筑夢“天宮”|神舟飛船再上天,如何做到6個月“超長待機”

澎湃新聞記者 謝瑞強

2021-10-16 00:57 來源:澎湃新聞

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10月16日,長征二號F運載火箭托舉神舟十三號載人飛船從酒泉衛星發射中心點火升空,發射任務取得圓滿成功。
神舟十三號在入軌后,將采取自主快速交會對接的方式把三名航天員送入空間站天和核心艙,開展長達6個月的太空生活。研制中的神舟十三號飛船。圖片來源:航天五院提供

研制中的神舟十三號飛船。圖片來源:航天五院提供

取得應急救援資格“證書”
神舟系列載人飛船均由航天科技集團五院抓總研制,由軌道艙、返回艙和推進艙構成,共有14個分系統,是迄今為止我國研制的標準最高、指標最嚴格的載人航天器。
五院總體設計部飛船型號系統總體副主任設計師高旭將神舟載人飛船形象地比喻為航天員實現天地往返的“生命之舟”。神舟十三號作為空間站任務的第二艘載人飛船,將再次搭乘3名航天員進駐太空,繼續完成空間站關鍵技術驗證及建造任務。
“載人航天,人命關天”,這是五院神舟團隊心中至高無上的信條。為了保護航天員生命,五院開創了天地結合的應急救援任務模式,即每次有兩艘飛船進場,由后一艘飛船作為突發情況的生命救援之舟,具備8.5天應急發射進行太空救援的能力。
根據“滾動待命”的工作策略,在神舟十二號成功發射后,五院研制團隊披星戴月持續攻關,在規定時間,按照規定流程,完成了神舟十三號載人飛船全部待命工作,取得了應急救援的資格“證書”。神舟系列載人飛船均由航天科技集團五院抓總研制,由軌道艙、返回艙和推進艙構成。

神舟系列載人飛船均由航天科技集團五院抓總研制,由軌道艙、返回艙和推進艙構成。

首次進行徑向交會對接有三大難
為適應空間站組合體不同構型及來訪航天器不同??繝顟B,實現與空間站前向、后向、徑向交會對接和分離,神舟團隊設計了新的交會路徑和繞飛模式,增加了繞飛、快速交會對接、徑向交會對接各項功能。神舟十二號在返回前,完成了與空間站進行徑向交會的驗證工作,此次神舟十三號將首次與天和核心艙、天舟二號、天舟三號組成的“一字構型”組合體完成徑向交會對接,是對我國航天器交會對接能力的又一次完美展示。
此次神舟十三號飛船徑向對接就是在下方對接口與空間站進行交會并對接。雖然只是方向變了90度,但是對接的難度卻大了不少。
澎湃新聞(www.xalcan.com)從五院獲悉,為確保首次徑向交會對接任務萬無一失,五院502所研制團隊針對徑向交會進行了數年的技術攻關和大量地面實驗,并在神舟十二號載人飛船返回地球前開展了與空間站的繞飛及徑向交會試驗,為神舟十三號正式實施徑向交會驗證了關鍵技術。神舟十三號將與核心艙首次進行徑向交會對接。

神舟十三號將與核心艙首次進行徑向交會對接。

徑向交會對接有“三個難”,這也讓此次“太空華爾茲”更加美妙絕倫,扣人心弦。
一是持續控制姿態和軌道“難”。對于前向、后向交會對接,其200米保持點是一個穩定的保持點,即使發動機不工作,飛船也能較長時間保持穩定的姿態和軌道。而徑向交會沒有穩定的中途停泊點,需要持續對飛船的姿態和軌道進行控制,推進劑消耗大,故障處置難。
二是姿態和相對位置確定“難”。神舟載人飛船配有敏感器,它就如同飛船的眼睛,通過觀察星星和預設的標志點等來確定自己的飛行姿態、與空間站的相對姿態相對位置等。但由于徑向交會過程中,飛船需由平飛轉豎飛等大范圍的姿態機動,所以對“眼睛”能看到目標和保證“眼睛”不會被復雜光照變化所干擾提出了更高要求。
三是航天員手控交會模式“難”。徑向交會對接過程中基本失去了地球這個最熟悉的參照基準,測控條件變差,且相對動力學運動特性與前向交會不同,這給手控交會模式下航天員的操作增加了難度。
據悉,此次徑向交會對接整個過程將在制導導航與控制(GNC)系統指揮下,飛船智能自主完成的。徑向交會和前向交會都是中國空間站載人飛船正常的交會方式,會在未來空間站載人交會對接任務中交替使用。神舟十三號將執行180天組合體長期駐留任務。

神舟十三號將執行180天組合體長期駐留任務。

開展6個月超長“待機”
神舟十三號載人飛船與空間站天和核心艙完成徑向交會對接之后,??繒r間將由神舟十二號的3個月延長到6個月,執行180天組合體長期駐留任務,這將是我國迄今為止時間最長的一次載人飛行,將首次考核并驗證空間站任務航天員長期在軌駐留能力。
為適應空間站復雜構型和姿態帶來的復雜外熱流條件,滿足超長“待機”的要求,五院神舟團隊對返回艙、推進發動機和貯箱等熱控方案、船站并網供電方案進行了專項設計,使飛船具備了供電、熱環境保障的適應性配套條件。此外,先期到達的天舟三號攜帶了可供長期駐留使用的生活物資,為航天員提供充足“后勤保障”。在后續駐留過程中,航天員將進一步開展空間站組合體管理、再生生保試驗、在軌維修等技術驗證和應用。
在神舟十三號成功發射的同時,五院抓總研制的神舟十四號已經完成發射前的全部工作,進入應急發射待命狀態。五院神舟團隊在六個月里經受住了三船工作并行開展的艱巨考驗。五院神舟載人飛船系統總指揮何宇對于自己的團隊很是自豪:“以國為重,以事業為天,以隊友為親人,這就是神舟團隊!”
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責任編輯:李怡清
校對:丁曉
澎湃新聞報料:4009-20-4009   澎湃新聞,未經授權不得轉載
關鍵詞 >> 神舟十三號,天宮,空間站

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