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时隔5年中国载人飞船再起航 “天和”核心舱迎来3名住户

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《逐梦星空》是网易科技记录航天逐梦人和航天里程碑事件的新栏目,“逐梦星空,向上探索”,让我们向着星辰大海不断挺进。

文 |  御柳

出品 | 网易科技《逐梦星空》栏目组

时隔5年,6月17日9时22分,中国载人飞船再出征!大约573秒后,神舟十二号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波三位中国航天员送入太空。

图片来自中国载人航天
图片来自中国载人航天

这三位宇航员,将成为中国空间站“天和”核心舱的首批“入住人员”。他们将在轨驻留3个月,成为迄今为止中国航天员驻留时间最长的一次。在轨期间,他们将主要完成四个方面的工作,计划两次出舱活动以及舱外作业;而预计在9、10月份,他们将搭乘返回舱回到地球。

这是空间站关键技术验证阶段第四次飞行任务,也是空间站阶段首次载人飞行任务。

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据中国载人航天工程办公室主任郝淳介绍,今年9月和10月我国还将分别实施天舟三号货运飞船和神舟十三号载人飞船的飞行任务;2022年前后完成空间站在轨建造,实现中国载人航天工程“三步走”发展战略“第三步”的任务目标。

中国航天“神箭”长征二号F助力

此次执行神舟十二号载人飞船任务的是长征二号F运载火箭,也是我国唯一的一款可以用于载人航天的运载火箭。这枚火箭被誉为中国航天“神箭”。

据官方介绍,长征二号F是在长征二号捆绑运载火箭的基础上,专为载人航天设计的,由四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩、逃逸塔(发射空间站时则无)组成,全长达58.34米,是我国目前最长的火箭。

在研制过程中,研制团队始终将可靠性、安全性放在首位,广泛采用了冗余设计和裕度设计技术,提高了元器件等级和筛选标准。为充分保证航天员的安全,长征二号F火箭专门配备了故障检测处理系统和逃逸救生系统。

时隔5年中国载人飞船再起航 “天和”核心舱迎来3名住户

长征二号F是我国航天史上技术最复杂、可靠性、安全性指标最高的运载火箭。据悉,其安全系数达到了0.97,航天员安全性指标达到0.997,这意味着1000次故障所采取的救助措施只允许有3次不成功。

1999年11月20日,长征二号F火箭成功将我国第一艘无人试验飞船“神舟一号”准确送入预定轨道;2003年,成功将杨利伟送上了太空,直至后来的神舟十一号飞船、天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室,将11名宇航员送上太空,成功率100%。

三室一厅 “天和”核心舱迎来首批入驻人员

神舟十二号载人飞船上天后将与“天和”核心舱进行交会对接,而“天和”核心舱也将迎来首批“入住人员”。

据中国载人航天工程办公室官方介绍,天和核心舱提供了3倍于天宫二号空间实验室的航天员活动空间,配备了3个独立卧室和1个卫生间,并且全屋智能家居,航天员持手持终端,可以根据个人需求通过APP调节舱内照明环境,睡眠模式、运动模式、工作模式等等。

相比此前的载人飞行任务,空间站核心舱还配置了再生式生命保障系统,包括电解制氧、冷凝水收集与处理、尿处理、二氧化碳去除,以及微量有害气体去除等子系统,能够实现水等消耗性资源的循环利用,保障航天员在轨长期驻留。

据悉,此次神舟十二号载人飞船有3名航天员将在轨驻留3个月,主要完成四个方面的工作,计划开展两次出舱活动及舱外作业。

具体来说,一是要开展核心舱组合体的日常管理,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。

二是要开展两次出舱活动及舱外作业,包括舱外服在轨转移、组装、测试,开展舱外工具箱的组装、全景摄像机抬升和扩展泵组的安装等工作。

三是要开展空间科学实验和技术试验。进行空间应用任务实验设备的组装和测试,按程序开展空间应用、航天医学领域等实(试)验,以及有关科普教育活动。

四是要进行航天员自身的健康管理。按计划开展日常的生活照料、身体锻炼,定期监测、维持与评估自身健康状态。

据载人航天工程副总设计师杨利伟此前透露,神舟十二号飞行乘组从第一批和第二批航天员中选出。针对第一批航天员年龄较大的特点,航天员系统科学提高训练强度,不断提升他们在太空中的适应能力。

据了解,航天员聂海胜已经参加过两次载人飞行任务,如今已经57岁的他第三次出征太空;航天员刘伯明曾经参加过神舟七号载人飞行任务,航天员汤洪波则是首次飞行。

时隔5年中国载人飞船再起航 “天和”核心舱迎来3名住户

过去,航天员在太空做的大部分是舱内实验,将来空间站建造,航天员有大量的工作要在舱外进行。杨利伟也表示,未来,航天员出舱将成为常态,出舱活动的时间会大幅增加。这对航天员提出了新的更高要求。

据了解,中国空间站设计有用于转位的机械臂和功能更强大的七字维度机械臂,还有可以对载荷进行精细操作的机械臂,长度累计可达15米。人机配合,让空间站在轨建造维修成为可能。因此,在空间站建造阶段,航天员将进行多次出舱活动。

所以,航天员的航天训练从内容到时间到强度都需要增加。

“除了掌握专业的以外,对身体的整个训练,现在增加加大了很多内容,比如说在长时间高负荷,包括航天员将来出舱,比如说四肢的力量,包括耐力方面,我们进行了大量的训练。在水下进行出舱训练,时间长的时候一次要六七个小时,在水下基本上航天员训练完之后,回来有时候吃饭拿筷子都费劲,就是很辛苦。”杨利伟在接受媒体采访时透露。

另外,此前我国航天员在太空驻留的最长是1个月,此次是3个月,未来将会是6个月甚至更久。这同样也对航天员的技术和技能都提出了更高的要求。

为了确保航天员能够在安全的环境中进行一系列的空间站复杂操作和相关载荷试验,舱外航天服也进行了相应的技术改进。

中国载人航天工程办公室主任郝淳此前介绍,对于空间站阶段航天员和飞行乘组,首先要求他们在思想上要斗志高昂,能积极参加训练,其次航天员系统制定了详细的训练规划和计划,研制了地面训练设施和设备,针对航天员出舱活动、舱外维修维护、设备更换以及对科学应用载荷操作。

无需再等2天 神舟十二号6.5小时可完成对接 

在神舟十二号载人飞船之前,我国神舟载人飞船已经连续成功实施了11次发射,完成了14人次航天员天地往返任务。在每次发射过程中,我国都实现了一系列载人航天的关键技术突破。

比如2003年10月15日,中国第一艘载人飞船“神舟五号”成功发射,是我国首个载人航天飞行,航天员为杨利伟,实现了我国载人航天零突破。

2005年10月12日,中国第二艘载人飞船“神舟六号”成功发射,此次飞天的航天员是费俊龙、聂海胜,实现了我国多人多天飞行。

2008年9月25日,中国第三艘载人飞船“神舟七号”成功发射,航天员为翟志刚、刘伯明、景海鹏,实现了航天员出舱行走。

2012年6月16日,神舟九号飞船成功发射,中国航天员景海鹏、刘旺、刘洋入住“天宫”,实现了有人交会对接。

2013年的神舟十号进一步考核飞船天地往返运输系统与组合体保障飞行能力,2016年的神舟十一号则完成了航天员中期在轨驻留试验。

在这个过程中,我国神舟飞船在不断的验证完善。据了解,神舟系列载人飞船发展至今总共经历了三大技术形态,神舟一号至六号是初期试验技术形态,旨在突破载人航天能力;神舟七号是出舱活动技术试验形态,旨在验证空间站建造运营技术;完成轨道交会对接任务的神舟八号则是天地往返运输技术形态,此一形态也是神舟载人飞船的定型形态。

此次发射的神舟十二号是神舟八号的继承与延续,总体结构基本保持不变,由推进服务舱、返回舱、轨道对接舱三大舱室组合而成,飞船长9米、返回舱直径2.4米,发射质量8.1吨,可以搭载3名航天员执行天地往返任务,同时还有额外300公斤上行与50公斤下行货物运输能力。

另外,神舟十二号实现了GNC系统的升级,旨在将天舟一号货运飞船的GNC系统移植到神舟载人飞船上。

飞船GNC系统是指“制导、导航与控制系统”,用于控制飞船姿态、轨道和太阳能帆板。天舟一号货运飞船在与天宫二号空间实验室对接任务中,已经成功验证了6.5小时快速对接技术。

据了解,以往载人飞船与空间站对接需要单独运行近2天时间,才能完成对接,而GNC系统则可以让神舟十二号具备6.5小时快速对接能力。要知道2021年4月23日美国发射的“奋进”号龙飞船,用了24小时才与国际空间站对接成功。

当然,6.5小时并不是目前航天史上最快的对接记录。1967年10月30日,俄罗斯两艘无人飞船186、188号实现了1小时8分的超快对接(飞船对接),这一时间记录至今未被打破。

今年4月29日、5月29日,我国已先后成功发射空间站天和核心舱与天舟二号货运飞船;5月30日,两者实施了交会对接,此次神舟十二号载人飞船发射成功,将再与“天和”核心舱交会对接,实现空间站阶段首次载人飞行任务。接下来,我国还会有3次货运飞船以及3次载人飞船发射,于2022年前后完成空间站在轨建造,实现中国载人航天工程“三步走”发展战略“第三步”的任务目标。

航天专家黄志澄向网易科技表示,天宫空间站一旦建成,意味着我国载人航天工程将迈入空间站时代。而中国也成为第三个能够独立自主建设空间站的国家。

参考资料:

中国航天报《航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波太空生活“剧透”!空间站ROOM TOUR》

中国航天科技集团《神十二、长二F就位!将送3名航天员上空间站核心舱》

国际太空《就在本月!长二F、神十二将送3名航天员奔向太空!》

封面新闻《神舟十二号载人飞船整装待发 三名航天员本次出征将解锁哪些新技能?》

中国青年报《神舟十二号飞船已就位!6月送3名航天员上太空》

航天爱好者网《神舟12号飞船座驾:长征二号F火箭总装现场曝光》

中国网《为神舟十二号定制一颗“新大脑”》

防务新前沿《神舟十二号载人飞船已就位,聂海胜率队再赴太空!何时才会发射?》

巅峰高地《神舟12号换脑归来!造价10亿飞船批产,世界头把交椅加速易位》

央视网《神舟十二号待命3名航天员将在轨驻留3个月》

中国航天报《长征二号F运载火箭研制团队——“神箭”托举中华民族飞天梦》

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