原文《時(shí)隔5年中國(guó)載人飛船再起航 “天和”核心艙迎來(lái)3名住戶》

時(shí)隔5年，6月17日9時(shí)22分，中國(guó)載人飛船再出征！大約573秒后，神舟十二號(hào)載人飛船與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道，順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波三位中國(guó)航天員送入太空。

文 |  御柳

出品 | 網(wǎng)易科技《逐夢(mèng)星空》欄目組

圖片來(lái)自中國(guó)載人航天

這三位宇航員，將成為中國(guó)空間站“天和”核心艙的首批“入住人員”。他們將在軌駐留3個(gè)月，成為迄今為止中國(guó)航天員駐留時(shí)間最長(zhǎng)的一次。在軌期間，他們將主要完成四個(gè)方面的工作，計(jì)劃兩次出艙活動(dòng)以及艙外作業(yè)；而預(yù)計(jì)在9、10月份，他們將搭乘返回艙回到地球。

這是空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段第四次飛行任務(wù)，也是空間站階段首次載人飛行任務(wù)。

據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室主任郝淳介紹，今年9月和10月我國(guó)還將分別實(shí)施天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船和神舟十三號(hào)載人飛船的飛行任務(wù)；2022年前后完成空間站在軌建造，實(shí)現(xiàn)中國(guó)載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略“第三步”的任務(wù)目標(biāo)。

中國(guó)航天“神箭”長(zhǎng)征二號(hào)F助力

此次執(zhí)行神舟十二號(hào)載人飛船任務(wù)的是長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭，也是我國(guó)唯一的一款可以用于載人航天的運(yùn)載火箭。這枚火箭被譽(yù)為中國(guó)航天“神箭”。

據(jù)官方介紹，長(zhǎng)征二號(hào)F是在長(zhǎng)征二號(hào)捆綁運(yùn)載火箭的基礎(chǔ)上，專為載人航天設(shè)計(jì)的，由四個(gè)液體助推器、芯一級(jí)火箭、芯二級(jí)火箭、整流罩、逃逸塔(發(fā)射空間站時(shí)則無(wú))組成，全長(zhǎng)達(dá)58.34米，是我國(guó)目前最長(zhǎng)的火箭。

在研制過(guò)程中，研制團(tuán)隊(duì)始終將可靠性、安全性放在首位，廣泛采用了冗余設(shè)計(jì)和裕度設(shè)計(jì)技術(shù)，提高了元器件等級(jí)和篩選標(biāo)準(zhǔn)。為充分保證航天員的安全，長(zhǎng)征二號(hào)F火箭專門(mén)配備了故障檢測(cè)處理系統(tǒng)和逃逸救生系統(tǒng)。

長(zhǎng)征二號(hào)F是我國(guó)航天史上技術(shù)最復(fù)雜、可靠性、安全性指標(biāo)最高的運(yùn)載火箭。據(jù)悉，其安全系數(shù)達(dá)到了0.97，航天員安全性指標(biāo)達(dá)到0.997，這意味著1000次故障所采取的救助措施只允許有3次不成功。

1999年11月20日，長(zhǎng)征二號(hào)F火箭成功將我國(guó)第一艘無(wú)人試驗(yàn)飛船“神舟一號(hào)”準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道；2003年，成功將楊利偉送上了太空，直至后來(lái)的神舟十一號(hào)飛船、天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器、天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室，將11名宇航員送上太空，成功率100％。

三室一廳 “天和”核心艙迎來(lái)首批入駐人員

神舟十二號(hào)載人飛船上天后將與“天和”核心艙進(jìn)行交會(huì)對(duì)接，而“天和”核心艙也將迎來(lái)首批“入住人員”。

據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室官方介紹，天和核心艙提供了3倍于天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室的航天員活動(dòng)空間，配備了3個(gè)獨(dú)立臥室和1個(gè)衛(wèi)生間，并且全屋智能家居，航天員持手持終端，可以根據(jù)個(gè)人需求通過(guò)APP調(diào)節(jié)艙內(nèi)照明環(huán)境，睡眠模式、運(yùn)動(dòng)模式、工作模式等等。

相比此前的載人飛行任務(wù)，空間站核心艙還配置了再生式生命保障系統(tǒng)，包括電解制氧、冷凝水收集與處理、尿處理、二氧化碳去除，以及微量有害氣體去除等子系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)水等消耗性資源的循環(huán)利用，保障航天員在軌長(zhǎng)期駐留。

據(jù)悉，此次神舟十二號(hào)載人飛船有3名航天員將在軌駐留3個(gè)月，主要完成四個(gè)方面的工作，計(jì)劃開(kāi)展兩次出艙活動(dòng)及艙外作業(yè)。

具體來(lái)說(shuō)，一是要開(kāi)展核心艙組合體的日常管理，包括天和核心艙在軌測(cè)試、再生生保系統(tǒng)驗(yàn)證、機(jī)械臂測(cè)試與操作訓(xùn)練，以及物資與廢棄物管理等。

二是要開(kāi)展兩次出艙活動(dòng)及艙外作業(yè)，包括艙外服在軌轉(zhuǎn)移、組裝、測(cè)試，開(kāi)展艙外工具箱的組裝、全景攝像機(jī)抬升和擴(kuò)展泵組的安裝等工作。

三是要開(kāi)展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)。進(jìn)行空間應(yīng)用任務(wù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的組裝和測(cè)試，按程序開(kāi)展空間應(yīng)用、航天醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等實(shí)（試）驗(yàn)，以及有關(guān)科普教育活動(dòng)。

四是要進(jìn)行航天員自身的健康管理。按計(jì)劃開(kāi)展日常的生活照料、身體鍛煉，定期監(jiān)測(cè)、維持與評(píng)估自身健康狀態(tài)。

據(jù)載人航天工程副總設(shè)計(jì)師楊利偉此前透露，神舟十二號(hào)飛行乘組從第一批和第二批航天員中選出。針對(duì)第一批航天員年齡較大的特點(diǎn)，航天員系統(tǒng)科學(xué)提高訓(xùn)練強(qiáng)度，不斷提升他們?cè)谔罩械倪m應(yīng)能力。

據(jù)了解，航天員聶海勝已經(jīng)參加過(guò)兩次載人飛行任務(wù)，如今已經(jīng)57歲的他第三次出征太空；航天員劉伯明曾經(jīng)參加過(guò)神舟七號(hào)載人飛行任務(wù)，航天員湯洪波則是首次飛行。

過(guò)去，航天員在太空做的大部分是艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)，將來(lái)空間站建造，航天員有大量的工作要在艙外進(jìn)行。楊利偉也表示，未來(lái)，航天員出艙將成為常態(tài)，出艙活動(dòng)的時(shí)間會(huì)大幅增加。這對(duì)航天員提出了新的更高要求。

據(jù)了解，中國(guó)空間站設(shè)計(jì)有用于轉(zhuǎn)位的機(jī)械臂和功能更強(qiáng)大的七字維度機(jī)械臂，還有可以對(duì)載荷進(jìn)行精細(xì)操作的機(jī)械臂，長(zhǎng)度累計(jì)可達(dá)15米。人機(jī)配合，讓空間站在軌建造維修成為可能。因此，在空間站建造階段，航天員將進(jìn)行多次出艙活動(dòng)。

所以，航天員的航天訓(xùn)練從內(nèi)容到時(shí)間到強(qiáng)度都需要增加。

“除了掌握專業(yè)的以外，對(duì)身體的整個(gè)訓(xùn)練，現(xiàn)在增加加大了很多內(nèi)容，比如說(shuō)在長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷，包括航天員將來(lái)出艙，比如說(shuō)四肢的力量，包括耐力方面，我們進(jìn)行了大量的訓(xùn)練。在水下進(jìn)行出艙訓(xùn)練，時(shí)間長(zhǎng)的時(shí)候一次要六七個(gè)小時(shí)，在水下基本上航天員訓(xùn)練完之后，回來(lái)有時(shí)候吃飯拿筷子都費(fèi)勁，就是很辛苦。”楊利偉在接受媒體采訪時(shí)透露。

另外，此前我國(guó)航天員在太空駐留的最長(zhǎng)是1個(gè)月，此次是3個(gè)月，未來(lái)將會(huì)是6個(gè)月甚至更久。這同樣也對(duì)航天員的技術(shù)和技能都提出了更高的要求。

為了確保航天員能夠在安全的環(huán)境中進(jìn)行一系列的空間站復(fù)雜操作和相關(guān)載荷試驗(yàn)，艙外航天服也進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)。

中國(guó)載人航天工程辦公室主任郝淳此前介紹，對(duì)于空間站階段航天員和飛行乘組，首先要求他們?cè)谒枷肷弦分靖甙?，能積極參加訓(xùn)練，其次航天員系統(tǒng)制定了詳細(xì)的訓(xùn)練規(guī)劃和計(jì)劃，研制了地面訓(xùn)練設(shè)施和設(shè)備，針對(duì)航天員出艙活動(dòng)、艙外維修維護(hù)、設(shè)備更換以及對(duì)科學(xué)應(yīng)用載荷操作。

無(wú)需再等2天 神舟十二號(hào)6.5小時(shí)可完成對(duì)接 

在神舟十二號(hào)載人飛船之前，我國(guó)神舟載人飛船已經(jīng)連續(xù)成功實(shí)施了11次發(fā)射，完成了14人次航天員天地往返任務(wù)。在每次發(fā)射過(guò)程中，我國(guó)都實(shí)現(xiàn)了一系列載人航天的關(guān)鍵技術(shù)突破。

比如2003年10月15日，中國(guó)第一艘載人飛船“神舟五號(hào)”成功發(fā)射，是我國(guó)首個(gè)載人航天飛行，航天員為楊利偉，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)載人航天零突破。

2005年10月12日，中國(guó)第二艘載人飛船“神舟六號(hào)”成功發(fā)射，此次飛天的航天員是費(fèi)俊龍、聶海勝，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)多人多天飛行。

2008年9月25日，中國(guó)第三艘載人飛船“神舟七號(hào)”成功發(fā)射，航天員為翟志剛、劉伯明、景海鵬，實(shí)現(xiàn)了航天員出艙行走。

2012年6月16日,神舟九號(hào)飛船成功發(fā)射，中國(guó)航天員景海鵬、劉旺、劉洋入住“天宮”，實(shí)現(xiàn)了有人交會(huì)對(duì)接。

2013年的神舟十號(hào)進(jìn)一步考核飛船天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)與組合體保障飛行能力，2016年的神舟十一號(hào)則完成了航天員中期在軌駐留試驗(yàn)。

在這個(gè)過(guò)程中，我國(guó)神舟飛船在不斷的驗(yàn)證完善。據(jù)了解，神舟系列載人飛船發(fā)展至今總共經(jīng)歷了三大技術(shù)形態(tài)，神舟一號(hào)至六號(hào)是初期試驗(yàn)技術(shù)形態(tài)，旨在突破載人航天能力；神舟七號(hào)是出艙活動(dòng)技術(shù)試驗(yàn)形態(tài)，旨在驗(yàn)證空間站建造運(yùn)營(yíng)技術(shù)；完成軌道交會(huì)對(duì)接任務(wù)的神舟八號(hào)則是天地往返運(yùn)輸技術(shù)形態(tài)，此一形態(tài)也是神舟載人飛船的定型形態(tài)。

此次發(fā)射的神舟十二號(hào)是神舟八號(hào)的繼承與延續(xù)，總體結(jié)構(gòu)基本保持不變，由推進(jìn)服務(wù)艙、返回艙、軌道對(duì)接艙三大艙室組合而成，飛船長(zhǎng)9米、返回艙直徑2.4米，發(fā)射質(zhì)量8.1噸，可以搭載3名航天員執(zhí)行天地往返任務(wù)，同時(shí)還有額外300公斤上行與50公斤下行貨物運(yùn)輸能力。

另外，神舟十二號(hào)實(shí)現(xiàn)了GNC系統(tǒng)的升級(jí)，旨在將天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船的GNC系統(tǒng)移植到神舟載人飛船上。

飛船GNC系統(tǒng)是指“制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制系統(tǒng)”，用于控制飛船姿態(tài)、軌道和太陽(yáng)能帆板。天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船在與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室對(duì)接任務(wù)中，已經(jīng)成功驗(yàn)證了6.5小時(shí)快速對(duì)接技術(shù)。

據(jù)了解，以往載人飛船與空間站對(duì)接需要單獨(dú)運(yùn)行近2天時(shí)間，才能完成對(duì)接，而GNC系統(tǒng)則可以讓神舟十二號(hào)具備6.5小時(shí)快速對(duì)接能力。要知道2021年4月23日美國(guó)發(fā)射的“奮進(jìn)”號(hào)龍飛船，用了24小時(shí)才與國(guó)際空間站對(duì)接成功。

當(dāng)然，6.5小時(shí)并不是目前航天史上最快的對(duì)接記錄。1967年10月30日，俄羅斯兩艘無(wú)人飛船186、188號(hào)實(shí)現(xiàn)了1小時(shí)8分的超快對(duì)接（飛船對(duì)接），這一時(shí)間記錄至今未被打破。

今年4月29日、5月29日，我國(guó)已先后成功發(fā)射空間站天和核心艙與天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船；5月30日，兩者實(shí)施了交會(huì)對(duì)接，此次神舟十二號(hào)載人飛船發(fā)射成功，將再與“天和”核心艙交會(huì)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)空間站階段首次載人飛行任務(wù)。接下來(lái)，我國(guó)還會(huì)有3次貨運(yùn)飛船以及3次載人飛船發(fā)射，于2022年前后完成空間站在軌建造，實(shí)現(xiàn)中國(guó)載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略“第三步”的任務(wù)目標(biāo)。

航天專家黃志澄向網(wǎng)易科技表示，天宮空間站一旦建成，意味著我國(guó)載人航天工程將邁入空間站時(shí)代。而中國(guó)也成為第三個(gè)能夠獨(dú)立自主建設(shè)空間站的國(guó)家。

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