中國空間站挺進(jìn)有人長期駐留時代(筑夢“太空之家”——中國空間站建設(shè)記(11))
本報記者 劉峣
《 人民日報海外版 》( 2021年10月28日 第 09 版)
近日，神舟十三號載人飛船成功發(fā)射，并與中國空間站天和核心艙完成了徑向交會對接。3名中國航天員——翟志剛、王亞平和葉光富進(jìn)入核心艙，開啟了為期6個月的太空生活。中國空間站迎來了“老家”來的第二批訪客，開啟了有人長期駐留時代。
轉(zhuǎn)眼間，神舟十三號任務(wù)已進(jìn)行了十日有余。在中國各地，夜空中“捕捉”空間站的蹤跡，成為眾多天文愛好者的新時尚。而在太空之上，中國航天員也將在駐留期間實施出艙活動、空間科學(xué)實驗與技術(shù)試驗等任務(wù)。
徑向交會對接跳起“太空華爾茲”
神舟十三號與天和核心艙的交會對接，是中國載人飛船在太空實施的首次徑向交會對接，即通過天和核心艙下方對接口與空間站進(jìn)行交會并對接。
為何要進(jìn)行徑向交會對接？北京航天飛行控制中心空間站任務(wù)總師孫軍說，后期進(jìn)行航天員乘組輪換時，同時會有兩艘飛船對接空間站，而徑向交會對接能提高進(jìn)駐空間站的通道和手段。
此前，天舟二號、神舟十二號和天舟三號飛船均采用前向或后向?qū)?。對接時，核心艙和飛船“連成一條線”。而神舟十三號對接后，則與核心艙呈垂直狀態(tài)。目前，中國空間站實現(xiàn)了核心艙、2艘貨運飛船、1艘載人飛船共4個飛行器組合體運行。
據(jù)專家介紹，神舟飛船的發(fā)動機、控制系統(tǒng)和敏感器，都是專門為全方位與空間站對接而設(shè)計，只有神舟飛船能和空間站進(jìn)行徑向交會對接。徑向?qū)与m然只是方向變了90度，但“太空華爾茲”的難度卻不小。
在前向、后向交會對接時，飛船有一個200米保持點，即使發(fā)動機不工作，飛船也能較長時間保持穩(wěn)定的姿態(tài)和軌道。但徑向交會沒有穩(wěn)定的中途停泊點，需要持續(xù)控制飛船姿態(tài)和軌道，推進(jìn)劑消耗大、故障處置難。
徑向交會過程中，飛船要進(jìn)行由平飛轉(zhuǎn)豎飛等大范圍的姿態(tài)機動。這對飛船的敏感器提出了更高的要求。如同飛船的“眼睛”，敏感器必須具備較高的識別目標(biāo)和不被復(fù)雜光照變化干擾的能力。
神舟十三號徑向交會對接整個過程，是在制導(dǎo)導(dǎo)航與控制(GNC)系統(tǒng)指揮下，由飛船智能自主完成的。據(jù)專家介紹，未來空間站載人交會對接任務(wù)中，徑向交會和前向交會將交替使用。
首次徑向交會對接順利實施，離不開中國航天科技集團(tuán)五院神舟飛船研制團(tuán)隊數(shù)年的技術(shù)攻關(guān)和地面實驗。為適應(yīng)空間站組合體不同構(gòu)型及來訪航天器不同停靠狀態(tài)，研制團(tuán)隊設(shè)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。1個多月前，神舟十二號與空間站組合體完成了繞飛及徑向交會試驗，為神舟十三號任務(wù)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
機械臂任務(wù)升級 “太空課堂”繼續(xù)開啟
在神舟十二號任務(wù)中，“全能”的核心艙機械臂成為各界關(guān)注的熱點。通過兩次出艙活動，神舟十二號任務(wù)首次檢驗了航天員與機械臂協(xié)同工作的能力及出艙活動相關(guān)支持設(shè)備的可靠性與安全性。
神舟十三號任務(wù)中，機械臂依舊是任務(wù)的“主角”之一。中國載人航天工程新聞發(fā)言人、中國載人航天工程辦公室副主任林西強說，神舟十三號任務(wù)的主要目的包括開展機械臂輔助艙段轉(zhuǎn)位、手控遙操作等空間站組裝建造關(guān)鍵技術(shù)試驗；進(jìn)行2-3次出艙活動，安裝大小機械臂雙臂組合轉(zhuǎn)接件及懸掛裝置，為后續(xù)空間站建造任務(wù)作準(zhǔn)備。
中國載人航天工程總設(shè)計師周建平表示，未來機械臂所承擔(dān)的任務(wù)會更復(fù)雜。例如空間站建好后，如果需要將核心艙的太陽能帆板收起來，就需要航天員與機械臂的協(xié)同。
神舟十三號是中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(wù)航天員長期在軌駐留能力。林西強說，在軌駐留6個月，是空間站運營期間航天員乘組常態(tài)化駐留周期。
為此，神舟十三號任務(wù)將進(jìn)一步驗證航天員在軌駐留6個月的健康、生活和工作保障技術(shù)。林西強說，神舟十三號任務(wù)將針對不同時期、不同個體的身心特點，每月對航天員健康狀態(tài)進(jìn)行全面評估。根據(jù)評估結(jié)果，適時調(diào)整航天員失重防護(hù)鍛煉項目、航天員營養(yǎng)配餐方案以及心理支持活動等。同時，針對女航天員參加飛行任務(wù)，重點從生活保障、健康保障等方面進(jìn)行針對性設(shè)計，確保女航天員長期飛行、健康生活、高效工作。
在太空中開展科學(xué)實驗，也是空間站的主要使命之一。神舟十三號任務(wù)將進(jìn)行航天醫(yī)學(xué)、微重力物理領(lǐng)域等科學(xué)技術(shù)試驗與應(yīng)用?？梢灶A(yù)見，中國空間站在接下來的工作當(dāng)中，有望獲得大量來自不同領(lǐng)域的科研數(shù)據(jù)，產(chǎn)出高水平的科學(xué)成果。
在2013年的神舟十號任務(wù)中。航天員王亞平曾進(jìn)行了一場別開生面的“太空授課”，全國6000萬名中小學(xué)生在地面課堂上課，“太空課堂”收獲熱烈反響。此次跟隨神舟十三號進(jìn)入空間站，王亞平將繼續(xù)開課。
林西強說，空間站作為國家級太空實驗室，蘊含著得天獨厚、極為豐富的科普教育資源。中國空間站不僅是全球科學(xué)家開展空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間應(yīng)用的研究平臺，而且是鼓勵青少年熱愛航天、參與探索、追求科學(xué)的實踐平臺。為此，此次任務(wù)策劃了更加形式多樣的科普教育活動。
明年年底前完成空間站三艙組合體建造
神舟十三號任務(wù)是空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證階段的第六次飛行任務(wù)，也是該階段的“收官之戰(zhàn)”。后續(xù)，中國載人航天工程將全面轉(zhuǎn)入空間站建造階段。
林西強介紹，空間站建造階段共規(guī)劃實施6次飛行任務(wù)——首先發(fā)射天舟四號貨運飛船，運送補給物資，為隨后實施的神舟十四號載人飛行任務(wù)做準(zhǔn)備；神舟十四號乘組在軌駐留期間，將先后發(fā)射問天實驗艙和夢天實驗艙，與天和核心艙對接，進(jìn)行艙段轉(zhuǎn)位。
2022年底前，中國將完成空間站三艙組合體建造，隨后實施天舟五號貨運補給和神舟十五號載人飛行任務(wù)。神舟十五號乘組將與神舟十四號乘組開展在軌輪換。對空間站狀態(tài)進(jìn)行全面評估后，將轉(zhuǎn)入空間站應(yīng)用與發(fā)展階段。
后續(xù)，中國還將擇機發(fā)射巡天空間望遠(yuǎn)鏡，與空間站共軌長期獨立飛行，開展巡天觀測，短期停靠空間站進(jìn)行補給和維護(hù)升級。
周建平介紹，巡天望遠(yuǎn)鏡的分辨率和哈勃望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)，但巡天望遠(yuǎn)鏡的視場角要比哈勃望遠(yuǎn)鏡大300多倍，很多國際科學(xué)家非常感興趣。“我們一直在促進(jìn)這方面的工作，會開放科學(xué)設(shè)施，歡迎更多的科學(xué)家進(jìn)行合作?！?/p>
林西強說，對于其他國家的航天員進(jìn)入中國空間站、展開國際合作，中國持歡迎態(tài)度。相信在中國空間站完成建造、進(jìn)入運營與應(yīng)用發(fā)展階段后，大家將會看到其他國家的航天員參與中國空間站的飛行任務(wù)。
林西強表示，中國空間站的建成，將為開展包括航天員聯(lián)合飛行在內(nèi)的更廣泛的國際合作提供更好的平臺。目前，已經(jīng)有不少國家和地區(qū)提出了這方面的意愿。在航天員選拔訓(xùn)練方面的中外合作已經(jīng)開展。比如，中國航天員曾赴俄羅斯參與訓(xùn)練。再比如，神舟十三號航天員葉光富曾于2016年參加過歐空局組織的洞穴實驗，歐洲航天員也曾于2017年參加過中國組織的海上救生訓(xùn)練。
