神舟十五號航天員乘組與神舟十六號航天員乘組拍下“全家福”的畫面。中國載人航天工程辦公室供圖
(資料圖片)
在北京航天飛行控制中心拍攝的神舟十六號載人飛船成功對接于空間站天和核心艙徑向端口的畫面。新華社記者 李 杰攝
神舟十六號載人飛船升空瞬間。本報記者 張武軍攝
5月30日9時31分，長征二號F遙十六運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，將載有3名航天員的神舟十六號載人飛船精準送入預定軌道。
5月30日16時29分，神舟十六號載人飛船成功對接于空間站天和核心艙徑向端口。隨后景海鵬、朱楊柱、桂海潮3名航天員進駐空間站核心艙，兩個航天員乘組拍下“全家福”，浩瀚宇宙再現(xiàn)中國人太空“會師”的畫面。作為中國空間站全面建成后首次載人飛行任務(wù)，此次任務(wù)有何看點？船箭組合體做了哪些改進？航天員的太空之家如何更舒適？本報記者進行了采訪。
——編 者
船箭組合體有什么新變化？
神舟飛船和長二F火箭更“聰明”、更可靠
執(zhí)行本次任務(wù)的船箭組合體，依舊是我國載人航天史上貢獻卓著的“黃金搭檔”——神舟載人飛船和長二F火箭。
神舟飛船是名副其實的“生命之舟”，是我國唯一一型載人天地往返的航天器，在保護航天員安全方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在保證可靠、安全的前提下，開展11次載人飛行的神舟飛船，煥發(fā)著新生機。
飛船更“聰明”。圍繞神舟飛船軌道艙、返回艙和推進艙的共計14個分系統(tǒng)，中國航天科技集團神舟飛船團隊以最短時間、最高標準進行了上百項器件更改、可靠性提升等驗證工作，全力推進產(chǎn)品數(shù)據(jù)互聯(lián)信息化、線纜總裝布局數(shù)字化、關(guān)鍵參數(shù)檢測智能化。
飛船更“舒適”。設(shè)計人員將神舟十六號載人飛船儀表的數(shù)據(jù)顯示化繁為簡，從使用者角度出發(fā)進行設(shè)計，為航天員執(zhí)行任務(wù)提供更加清晰、直觀、舒適的顯示界面。
飛船研制更“快捷”。為適應(yīng)新階段新需求，神舟飛船研制周期由原來2—3年發(fā)射1艘縮短至1年發(fā)射2艘，尤其神舟十六號載人飛船作為新批次首發(fā)船，還承擔著“一次驗證、組批投產(chǎn)”的使命，更追求制造效率和質(zhì)量保障。以飛船“外衣”熱控多層為例，科研人員攻關(guān)數(shù)年，突破技術(shù)，摒棄了傳統(tǒng)定制式單件手工制作模式，實現(xiàn)批量數(shù)字設(shè)計，生成了航天自動化生產(chǎn)線。
另一位“老將”是有“神箭”美譽的長二F火箭。
這款我國現(xiàn)役唯一一型載人運載火箭，發(fā)射成功率達100%，如今可靠性指標已從0.91提升至0.98，安全性指標達0.997。
“本發(fā)火箭相比遙十五火箭，共計有20項技術(shù)狀態(tài)變化?！敝袊教炜萍技瘓F一院長二F火箭副總設(shè)計師劉烽介紹，通過針對所有故障模式制定有效措施，研制團隊進一步降低了全箭故障發(fā)生的概率，還重點圍繞冗余度提升和工藝改進，持續(xù)提升火箭的可靠性，同時繼續(xù)推進箭上多個電氣系統(tǒng)元器件國產(chǎn)化工作，不斷提升產(chǎn)品自主可控水平。
為了實現(xiàn)這型火箭測試數(shù)據(jù)前后方實時互通，團隊持續(xù)建設(shè)遠程測發(fā)支持系統(tǒng)，后方人員能夠更加便捷、全面地了解火箭相關(guān)數(shù)據(jù)，開展實時監(jiān)測判讀與數(shù)據(jù)分析，且同步在大屏上可視化展示。團隊還堅持簡化重復測試項目，調(diào)整測試順序，優(yōu)化發(fā)射場流程。目前，長二F火箭“發(fā)一備一”發(fā)射場流程已從空間站建造初期的49天壓縮到35天。
未來，長二F火箭還將繼續(xù)以每年2發(fā)的高頻率執(zhí)行發(fā)射任務(wù)，在我國空間站運營過程中擔綱重任。
當船箭組合體飛向太空，“光學跟蹤正?！薄癠SB雷達跟蹤正常”“遙測信號正?！薄笓]大廳內(nèi)各項“正?！笨诹罱恿厥?。
令人安心的“正常”背后，離不開各個地面測控系統(tǒng)的有力保障。圍繞本次任務(wù)特點，中國電科集團自主研發(fā)了新一代地面測控系統(tǒng)，成功應(yīng)用該系統(tǒng)對東風測控站USB測控設(shè)備進行更新?lián)Q代。中國電科集團航天測控領(lǐng)域?qū)＜姨镏”硎?，“以往的測控系統(tǒng)，要先對天線采集的信號進行‘翻譯’處理，才能讀取可用信息。新一代地面測控系統(tǒng)能跳過‘翻譯’環(huán)節(jié)，實現(xiàn)‘即采即用’，使信號收發(fā)效率數(shù)倍提升?！?/p>
此次交會對接為何難度大？
組合體質(zhì)量更大、尺寸更大
又穩(wěn)又準。
5月30日16時29分，神舟十六號載人飛船成功對接于空間站天和核心艙徑向端口。
本次交會對接有一定難度——
首先是更大的組合體質(zhì)量。隨著空間站建造完成，空間站組合體的尺寸、質(zhì)量、慣量以及重心位置等要素都會有所變化，這些要素影響著空間站的姿態(tài)控制。飛船和空間站近距離對接時，采用的是相對姿態(tài)位置控制方法，空間站運動特性的變化，將直接影響飛船的交會對接控制過程。神舟十六號載人飛船進行的徑向?qū)?，需要制導導航與控制系統(tǒng)依靠自身能力克服上述變化帶來的影響。
其次是更大的組合體尺寸。當神舟十六號載人飛船沿著天和核心艙下方的徑向?qū)涌冢饾u靠近空間站組合體時，從飛船視角看，天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙、天舟六號貨運飛船以及神舟十五號載人飛船，均會出現(xiàn)在神舟十六號載人飛船的視野中。這對于神舟飛船上安裝的、以宇宙背景或太陽作為觀測目標的測量敏感器來說，將產(chǎn)生視線上的遮擋，且隨著兩者距離逐漸逼近，遮擋會越來越多，需要飛船具備更強的目標特性識別能力、測量能力等。
針對種種干擾因素，中國航天科技集團五院502所進行了專項分析和仿真復核，對神舟十六號載人飛船的制導導航與控制系統(tǒng)進行針對性優(yōu)化和設(shè)計。
為了實現(xiàn)安全、完美的交會對接，雙方的對接結(jié)構(gòu)也承擔著捕獲、緩沖校正、拉近、剛性連接等關(guān)鍵操作。
既要“對得穩(wěn)”，又要“連得緊”，還要“分得開”。中國航天科技集團八院神舟載人飛船對接機構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計師姚建介紹了本次任務(wù)中對接結(jié)構(gòu)要具備的3個“硬核”能力。
“對得穩(wěn)”。面對近100噸的空間站組合體，保證神舟十六號載人飛船在對接時“不撞壞、不彈開”，是實現(xiàn)順利對接的第一步。當飛船與空間站組合體逐漸靠近，飛船上的主動對接機構(gòu)會推出對接環(huán)，與空間站組合體上的被動對接機構(gòu)實現(xiàn)瞬間捕獲，通過對接機構(gòu)內(nèi)部的各類彈簧元件，特別是可控阻尼實現(xiàn)的撞擊能量消耗，有效確保了對接過程中產(chǎn)生的巨大沖擊能量不會對飛船內(nèi)的航天員造成身體上的過載。
“連得緊”。通過鎖緊對接機構(gòu)上的12把對接鎖，神舟十六號載人飛船可以實現(xiàn)與空間站的密封及剛性連接，建起一條直徑約80厘米、長約1米的通道。
同時，對接機構(gòu)還要保證在任何情況下都要“分得開”。太空中，由于沒有空氣的阻擋，當兩塊金屬放置的距離過于接近時，會自動焊接到一起。為此，專家給對接機構(gòu)噴涂了一層特殊的保護膜，確保對接機構(gòu)在長期對接鎖緊的情況下，依然可以實現(xiàn)安全可靠分離。
本次任務(wù)中，各式雷達盡顯神通。以微波雷達為例，它承擔著中遠距離空間飛行器間距離、速度、角度等相對運動參數(shù)的精確測量任務(wù)。由中國航天科工集團二院25所自主研發(fā)的微波雷達開機后，迅速與安裝在天和核心艙上的應(yīng)答機建立通信，并穩(wěn)定輸出高精度的距離、速度、角度等測量信息，保持全過程可靠工作。
如何營造舒適的太空之家？
搭載用于“太空空調(diào)”“太空醫(yī)院”的產(chǎn)品
航天員一旦進入太空，真正的考驗才剛剛開始。特殊的宇宙環(huán)境將對人的身體狀態(tài)產(chǎn)生一定影響。航天員在飛行過程中的心電、心率、呼吸、體溫、血壓等指數(shù)是否正常，需要一套艙載醫(yī)監(jiān)設(shè)備進行監(jiān)測。
這套醫(yī)監(jiān)設(shè)備由中國航天科技集團九院771所研制，相當于飛船航天員生理信息測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，像是一位貼心的“護士”，對航天員實施醫(yī)學監(jiān)督及醫(yī)學保障。由于航天員在飛船中活動頻繁，人體血壓、脈搏等弱信號的采集比較困難，與一般醫(yī)用監(jiān)測儀器相比，這套艙載醫(yī)監(jiān)設(shè)備除了需要高度可靠和安全外，還要具備檢測、存儲、傳輸和處理的功能，供地面醫(yī)務(wù)工作者觀察、分析進而指導航天員應(yīng)對突發(fā)的健康狀況。
此次隨神舟十六號載人飛船出征的，還有氣體流量調(diào)節(jié)閥、液路截止閥、生理信號測試盒、心電記錄裝置等產(chǎn)品，主要用于神舟飛船環(huán)控生保分系統(tǒng)和醫(yī)監(jiān)醫(yī)保設(shè)備分系統(tǒng)，它們是“太空空調(diào)”“太空醫(yī)院”的一部分，為航天員營造舒適的太空之家。這些產(chǎn)品多次參加神舟系列飛船飛行驗證和使用，技術(shù)狀態(tài)成熟。
氣體流量調(diào)節(jié)閥是“太空空調(diào)”的一個部件，它的主要功能是通過控制閥門開口量，來調(diào)節(jié)冷熱氣體流量的比例，從而改變艙內(nèi)空氣的溫度和濕度，以保證航天員工作在合適的船內(nèi)環(huán)境中。該型產(chǎn)品同時也配套天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙，目前工作狀態(tài)良好。
《 人民日報 》( 2023年05月31日 11 版)
