随着神舟十四号载人飞船发射圆满成功,中国载人航天事业又迈出了关键的一步。
6月5日10时44分,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,约577秒后,神舟十四号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。这是中国人的第9次太空之旅。
中国载人航天工程办公室4日表示,神舟十四号飞行乘组由航天员陈冬、刘洋和蔡旭哲组成,3名航天员将进驻核心舱并在轨驻留6个月。这是中国空间站建造阶段,继2022年5月天舟四号货运飞船成功发射之后的第二次飞行任务,也是该阶段首次载人飞行任务,将在轨完成空间站组装建造。
6个月有哪些任务
中国载人航天工程航天员系统总设计师、中国航天员科研训练中心研究员黄伟芬接受新华社采访时表示,今年有两次载人飞行任务,是中国空间站建造阶段的载人飞行任务。神舟十四号飞行乘组将要执行的是空间站建造阶段的首次载人飞行任务,承上启下,意义非常重大,对他们来说非常艰巨。
在6个月的飞行中,航天员们要经历的飞行工况极为复杂,包括9种组合体构型,5次交会对接,3次分离撤离,2次转位任务。
在这个过程中他们要进行状态监视,必要的时候实施手控操作进行交会对接;还要首次进驻问天舱和梦天舱两个实验舱来完成载人环境的建立;还要在这两个舱完成十几个科学实验机柜的解锁、安装等工作;以及日常组装、建造、维护维修等各方面工作。
黄伟芬说,值得注意的是,他们要首次利用气闸舱进行出舱活动。计划要做2至3次的出舱活动,是首次利用问天实验舱的小机械臂进行出舱。后面还会用小臂和大臂的组合臂进行出舱活动。这些都是全新的状态,对航天员而言挑战很大。他们还要进行太空授课,开展一些其他的空间教育活动及公益活动。所以这一次神舟十四号乘组的任务是极为复杂的,对航天员的应急和故障处置能力要求,也比以往更高。
发电、对接有哪些难点
本次任务,中国航天科技集团八院(下称“八院”)承担了神舟载人飞船的电源分系统、对接机构分系统、推进舱结构与总装、测控通信子系统、总体电路分系统推进舱电缆网及三舱配电器等研制任务。
作为执行空间站建造任务的关键飞船,“细切”的任务条,覆满了神舟十四号的整个飞行计划。神舟十四号在轨期间,我国空间站建造任务将历经两个实验舱的发射与组装,还将迎接两艘飞船的到访。神舟十四号飞行乘组将和地面配合完成两个实验舱与核心舱的交会对接和转位;首次进驻问天实验舱和梦天实验舱,建立载人环境;配合地面开展两舱组合体、三舱组合体、大小机械臂、气闸舱出舱等相关功能的测试工作等,沉浸式见证中国空间站基本构型的建成。
值得一提的是,在神舟十四号航天员“出差期间”,神舟十五号载人飞船将搭载3名航天员访问空间站,与神舟十四号乘组进行“轮换”。届时,我国空间站将实现6名航天员在轨短期驻留。
而在神舟十四号在轨期间,飞船将经历复杂而严酷的在轨环境考验,尤其是在空间站组装和建造过程中,由于飞船在径向对接口停靠,因此将会面临四组超大柔性太阳电池翼和三个巨型舱体“暗影相随”,导致整船的发电能力、舱外设备热控能力、通信保障能力均面临前所未有的挑战。
八院供图
八院方面对第一财经表示,他们的设计师早在神舟十二号研制阶段,就识别了空间站建造阶段的各种飞行工况可能带来的技术风险:针对空间站组合体多达21种构型及来访航天器不同停靠状态,对接机构必须适应与空间站交会对接和分离、保持长期停靠密封性能的需求;能源系统必须适应空间站对地定向飞行、惯性飞行,飞船绕飞等多种飞行模式下安全供电的需求;测控通信系统必须适应船站信息交互、天地信息交互等各通信链路同时数据传输的需求;舱外设备必须适应全遮挡环境下极寒考验的需求。因此,八院神舟飞船研制团队提前策划并实施了多达上百项环境试验和专项测试。
通过复杂工况仿真分析、对接通道密封测试、多舱能源并网测试、天地回路对接试验、极低温度鉴定试验、在轨处置预案升级,甚至按照既定计划通过神舟十三号载人飞船在轨飞行测试,验证了多个技术的管理有效,并实现了关键飞行事件的应急处置能力全面提升。同时,利用载人飞船研制组批投产的特点,确保产品技术状态稳定,技术风险可控,技术验证见底。
而不管是载人飞船“送人”还是货运飞船“运货”,都必须通过对接机构来实现与空间站的连接与在轨停靠。被称为“太空之吻”的空间交会对接技术至关重要。
随着2021年核心舱的发射升空,尚在研制中的神舟十四号载人飞船对接机构,无法与核心舱径向端口开展实物试验验证。而物理模拟空间对接、分离的过程,验证对接机构连接分离功能的测试项目,是研制过程不可或缺的。
如何确保对接机构的接口匹配?八院设计师借鉴组件互换性的原理,利用地面被动对接机构的试验件,打造出一款与太空中对接机构完全相似的对接机构,确保神舟十四号以及后续生产的对接机构均可胜任与中国空间站任一对接端口对接的任务。神舟十四号载人飞船对接机构还在地面通过了3个工况5次严格的连接分离试验考核,各项参数测试结果优于设计指标,为“太空之吻”打下了基矗
除了发射任务之外,为航天员乘组铺设一条安全的回家之路也是载人航天的重要使命。面对空间站工程全新的应急救援需求,只有跑赢“时间”,才能确保救援的有效。因此,当神舟十三号载人飞船遨游太空之际,神舟十四号已时刻准备执行应急救援任务。
由于神舟十三号在轨时间长达6个月,因此神舟十四号也经历了漫长的等待周期,在此期间,通过前后方联动完成了整船首次全要素巡检任务,给飞船做了完整的“体检”。在发射场期间,神舟十四号也经历了前所未有的测发流程,八院试验队不仅解决了整船状态下安装和测试太阳电池翼的高风险操作难题,还验证了应急救援长期待命期间的产品寿命适应性,用数据证明了太阳电池翼的“超长待机”能力。