测试。在神舟十二号发射的同时,神舟十三号和它的坐骑长征二号F火箭也已经基本调试完毕,具备8.5天紧急发射能力。也就是说,如果在三个月的飞行过程中,神舟十二号被空间碎片击中,无法保障航天员安全返回,神舟十三号将可以在不到10天的时间内紧急升空并与空间站对接,从天宫接回我们的飞行乘组。

当然,发生这种情况的几率是非常小的,但针对如此小概率的事件下这么大的功夫,也足以从侧面反映我国航天人“严肃认真、周到细致、稳妥可靠、万无一失”的优良传统。

在神舟十二号任务开始后,中国空间站的建设就将进入最火热的阶段。在这期间的看点,亮点自然也将层出不穷!敬请期待后续的新闻报道!让我们祝神舟十二号飞行任务和天宫空间站的建设任务一切顺利!


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