航天员陈冬、陈中瑞、王杰缓缓走出神舟二十一号返回舱,微笑着向大家挥手致意。他们刚刚结束的长达203天的太空之旅,一举创下了中国航天员在轨驻留的全新纪录,不过这次载着他们回家的飞船,并不是半年前他们乘坐着出发的那艘神舟二十号。
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神舟二十号乘组是搭乘神舟二十一号飞船回家的。这种前所未有的“换乘”操作方式,根源是神舟二十号返回舱舷窗玻璃上被发现了几处细微的裂纹。
根据中国载人航天工程办公室的说法,这些裂纹最大可能是受到空间碎片从外部撞击导致的,这也让飞船不再满足载人安全返回的放行条件。
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在太空中,哪怕是再微小的碎片,也足够造成严重的威胁。太空碎片与航天器发生撞击的速度可能高达每秒19公里,而微流星的速度甚至能达到每秒72公里,这速度简直快得惊人。
神舟二十号的航天员们在原定返回日期到来之前,发现飞船舷窗玻璃上出现了细微的裂纹,这个发现直接就导致了原本的返回计划被迫推迟。
中国载人航天工程办公室总体技术局的高级工程师周亚强透露,舷窗上的这些裂纹,是在返回前专门开展的专项检查过程中发现的。 空间站停靠期间,飞船需要接受定期的巡检,还有返回前的专项检查,通过这些检查来确保返程过程中的安全。
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周亚强没有透露裂纹具体的尺寸大小,但他着重强调,经过仿真试验和地面测试之后,工程团队最终认定神舟二十号“不满足载人安全返回的放行条件”。 太空中那些微小的碎片,很难被地面雷达跟踪和定轨,这也给航天任务构成了一种独特的挑战。
近地轨道上的空间碎片数量已经达到微流星总量的10倍以上,这是中国空间站面临的一个现实难题。 针对这一严峻的威胁,中国航天早就提前准备了完善的应急预案。
根据观察者网专栏作者流纹岩的介绍,中国建立了“救援飞船”机制,这其中包含了两种具体的应对方案。 最紧急的就是“8.5天方案”,这种方案主要适用于空间站严重受损、航天员生命受到直接威胁的紧急情况。 另一种是“16天方案”,专门适用于飞船受损但还不危及航天员生命安全的情况。 神舟二十号遇到的问题很明显属于后者,所以最终选择了更为稳妥的16天方案来安排救援飞船。
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让神舟二十号乘组换乘神舟二十一号返回地球的这个决定,是基于两方面的重要考虑做出的。
一是神舟二十一号飞船的状态和神舟二十号是完全一致的,而且乘组之前已经针对神舟二十一号飞船进行过专门的训练,对这艘飞船比较熟悉。
二是神舟二十号乘组已经顺利完成了既定的各项任务,工程团队希望能让他们尽快返回地球休整。
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神舟二十一号飞船原本是搭载着新一批的航天员和四只实验小鼠抵达空间站的。 随着神舟二十号返回时间推迟,这些小鼠在轨的时间已经接近设计寿命的三倍了,要是它们在空间站内死亡,很可能会引发微生物相关的问题。 这一个细节,或许也影响到了任务规划者们的最终决策。
神舟飞船的舷窗可是保障再入安全的关键部件,它是由三层玻璃共同组成的。 最外层的是高硅氧防热玻璃,主要是用来在返回过程中承受高温热流的,这一层玻璃虽然耐高温,但并不怎么耐压。 内层的两层则是带有密封圈的铝硅酸盐强化玻璃,主要负责承担返回时的大气压力。
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如果外层舷窗玻璃受到损坏,那在再入过程中就有可能发生破碎,进而导致内层玻璃直接面对高温气流的冲击。 就算有防火帷幕防护,仍然有可能引发内层玻璃破裂,造成返回舱在高空出现失压的危险情况。 这不禁让人联想到历史上的“联盟-11号”飞船惨剧,当时就是因为返回舱泄压,最终导致三名航天员全部遇难。
空间碎片撞击中国航天器其实并不是第一次发生了。 中国空间站天和核心舱的供电系统,就曾经被空间碎片击中过部分供配电设备,后来还是由神舟十七号乘组通过两次出舱作业才修复好的。 为了应对这一持续存在的威胁,中国空间站采取了一系列的防护措施。
从神舟十八号任务开始,航天员们就陆续为空间站的关键部位安装高强度的双层惠普尔护罩。 神舟二十号乘组在轨期间,更是完成了7次空间碎片防护装置的安装工作,给天和核心舱以及问天、梦天实验舱外部的重要管路、元件和设施设备都提供了额外的保护。 但空间站也不可能做到全副武装,像“俄乌战场上的蛆式坦克”那样裹得严严实实的,风险始终是存在的。
神舟二十二号将会首次在无人状态下进行飞行,它会满载着各类货物前往空间站。 这些货物主要是航天员所需的食品以及空间站日常所需的设施设备。 神舟二十号乘组在轨期间,曾经接收过天舟九号货运飞船送来的6.5吨货物,这其中就包括两件崭新的舱外航天服。
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通常情况下,神舟飞船的上行承载能力是比较有限的,但此次神舟二十号团队特意优化了设计,成功拓展出了大约20%的上行载荷装载空间。 神舟二十二号这次扮演“太空快递员”的新角色,充分展现了载人飞船在任务执行上的灵活性。
和国际空间站比起来,中国空间站的运输体系相对来说还是比较单一的,目前只有一种货运飞船和一种载人飞船在承担运输任务。 国际空间站则有多个国家的多种飞船共同提供服务,形成了多种运输手段互相冗余、互相补充的完善架构。
2022年的时候,俄罗斯联盟MS-22飞船遭到空间碎片撞击后,宇航员就是通过SpaceX的载人龙飞船返回地球的。 2024年,波音星际线飞船出现故障导致宇航员滞留,同样是由载人龙飞船实施的救援行动。 这两次成功的救援,都依赖于载人龙飞船满载可搭载7人但实际只搭载4人的冗余空间,而神舟飞船目前只能搭载3人,并没有额外的座位提供。
神舟二十号飞船将会继续留在轨道上开展相关的试验工作。 等到神舟二十二号发射之后,神舟二十号有可能会进行一次无人返回,充分利用它的剩余价值。
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通常情况下,空间站下行的物资只能依靠神舟飞船来运输,每次最多只能携带50千克的物品。 而无人返回的神舟二十号,一次就可以下行300千克的物资,这为空间站实验样品的返回提供了非常宝贵的机会。 中国航天正在一步步完善自己的系统冗余能力。
新一代的梦舟载人飞船、揽月月面着陆器、望宇登月服等一系列装备的研发工作,也都在有条不紊地推进当中。
神舟二十号将作为首个在轨“留校察看”的载人飞船,继续在太空中开展各项试验,而崭新的神舟二十二号则肩负起了太空快递的重要使命。 中国航天展现出来的,不仅仅是强大的技术能力,更是在未知环境中能够灵活调整、从容应对的实战智慧。 太空探索从来都不是按部就班照着剧本演出的舞台,真正的力量体现在:当原本的计划被打乱的时候,依然能够从容不迫地拿出第二套、第三套应对方案。
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