深度|神舟再探蒼穹,閃耀中國力量

這一週,我國航天事業又取得了幾個新突破。週二晚上,“神箭”伴月發射,將神舟十五號載人飛船送入太空;週三,飛船和空間站組合體成功交會對接,空間站首次形成“三艙三船”的最大構型,神十四和神十五兩個航天員乘組“太空會師”,留下載入史冊的合影;週五晚上,兩個乘組完成交接;今天(12月4日),神十四乘組就將返回東風著陸場。今天我們為您解密,神舟如何圓夢蒼穹。

“神箭”再送“神舟”

“三、二、一,點火!起飛!”11月29日晚上11點08分,搭載神舟十五號載人飛船的長征二號F遙十五運載火箭在酒泉衛星發射中心點火發射。約10分鐘後,飛船與火箭成功分離,進入預定軌道,航天員乘組狀態良好,發射取得圓滿成功。

酒泉衛星發射中心的測發大廳掌聲響起,洋溢著中國航天人的興奮、喜悅之情。航天科技集團一院長征二號F火箭總設計師容易激動地說:

容易:“我們火箭在整個飛行過程中表現非常好,最後入軌的精度也很高,我們再一次兌現了將航天員安全可靠並且準時地送入太空的承諾。”

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發射瞬間/中國載人航天工程辦公室

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月伴神箭/央視新聞

長征二號F是中國第一型載人火箭,被譽為“中國神箭”。航天科技集團一院長征二號 F 運載火箭副總設計師劉烽說,這次發射的遙十五火箭進行了全面升級最佳化。

劉烽:“這回遙十五火箭我們相對於遙十四火箭在提高可靠性方面也進行了26項的技術狀態的變化和更改,這些方面主要是消除一些我們發現和認識到的一些薄弱環節,例如耗盡關機變換器,它裡頭我們識別出有個別的器件存在單點失效的模式,我們這回也把裡頭相關的器件進行了冗餘改進。另外對於這個分離捆綁機構,我們也對相關的爆炸螺栓解鎖後的捕獲裝置進行了相關的改進,使得更適應爆炸螺栓分離時候帶來的一些衝擊和風險。另外對於有些對氣密性相關要求的一些閥門,我們這回把它的一些膜片進行了整體焊接,這樣的話也保證了在長期儲存的情況下,氣密性還能保證在合格和要求的範圍內。”

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神舟十五號船箭組合體/航天科技集團一院供圖

30年間,長二F火箭全程參與了中國載人航天工程“三步走”戰略的每一步,執行了從神舟一號至今的所有載人飛船和目標飛行器發射任務。自1999年首飛迄今(含長征二號F遙十五火箭),已成功發射15艘神舟飛船和2個空間實驗室,其中包括10次載人發射任務,成功率100%。

這次發射當天,酒泉衛星發射中心氣溫約零下19攝氏度。這是空間站在軌建造階段以來,發射溫度最低的一次。航天科技集團一院長二F火箭總體副主任設計師秦瞳說,研製人員在設計初期就為整個箭體安排了零下35攝氏度的適應能力,面對低溫考驗做足了準備。

秦瞳:“為應對低溫,發射場系統在大封閉內為火箭提供了空調送風,保障火箭處於一個合適的溫度範圍內。火箭系統也在重要的部段採取了貼上保溫層等措施,可以說有足夠的能力能夠滿足任務發射的要求。”

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組合體和逃逸塔/航天科技集團一院 張旖旎拍攝

“神舟”圓夢

神舟十五號是中國空間站建造階段發射的最後一艘載人飛船。作為航天員實現天地往返的“生命之舟”,神舟系列載人飛船由軌道艙、返回艙和推進艙構成,共有14個分系統,是我國可靠性、安全性要求最嚴苛的航天器。

航天科技集團五院載人飛船系統總體副主任設計師楊海峰表示,神舟十五號在此前飛船的基礎上做了部分最佳化。

楊海峰:“神十二和神十五是同批次的飛船,從技術狀態上講,應該都是一樣的。但神十五主要是根據神十二、神十三、神十四在軌的一些飛行驗證情況做了一些小部分的最佳化,包括一些飛行方案上的,比如說對接通道檢漏,由航天員的手動檢漏變成自動檢漏了,相當於壓縮一下這個時間,讓航天員進駐空間站的時間更快一些。”

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神舟十五號飛船和空間站組合體交會對接/中國載人航天工程辦公室

11月30日凌晨5點42分,入軌約6。5小時後,神舟十五號載人飛船和空間站天和核心艙成功交會對接。它的安全到“站”,標誌著空間站首次建成了“三艙三船”最大構型。

楊海峰:“原來咱們神十二、神十三對接的都是單艙的一個核心艙,現在神十五對接一個全新的T字構型的組合體,應該說對接目標上有一些變化,但是人船的交會方案上沒有明顯變化。組合體T字構型之後,質量更大了,對接的時候姿態控制的穩定性更好了。為了適應空間站這麼大的一個對接的目標,這次在對接的時候空間站組合體的一些帆板,要做一些垂直歸零、水平歸零的設定,來減少羽流對組合體姿態的影響。”

太空會師

飛船成功交會對接後,神舟十五號航天員乘組費俊龍、鄧清明、張陸從飛船返回艙進入軌道艙。

早上7點33分,神舟十四號航天員乘組陳冬、劉洋、蔡旭哲順利開啟“家門”,熱情歡迎遠道而來的親人入駐“天宮”。

“勝利會師”的兩個航天員乘組一起在中國人自己的“太空家園”裡,留下了一張載入史冊的太空合影。

航天員:“中國空間站永遠值得期待!”

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航天員太空合影/中國載人航天工程辦公室

12月2日晚上,神舟十四、神舟十五號航天員乘組進行了交接儀式,兩個乘組移交了中國空間站的鑰匙。神舟十四號航天員乘組完成所有既定任務,將在今天(12月4日)乘坐神舟飛船返回東風著陸場。中國空間站正式開啟長期有人駐留模式。中國載人航天工程航天員系統副總設計師王春慧在接受央視採訪時表示:

王春慧:“ 兩個乘組在軌交接期間,針對空間站的狀態,以及正在進行的這些實驗,包括一些其他持續性的工作都可以進行一個面對面的交接,會大大提高工作的延續性、持續性和效率。還有一個方面,就是如果在之前不是這樣在軌交接的方式的話,上一個乘組離開之前,要把整個飛行器轉換到無人狀態,很大一部分工作量。新來的這個乘組原來要把無人狀態切換成有人狀態,所以在軌交接也相當於把這一塊的工作都省去了,提高了效率。”

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航天員乘組完成交接/中國載人航天工程辦公室

任務艱鉅

即將返回的神舟十四號航天員乘組在軌駐留6個月,與地面配合完成了空間站“T”字基本構型組裝建造,經歷了9種組合體構型、5次交會對接、2次分離撤離和2次轉位任務,被稱為“最忙乘組”。

而神舟十五號乘組的任務安排也十分飽滿,他們將迎來天舟六號貨運飛船、神舟十六號載人飛船的來訪對接,計劃於明年5月返回東風著陸場。中國載人航天工程新聞發言人季啟明說,神舟十五號乘組將重點開展6個方面工作。

季啟明:“任務的主要目的為驗證空間站支援乘組輪換能力,開展空間站艙內外裝置及空間應用任務相關設施的安裝與除錯,進行空間科學實驗與技術實驗,進行空間站日常的維護維修,驗證空間站三艙組合體常態化執行模式。”

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航天員費俊龍/中國載人航天工程辦公室

神舟十五號乘組費俊龍、鄧清明、張陸是目前執行空間站任務中平均年齡最大的乘組,為了此次出征太空進行了長達十幾年甚至二十幾年的執著堅守和艱苦訓練。航天員費俊龍說,他們的飛行本領依然保持在青春狀態。

費俊龍:“神舟十五號任務既是中國空間站建造期的最後一棒,也是即將進入下一個新階段的開局的第一棒。所以在為期半年多的飛行中,我們要進行更多的在軌試驗相關裝置的操作維護維修,尤其是出艙任務將更加繁重,路徑將更加複雜。因此我們在地面進行了大量的針對性的訓練,透過訓練我們也有足夠的信心完成好這一次承前啟後的關鍵一棒。我們也有足夠的信心,堅信在浩瀚的太空必將留下更多更遠的我們中國人探索利用太空的光輝足跡。”

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航天員鄧清明/中國載人航天工程辦公室

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航天員張陸/中國載人航天工程辦公室

中國航天“加速度”

從2021年4月底天和核心艙發射以來,我國僅用不到20個月時間,先後在文昌、酒泉兩個發射場成功組織3次空間站艙段、4次載人飛船和4次貨運飛船發射,同一發射場兩次任務最短間隔只有12天。目前,空間站關鍵技術驗證和建造階段12次發射任務已全部完成,載人航天工程在探索浩瀚宇宙的新徵程上跑出了中國航天的“加速度”。

北京大學地球與空間科學學院教授焦維新表示,相比於俄羅斯“和平號”空間站和國際空間站,我國空間站的建設總體設計更加最佳化,建造運營更為經濟合理。

焦維新:“像和平號空間站有6個實驗艙,結構都是比較緊湊的,立體分佈,存在著太陽電池翼互相受遮擋的問題,而且太密了,維修也不太方便。國際空間站採用叫桁架式結構,中間一個大梁,把這實驗艙和一些裝置掛在大梁上,體積非常大,建造的時候比較方便,各艙段互不相干,所以維修也很不方便。那我們借鑑了它這個經驗教訓,各艙段佈局在同一個平面內,減少艙段間的艙體相互遮擋。

第二,採用了一些新技術,比如像突破了交會對接等關鍵技術,多自由度的空間機械臂技術,再生生保技術。

第三個特點,空間實驗的起點高,都是瞄準當代前沿的,得到的一些結果會具有非常高的水平。

第四點就是因為我們自己建的空間站,可以統籌考慮,減少重複。比如在控制、資訊、能源、資源再生利用、物資補給等方面可以一體化考慮,就使得運營成本、利用效率等達到當代國際先進水平,而且在某些方面可能還有所超越。”

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空間站組合體/中國載人航天工程辦公室

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航天員睡眠區/中國載人航天工程辦公室

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核心艙衛生區/中國載人航天工程辦公室

我國載人航天工程從1992年立項,至今已走過30年。2003年10月15日,中國第一艘載人飛船神舟五號發射成功。發射時,焦維新作為央視直播的嘉賓正在酒店等待,他的心情很不平靜。而一次次的成功發射,讓他越來越喜悅,也越來越自豪。

焦維新:“第一次是很擔心的,但是發射過了兩次之後,我在現場直播都是抱著一種欣賞的態度。我們航天的隊伍也好,我們科技人員的隊伍也好,都是過硬的,我對祖國的空間技術充滿著信心。現在我們已經創造一個輝煌,相信在未來,在科技成果方面,我們也會不斷取得新的輝煌。”

記 者 | 趙明聰

編 輯 | 趙明聰

主 編 | 程 豔

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