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神舟十二号发射,中国载人航天迈入新篇章!

科普中国网    2021-06-18 15:16

2021年6月17日,中国酒泉卫星发射中心,搭载着聂海胜、刘伯明和汤洪波三名航天员的神舟十二号飞船,由“神箭”长征2F火箭顺利发射升空。6小时后,飞船将采用自主快速交会对接模式,与已经在轨的天宫空间站“天和”核心舱对接,这也将创造我国载人航天历史上最快载人对接记录。

一、中国载人航天全面进入第三阶段

载人航天是人类航天技术的“皇冠上的明珠”,也是人类迈出地球摇篮的必备技术。由于要运输相对无人飞行器而言极度脆弱的人类身体进入环境恶劣的太空,相对于普通航天工程,载人航天不仅需要增加载人运载火箭、载人飞船、货运飞船、航天员训练和着陆回收等高难度分系统,整个系统还会变成可以用“木桶桶底”理论适用的环节:只要有任何一个环节出问题,桶里的水都会彻底漏光,导致彻底失败。因此,载人航天技术的门槛极高。人类进入航天时代60余年来,仅有苏联/俄罗斯、美国和中国掌握了独立自主的载人航天技术。

然而,中国取得这一切成果并非易事,需要从筚路蓝缕的起点阶段默默耕耘。中国载人航天自1992年9月21日开启以来(“921”工程),先后规划了三大发展阶段:

第一阶段,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验,神舟一号至六号等任务已实现这个目标;

第二阶段,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题,神舟七号至十一号、天舟一号、天宫一号和二号等任务已实现这个目标;

第三阶段,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。这一步计划的实现是载人航天发展近30年来的最核心目标:中国要建立一座“天上宫阙”(天宫空间站),让“天神”(航天员)长期驻留。

建造天宫需要长征家族三大主力一起上阵。长征二号F负责发射8吨级的神舟载人飞船,长征七号负责发射13.5吨级的天舟货运飞船,长征五号B负责发射22.5吨级的天宫核心舱和实验舱(图源:中国载人航天办公室)

建造天宫的难度远超以往,它具备三个核心部分:空间站核心与实验舱段、载人飞船和货运飞船。它们不仅功能、尺寸、重量完全不同,还需要搭配完全不同的运载火箭和发射场系统等。2021年4月29日,天宫空间站核心舱“天和”顺利升空;5月29日,天舟二号货运飞船顺利升空,二者对接后开始等待载人飞船的到来,即今天发射的神舟十二号。这也标志着,天宫正式进入载人驻留运营状态。

二、神舟十二,四大特点支撑新阶段发展

神舟十二号飞行任务的执行,距离神舟十一号已有5年之久。经过这几年的蛰伏和发展,新的神舟十二号飞行任务将通过四大特点,满足未来中国空间站常态化运营下的更高需求。

1.飞船性能大幅提高。神舟十二载人飞船增加了自助快速交会对接功能,这将大大缩短航天员在对接空间前的等待时间。在天宫一号和二号飞行期间,对接的神舟九号、十号和十一号飞船都需要在发射后在轨等待两天左右,期间不断调整轨道才达到最佳对接状态,而快速交会对接模式下,仅需6小时左右即可完成。考虑到未来空间站积木式布局和对接口位置,它还能实现径向对接。它在再入返回控制方面进行了一定提升,首次启动应急救援模式,更加安全可靠。

2.长期驻留保障能力大幅提高。神舟十一号飞行任务曾经创造了33天在轨工作时间记录,但这对于长期伴飞天宫空间站并不够。在设计方面,神舟十二号的飞行寿命大幅增加到180天,足够实现未来空间站稳定运行阶段半年一次的航天员轮换频率。这意味着再生资源回收复用、生命维持系统和航天员健康管理等方面,都进行了大幅提升。

3.在轨作业难度更大。在三个月内,神舟十二飞行任务要进行至少两次出舱行走,期间需要使用核心舱所携带的机械臂作业,时间长达数小时,整体难度远超神舟七号执行飞行

4.首次在载人航天中启用东风着陆场。在此前任务中,位于内蒙古中部的四子王旗一直作为主要着陆场,而这次任务将首次测试载人任务着陆位于内蒙古西部的东风着陆场,这里距离发射场更近,在发射阶段应急着陆能力更强,是我国新一代载人飞船试验船的着陆地。这次在载人航天中全面启用,将为未来常态化应用打下重要基础。

三、聂海胜三入太空,功勋航天员传帮带

作为任务的焦点,三名进入太空的航天员颇受关注。其中,“英雄航天员”、航天员大队大队长聂海胜已经是第三次进入太空,他今年已经57岁。作为1998年选拔出的中国首批航天员,他在过去23年内见证了中国载人航天事业的快速发展。聂海胜参与的三次飞行任务,也恰好是三个阶段的最好见证:2005年,神舟六号飞行任务中,他和费俊龙实现了首次多人太空飞行;2013年,神舟十号飞行任务中,实现了多人对接空间实验室并中期生存;如今,他又将见证天宫空间站的运行。

刘伯明已经是二次升空,早在2008年的神舟七号任务中,他配合翟志刚共同完成了中国首次太空出舱行走,这是载人航天技术的一个重大突破。作为我国第二批航天员的汤洪波,将进行首次飞行任务,逐渐接过首批航天员打下的重要基础。

四、空间站时代,中国载人航天将迎来跨越式发展

按照计划,整个天宫空间站建设将包括11次任务:三次长征五号B火箭发射核心舱和两个实验舱,四次长征二F火箭发射四艘神舟飞船,四次长征七号火箭发射天舟飞船,预计于2022年天宫空间站将正式建成。这将是两个发射基地、三型长征火箭和十一个航天器共同建设的结果。

于此同时,颠覆性的新一代载人飞船也在快速发展中,它已经于2020年5月5日长征五号B火箭首飞中测试并取得圆满成功。相比较三舱段(推进舱,轨道舱和返回舱)、一次性、最大运力3人、寿命相对较短的神舟飞船,它将使用两个舱段(推进舱、返回舱)、可复用、最大运力7人、寿命大幅增加到2-3年。由于崭新的设计和隔热、防辐射、结构强度等多方面的大幅提高,它也能飞离地球进行更加复杂的深空探测任务,是能让中国航天员走向“星辰大海”的国之重器。

未来随着最重可达21.6吨的新一代载人飞船投入使用,运力在8.6吨级的长征二号F火箭能力也将无法应对,我们还需要新一代载人火箭。在2018年举办的第十二届中国国际航空航天博览会(简称珠海航展),它也崭露头角,它起飞重量约2000吨,大大超过长征二号F的464吨,可将近70吨有效载荷送入近地轨道,甚至运送25吨有效载荷进入地月转移轨道。模块化设计允许它根据任务需求提供不同运力选项,这也将成为未来中国载人航天的重要主力火箭。

载人航天工程建设29年来,中国航天人用长征、神舟、天舟、天宫等一系列浪漫名词,搭起了沟通天与地的“天梯”,让“天神”们入住“天宫”。这一切辉煌与瞩目成就,离不开千千万万默默在背后耕耘的航天人们。今天,感谢他们!

 

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责任编辑: 4126TJ

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人家也是有底线的啦~
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