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我國載人航天事業實現跨越式發展(深度觀察)

發布時間:2023-10-27 14:28:00來源: 人民日報

  蒼茫大漠,胡楊挺立。2023年10月 26日,神舟十七號航天員乘組從(cong) 酒泉衛星發射中心載人航天發射場出發奔赴“天宮”。20年前,也是在這樣一個(ge) 金秋時節,浩瀚宇宙迎來了首位中國訪客——航天員楊利偉(wei) 乘坐神舟五號載人飛船遨遊太空21小時23分鍾。

  從(cong) 神五到神十七,從(cong) 首次太空飛行到長期駐守空間站,20年間,我國載人航天事業(ye) 實現了跨越式發展,取得了舉(ju) 世矚目的成就。

  神舟載人飛船變得更智能、更舒適

  神舟載人飛船被稱為(wei) 太空“生命之舟”,是我國目前唯一一型天地往返的載人航天器,直接保障著航天員的人身安全。經曆無人到有人、試驗性飛行到應用性飛行,神舟飛船和長征二號F運載火箭一起,構成了我國載人天地往返運輸係統。

  在完成神舟一號到神舟四號的4次無人飛行任務後,2003年10月15日,我國首位航天員楊利偉(wei) 乘坐神舟五號載人飛船順利進入太空,中華民族從(cong) 此飛天夢圓。

  之後,神舟飛船不斷刷新飛天紀錄。神舟六號飛船搭載2名航天員遨遊太空,神舟七號飛船搭載3名航天員並實現了首次空間出艙活動,神舟八號無人飛船和天宮一號實現自動交會(hui) 對接,神舟九號飛船搭載3名航天員並實現了手控交會(hui) 對接。

  進入新時代,將3名航天員送上太空的神舟十號飛船實現了與(yu) 天宮一號交會(hui) 對接,完成載人天地往返運輸係統首次應用性飛行。神舟十一號飛船搭載2名航天員,在太空飛行長達30天,為(wei) 中國空間站建造運營和航天員長期駐留奠定了堅實的基礎。

  空間站階段任務開啟後,神舟十二號、神舟十三號、神舟十四號、神舟十五號飛船承擔了我國空間站關(guan) 鍵技術驗證階段和建造階段的載人飛行任務。從(cong) 神舟十六號飛船開始,神舟十七號等後續神舟飛船,則擔起空間站應用與(yu) 發展階段往中國空間站載客的職責。

  由獨立飛行到停靠“天宮”空間實驗室中期駐留,再到停靠“天宮”空間站長期駐留……梳理曆次任務特點,不難發現,神舟飛船在性能和設計方麵已有顯著改進創新。

  全力以赴支持任務開展是神舟飛船改進優(you) 化的首要原則。

  神舟六號和神舟五號並沒有太大區別,神舟七號飛船為(wei) 了支持出艙,軌道艙增加了可供航天員出艙的氣閘艙功能。神舟八號600多台(套)設備,一半以上的技術狀態發生變化,是為(wei) 了改進後讓飛船具備自動和手動交會(hui) 對接功能。

  神舟十二號任務時,為(wei) 了滿足神舟飛船長期停靠空間站期間具備隨時返回的能力,神舟團隊通過對返回軌道策略及製導算法改進優(you) 化,使神舟飛船具備從(cong) 不同軌道高度返回地球的能力。在此之前,飛船都是從(cong) 固定的軌道返回地球。

  提高安全性和舒適性是神舟飛船改進優(you) 化的基本方向。

  從(cong) 神舟一號開始,載人飛船就是按搭載3人要求設計,但滿載3人的情景直到神舟七號任務時才實現。同樣的一艘飛船,提供給3名航天員和1名航天員的有效供給顯然不同,滿載時對飛船本身空間、重量、功率等帶來的影響也不一樣。隨著任務變化,設計人員必須根據實際情況對飛船進行改進,確保任務順利完成。

  如今,神舟飛船越來越智能。圍繞神舟飛船軌道艙、返回艙和推進艙的各類分係統,飛船團隊在短時間內(nei) ,以高標準多次進行器件更改、可靠性提升等驗證工作,全力推進產(chan) 品數據互聯信息化、線纜總裝布局數字化、關(guan) 鍵參數檢測智能化。

  飛船上更多細節被逐一改善。例如,飛船內(nei) 飾減少使用刺激性的顏色,內(nei) 部主色調為(wei) 比較柔和的米黃色。設計人員還將神舟十六號載人飛船儀(yi) 表顯示化繁為(wei) 簡,顯示界麵更加清晰、直觀、舒適。

  空間站任務實施以來,為(wei) 了保證任務順利展開與(yu) 航天員安全,神舟團隊開創了天地結合的應急救援任務模式,即攜帶兩(liang) 艘飛船進場,在前一發載人飛船發射時,後一發載人飛船在發射場待命。例如,神舟十三號發射時,神舟十四號飛船就在發射場待命。這種滾動備份模式,能夠有力支撐神舟飛船“一年兩(liang) 艘”常態化發射需要。

  中國航天科技集團五院專(zhuan) 家介紹,為(wei) 了適應新階段新需求,神舟飛船研製周期由原來2至3年發射1艘,縮短至1年發射2艘。

  航天員太空飛行人數更多、時間更久

  “中國空間站永遠值得期待!”2022年11月30日,神舟十四號和神舟十五號乘組的6名航天員豎起大拇指同聲喊出這句話。中國航天員在中國人自己的空間站裏,首次實現“太空會(hui) 師”。

  從(cong) 太空駐留人次和時間長度看,20年來,我國載人飛行經曆了從(cong) 單人單天、多人多天到兩(liang) 人中期駐留再到多人長期駐留的跨越,目前中國航天員在空間站能夠生活長達半年之久。

  航天員駐留太空時間越長,對身心素質和工作能力的挑戰越大。從(cong) 去太空“轉一圈”到能在“太空之家”長期生活,這一變化離不開我國航天支撐能力的提升。

  生存條件得到堅實保障。早上,中國航天員朱楊柱在中國空間站裏起床,從(cong) 一個(ge) 透明水袋裏吸了幾口飲用水。“早起一杯水”,已是空間站生活的常態。

  空氣和水是航天員在太空生存最關(guan) 鍵的資源。早期的神舟任務中,采取飛船攜帶氧氣和水的方式補給;隨著航天員人數增加和飛行時間變長,這些補給遠遠不夠。多年來,科研人員不懈攻關(guan) ,研發出一套再生式環控生保技術,通過電解製氧、冷凝水回收等循環利用的方式,提供氧氣和純淨水。目前,中國空間站實現了氧氣資源100%再生,水資源閉合度提升至95%以上。

  健康狀況得到及時監測。隨著空間飛行時間增加,太空失重環境對人體(ti) 帶來的不利影響會(hui) 越來越大,特別是心血管係統功能減退的問題變得更加突出。此外,還會(hui) 出現一定程度的肌肉萎縮和骨丟(diu) 失問題。從(cong) 神舟五號任務開始,地麵人員就密切關(guan) 注著航天員的身體(ti) 狀況,後續任務中逐漸增加了對更多生理指標的監測。

  隨著航天醫學實驗研究的深入,如今科研人員探索出幫助航天員適應太空環境的多種方案。比如,我國空間站專(zhuan) 門設置了健身區,鍛煉器械設備由“三大三小”組成,“三大”指太空自行車功量計、太空跑台和抗阻鍛煉裝置,“三小”指拉力帶、握力器和呼吸肌鍛煉器。在太空,航天員每天都會(hui) 進行健身運動,來保持良好的身體(ti) 狀態。

  生活條件得到極大改善。神舟五號任務時,航天員隻有“一室”居住,到神舟十號的時候,就有“兩(liang) 室”,3個(ge) 航天員中,兩(liang) 個(ge) 人可以睡到“臥室”裏,一個(ge) 人打“地鋪”睡在地板上;空間站更是變成了“三室兩(liang) 廳”,航天員住得越來越寬敞。

  從(cong) 吃的食品種類看,神舟六號時就有40多個(ge) 品種,神舟九號有了50多種食品供應。航天員聶海勝和費俊龍在執行神舟六號任務時,軌道艙溫度比較低,加熱食品比較少。而在聶海勝執行神舟十二號任務時,已經做到了7天一個(ge) 食品周期,也就是一周菜品可以不重樣,而且有了加熱設備,可以吃到更豐(feng) 富更熱乎的菜肴。

  神舟十一號任務時,地麵團隊為(wei) 航天員提供了一個(ge) 基於(yu) 虛擬現實技術打造的心理舒緩係統,航天員可以看到家人、家裏的場景、熟悉的環境。航天員還能與(yu) 親(qin) 朋好友進行音視頻交流。

  載人航天技術向著更高層次不斷跨越

  天地往返、空間出艙和空間交會(hui) 對接是載人航天重要的基礎性關(guan) 鍵技術。每一次神舟任務,並不是上一次任務的簡單重複,而是向著更高層次不斷跨越。

  航天員出艙,就是這樣一個(ge) 標注技術突破的時刻。“我已出艙,感覺良好。神舟七號向全國人民、全世界人民問好。請祖國放心,我們(men) 堅決(jue) 完成任務!”2008年9月27日,翟誌剛率先開展出艙活動,中國航天員的身影首次進入茫茫太空,中國正式成為(wei) 世界上第三個(ge) 掌握出艙技術的國家。

  13年後,2021年7月4日,神舟十二號航天員進行了中國空間站首次出艙活動,出艙作業(ye) 達數小時。

  在後續任務中,我國航天員出艙活動越來越頻繁。神舟十三號任務,王亞(ya) 平成為(wei) 中國首位進行出艙活動的女航天員,邁出了中國女性艙外太空行走第一步。神舟十四號航天員在空間站成功搭建“天橋”,航天員蔡旭哲通過“天橋”實現了首次跨艙段艙外行走,成為(wei) 第一個(ge) 到達中國空間站夢天艙外的人。神舟十五號航天員乘組完成了4次出艙活動,刷新了中國航天員單個(ge) 乘組出艙活動紀錄。

  出艙時間拉長、出艙活動範圍擴大、出艙人數變多,中國航天員“太空漫步”越來越從(cong) 容。這離不開20年來一項項關(guan) 鍵技術的突破,例如掌握了推進劑補加技術、破解了電源係統難題、研製出空間站機械臂、實現了在軌組裝建造和在軌維修等。

  就拿小小的一根安全繩來說,神舟七號航天員翟誌剛使用的安全繩是固定長度,有效長度僅(jin) 有1米多。在空間站建造任務中,這根繩子變成了10餘(yu) 米長的鋼絲(si) 繩,而且能在狹小空間裏進行上萬(wan) 次、重複性的有序纏繞。這根在太空中聯結航天員和艙體(ti) 的“生命線”,是我國科研人員不斷攻關(guan) 取得的成果,協助航天員完成行走範圍更大、操作難度更高、安全要求更嚴(yan) 格的出艙活動。

  令世人驚歎的還有太空中多次實現“萬(wan) 裏穿針”的航天器空間交會(hui) 對接。

  “不突破和掌握空間交會(hui) 對接技術,建設空間實驗室、空間站的設想隻能是空中樓閣。”在中國載人航天工程總設計師周建平看來,空間交會(hui) 對接技術是當今航天領域最為(wei) 複雜的技術之一。

  神舟八號無人飛船與(yu) 天宮一號成功對接,標誌著我國在突破和掌握空間交會(hui) 對接技術上邁出了重要一步;神舟九號和天宮一號聯手,圓滿完成了我國首次載人交會(hui) 對接任務;神舟十號任務再次充分驗證交會(hui) 對接技術;神舟十三號航天員乘組手控遙操作完成了天舟二號貨運飛船與(yu) 空間站組合體(ti) 交會(hui) 對接試驗……掌握了空間交會(hui) 對接技術,中國就有能力實現太空中人員和物資的可靠運送與(yu) 補給。

  伴隨載人航天事業(ye) 的發展,航天員的類型也更加豐(feng) 富,包括了航天駕駛員、航天飛行工程師和載荷專(zhuan) 家等。前不久,中國空間站空間科學與(yu) 應用項目申報係統正式開通,神舟十六號航天員、中國空間站首位載荷專(zhuan) 家桂海潮在太空發出了一起到“天宮”做科學實驗的邀請。未來,航天員選拔將更加開放。

  火箭朝著更可靠、更安全、更智能的方向變化,支撐中國航天邁向太空的腳步走得更穩更遠。守護航天員天地往返的“神箭”長征二號F運載火箭,用全戰全勝的成績完成從(cong) 神舟一號到神舟十七號的全部發射任務。長征五號B運載火箭、長征七號火箭為(wei) 空間站階段各項任務圓滿完成保駕護航。如今,新一代載人運載火箭長征十號也正在抓緊研製中。

  載人航天成果應用越來越廣泛

  神舟十一號任務時,我國首次在太空人工栽培蔬菜。航天員景海鵬在日記中這麽(me) 寫(xie) 道:“當時我和陳冬兄弟都非常高興(xing) ,第一時間把這個(ge) 好消息告訴了地麵工作人員。我們(men) 拍了很多照片,還跟生菜芽合影留念。”6年後的2022年,中國航天員首次在太空過中秋,吃上了自己培育的新鮮生菜。航天員蔡旭哲評價(jia) :“口感很好。”

  “造船為(wei) 建站,建站為(wei) 應用”,這是中國太空之家的重要使命。20年來,從(cong) 較小規模的“神舟”軌道艙,到中等規模的“天宮”空間實驗室,再到“天宮”空間站這個(ge) 國家級太空實驗室,在太空做科學實驗的場地也不斷升級擴容。中國空間站已安排在軌實施了100多個(ge) 空間科學研究與(yu) 應用項目,4000餘(yu) 項成果廣泛應用於(yu) 各行各業(ye) ,國家太空實驗室空間應用有序展開,成果轉移轉化成效顯著。

  20年來,拓展的不僅(jin) 僅(jin) 是空間實驗場所,還有實驗種類。空間站艙內(nei) 可以部署25台科學實驗櫃,每台實驗櫃都是一個(ge) 小型的太空實驗室,可以支持開展單學科或多學科交叉的空間科學實驗,整體(ti) 達到國際先進水平。近幾次任務,航天員乘組的重要職責之一就是“解鎖”各類科學實驗櫃,在空間站進行流體(ti) 物理、材料科學、燃燒科學等科學實驗。

  從(cong) 2013年神舟十號任務期間的首次太空授課開始,“天宮課堂”也越來越精彩。授課空間更大了,從(cong) 天宮實驗室、空間站核心艙拓展到空間站問天艙、夢天艙;授課更流暢了,天地通信保障有力,神舟十三號任務時,數倍於(yu) 5G網速的“太空寬帶”支持天地互動;講課教材更豐(feng) 富了,航天員朱楊柱和桂海潮展示了眾(zhong) 多夢天艙裏的科學實驗設備;授課方式更新穎了,神舟十四號航天員陳冬戴上混合現實眼鏡,演示植物樣品的采集操作……

  回首飛天路,逐夢新征程。目前,新一代載人飛船、月麵著陸器、載人月球車等均在研製建設,我國載人登月任務已全麵啟動。中國載人航天探索的腳步不會(hui) 隻停留在近地軌道,一定會(hui) 飛得更穩、更遠。

  《人民日報》(2023年10月27日第19版)

(責編:陳濛濛)

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