神十九筑梦九天再出征！为啥总是神舟配“神箭”？

本文转自：人民网-科普中国

2024年10月30日，神舟十九号载人飞船在“长征二号F”火箭的托举下进入太空，与“天宫号”空间站交会对接，开展新一轮的“在轨轮换”，将接替神舟十八号乘组，继续开展空间科学试验任务。

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为啥总是神舟配“神箭”？

作为我国目前唯一一型在役载人火箭，“长征二号F”火箭被命名为“神箭”，肩负着保障航天员安全进入太空的特殊使命和责任。从2003年将我国第一位航天员杨利伟送入太空至今，一直是由她托举神舟飞船进入太空。

图片来源：中国载人航天工程网

相比于航天员乘坐的飞船，载人运载火箭的技术含量一点也不低。目前世界上只有中国、俄罗斯和美国拥有载人运载火箭。作为载人航天系统的关键组成部分，载人运载火箭确保超高的可靠性是其第一要务。对于不载人的运载火箭，可靠性指标达到0.91就行，但载人运载火箭，其可靠性要求在0.97以上。

中国载人航天工程中目前使用的“长征二号F”载人运载火箭，采取了多种措施来提高可靠性。例如，对火箭元器件、部件进行严格筛选和测试；对关键部件采取备份措施，控制器的CPU及电路采用三冗余配置；还嵌入了故障诊断系统，可以在点火前30分钟开始工作，自行判断火箭的工作状态；火箭整体测试与试验更加严格，能在地面发现和解决潜在的问题或隐患。采取上述措施后，“长征二号F”火箭的可靠性从其前身“长征二号E”火箭的0.91提高到0.97，成为中国可靠性指标最高的运载火箭。

为了进一步提高航天员的安全性水平，我国“长征二号F”载人运载火箭还设计安装了逃逸救生系统，使航天员的安全性达到99.7%。万一载人运载火箭无法正常工作，面临坠毁、爆炸等风险时，火箭上的逃逸救生系统就会立即点火启动，与火箭本体分离，将飞船上的航天员及时带离险境。

“长征二号F”载人运载火箭还特别注重解决航天员的乘坐舒适性问题。对于人体而言，一般运载火箭飞行所带来的高强度振动、冲击、过载、噪音环境，可能造成极度的不舒适。尤其是纵向耦合振动，可能会使航天员感觉十分痛苦。为此，“长征二号F”载人运载火箭设计了包括蓄压器在内的一整套解决方案，将纵向耦合振动的量级控制到了极低水平，满足了载人航天的要求。

新一轮“太空出差”有何亮点？

神舟十九号任务是空间站应用与发展阶段第4次载人飞行任务，也是载人航天工程第33次飞行任务。其主要目的是：与神舟十八号乘组完成在轨轮换，在空间站驻留约6个月，开展空间科学与应用实验，实施航天员出舱活动及货物进出舱，进行空间站空间碎片防护装置安装、舱外载荷和舱外设备安装与回收等，开展科普教育和公益活动，以及空间搭载试验，进一步提升空间站运行效率，持续发挥综合应用效益。

神舟十九号载人飞船入轨后，采用了自主快速交会对接模式，与天和核心舱前向端口对接，形成三船三舱组合体。随着3名航天员顺利进驻中国空间站，“70后”“80后”“90后”航天员齐聚“天宫”，完成中国航天史上第5次“太空会师”。

2024年10月30日在北京航天飞行控制中心拍摄的神舟十九号航天员乘组和神舟十八号航天员乘组“全家福”。

图片来源：新华社（李杰 摄）

在轨驻留期间，神舟十九号航天员乘组还将迎来天舟八号货运飞船和神舟二十号载人飞船的来访，计划于明年4月下旬或5月上旬返回东风着陆场。

神舟十九号航天员乘组进行飞船程序训练（2024年5月23日摄）。图片来源：新华社（孔方舟 摄）

神舟十九号乘组飞行期间，将重点围绕近期发布的《国家空间科学中长期发展规划（2024—2050年）》中的“太空格物”主题，开展微重力条件下生长蛋白晶体的结构解析、软物质非平衡动力学等86项空间科学研究与技术试验，覆盖空间生命科学、微重力基础物理、空间材料科学、航天医学、航天新技术等领域，预计在基础理论前沿研究、新材料制备、空间辐射与失重生理效应机制、亚磁生物效应及分子机制等方面取得一批科学成果。

我国空间站助推空间科学的发展

本次神舟十九号任务，恰逢中国科学院、国家航天局、中国载人航天工程办公室联合发布《国家空间科学中长期发展规划（2024—2050年）》。作为我国开展空间科学研究国家级太空实验室，天宫空间站将重点聚焦于“太空格物”主题。这一主题不仅关乎人类对宇宙的基本理解，更是推动科技进步、实现太空梦想的重要基石。

该主题旨在揭示太空条件下的物质运动和生命活动规律，深化对量子力学与广义相对论等基础物理的认知。拟解决的重大科学问题包括微重力多过程耦合新体系下复杂流体物理基础理论，引力场中的量子效应、广义相对论高精度检验与新物理探索，地球生命的空间环境适应性和生存策略等。

微重力科学是研究在微重力环境下物质运动和变化规律的科学。在太空环境中，由于重力大大减弱，物质的运动状态与地球上截然不同。天宫空间站为科学家提供了一个独特的实验平台，可以开展许多在地球上无法进行的实验。例如，通过微重力环境下的流体实验，可以观察到流体在失重状态下的独特行为，如液滴的合并与分离、气泡的形成与演化等。这些实验不仅有助于揭示流体运动的本质规律，还可以为材料科学、生物医学等领域提供新的研究思路和方法。

量子力学和广义相对论是现代物理学的两大基础理论。在天宫空间站的太空环境中，由于物质的运动状态和相互作用方式发生变化，这两个理论也将面临新的挑战和机遇。例如，在宏观引力场中观测量子效应，可以检验广义相对论与量子力学的兼容性，并探索新的物理现象。此外，通过精确测量引力波的传播速度和波形，还可以进一步验证广义相对论的预言。

空间生命科学是研究在太空环境中生命体的生长、发育和变化规律的科学。在太空环境中，由于重力、辐射等环境因素的变化，生命体的生理和遗传特性也会发生相应的改变。通过空间生命科学的研究，可以了解生命体在太空环境中的适应机制和生存策略，有助于揭示生命的本质规律，推动生物医学等领域的进步，为未来的载人航天和太空移民提供科学依据。

作者：于远航 北京宇航系统工程研究所高级工程师

审核：倪茂林 中国宇航学会研究员