神舟十四號(hào)載人飛船將創(chuàng)多個(gè)“首次”
任務(wù)期間完成天宮空間站建造 建成國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室
□ 本報(bào)記者 廉穎婷
6月6日11時(shí)9分,已進(jìn)駐空間站天和核心艙的神舟十四號(hào)載人飛船任務(wù)航天員乘組,成功開(kāi)啟天舟四號(hào)貨物艙艙門(mén)。12時(shí)19分,陳冬、劉洋、蔡旭哲3名航天員順利進(jìn)入天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船。
6月5日10時(shí)44分,搭載神舟十四號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十四運(yùn)載火箭(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“長(zhǎng)二F遙十四火箭”)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。
在此次飛行任務(wù)中,由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司五院研制的神舟十四號(hào)載人飛船,將創(chuàng)下多個(gè)“首次”:
是中國(guó)空間站任務(wù)轉(zhuǎn)入建造階段后的首次載人任務(wù)。
飛船與空間站在軌運(yùn)行期間,將首次迎來(lái)其他航天器——問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙、天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船、神舟十五號(hào)載人飛船。
將在太空迎來(lái)神舟十五號(hào)載人飛船對(duì)接空間站,首次實(shí)現(xiàn)兩艘載人飛船同時(shí)在軌。
首次實(shí)現(xiàn)航天員乘組在軌輪換。
神舟十四號(hào)載人飛船與神舟十五號(hào)載人飛船航天員乘組將同時(shí)在軌駐留,6名中國(guó)航天員齊聚太空。
在軌期間航天員面臨諸多挑戰(zhàn)
據(jù)中國(guó)載人航天工程新聞發(fā)言人、中國(guó)載人航天工程辦公室副主任林西強(qiáng)介紹,神舟十四號(hào)飛行任務(wù)是我國(guó)空間站建造階段第一次載人飛行任務(wù),任務(wù)期間將全面完成以天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙為基本構(gòu)型的天宮空間站建造,建成國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室。
具體講,神舟十四號(hào)航天員乘組將和地面配合完成兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙與核心艙的交會(huì)對(duì)接和轉(zhuǎn)位;首次進(jìn)駐問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙,建立載人環(huán)境;配合地面開(kāi)展兩艙組合體、三艙組合體、大小機(jī)械臂、氣閘艙出艙等相關(guān)功能的測(cè)試工作;首次利用位于問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙實(shí)施2到3次出艙活動(dòng);完成問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙十余個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜解鎖、安裝;繼續(xù)開(kāi)展“天宮課堂”太空授課及其他公益活動(dòng)。
除此之外,神舟十四號(hào)航天員乘組還將開(kāi)展在軌健康監(jiān)測(cè)與檢查、防護(hù)鍛煉、在軌訓(xùn)練與演練,以及大量空間站平臺(tái)巡檢測(cè)試、設(shè)備維護(hù)、維修驗(yàn)證、物資管理和站務(wù)管理等工作。
“在軌期間,航天員乘組將面臨構(gòu)型多(其間經(jīng)歷9種組合體構(gòu)型),狀態(tài)新(要操控小機(jī)械臂和組合臂、從問(wèn)天艙氣閘艙實(shí)施出艙),任務(wù)密(實(shí)施5次交會(huì)對(duì)接、3次分離撤離、2次轉(zhuǎn)位、2到3次出艙,各次任務(wù)環(huán)環(huán)相扣)等挑戰(zhàn),對(duì)乘組執(zhí)行任務(wù)能力提出很高要求?!绷治鲝?qiáng)說(shuō)。
實(shí)驗(yàn)艙將開(kāi)展哪些實(shí)(試)驗(yàn)項(xiàng)目
林西強(qiáng)表示,作為國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室,中國(guó)空間站艙內(nèi)可以部署25臺(tái)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜,每臺(tái)實(shí)驗(yàn)柜都是一個(gè)小型的太空實(shí)驗(yàn)室,可以支持開(kāi)展單學(xué)科或多學(xué)科交叉的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn),整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
其中,問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙主要面向空間生命科學(xué)研究,配置了生命生態(tài)、生物技術(shù)和變重力科學(xué)等實(shí)驗(yàn)柜,能夠支持開(kāi)展多種類(lèi)植物、動(dòng)物、微生物等在空間條件下的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳、衰老等響應(yīng)機(jī)理研究,以及密閉生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究,并通過(guò)可見(jiàn)光、熒光、顯微成像等多種在線檢測(cè)手段,支持分子、細(xì)胞、組織、器官等多層次生物實(shí)驗(yàn)研究,還能提供0.01g至2g的變重力模擬,支持開(kāi)展不同重力條件下生物體生長(zhǎng)機(jī)理的對(duì)比研究。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙主要面向微重力科學(xué)研究,配置了流體物理、材料科學(xué)、燃燒科學(xué)、基礎(chǔ)物理以及航天技術(shù)試驗(yàn)等多學(xué)科方向的實(shí)驗(yàn)柜,支持開(kāi)展重力掩蓋下的多相流與相變傳熱、基礎(chǔ)燃燒過(guò)程、材料凝固機(jī)理等物質(zhì)本質(zhì)規(guī)律研究以及超冷原子物理等前沿實(shí)驗(yàn)研究。同時(shí),在天宮二號(hào)空間冷原子鐘的基礎(chǔ)上,將建立世界上第一套由氫鐘、銣鐘、光鐘組成的空間冷原子鐘組,構(gòu)成在太空中頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度最高的時(shí)間頻率系統(tǒng),開(kāi)展引力紅移、精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)測(cè)量等前沿的科學(xué)研究。
此外,還在艙外安排了材料艙外暴露試驗(yàn)裝置和元器件與組件艙外通用試驗(yàn)裝置,用于開(kāi)展艙外實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。后續(xù),還將發(fā)射與空間站共軌飛行的巡天空間望遠(yuǎn)鏡研究設(shè)施,開(kāi)展廣域巡天觀測(cè)。
針對(duì)上述艙內(nèi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜、艙外試驗(yàn)裝置和巡天空間望遠(yuǎn)鏡,在空間站建造階段,共安排了近百項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目。
航天員專(zhuān)屬列車(chē)三宗“最”
作為航天員專(zhuān)屬列車(chē),中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司所屬中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“火箭院”)研制的長(zhǎng)二F遙十四火箭有三宗“最”。
“站崗”時(shí)間最長(zhǎng)。據(jù)火箭院長(zhǎng)二F火箭總體主任設(shè)計(jì)師常武權(quán)介紹,自執(zhí)行“神十二”任務(wù)起,長(zhǎng)二F運(yùn)載火箭采取“發(fā)射1發(fā)、備份1發(fā)”及“滾動(dòng)備份”的發(fā)射模式。此次發(fā)射的長(zhǎng)二F遙十四火箭,就是“神十三”任務(wù)的應(yīng)急救援火箭。隨著4月16日神舟十三號(hào)飛行任務(wù)乘組成功返回,長(zhǎng)二F遙十四火箭也結(jié)束了應(yīng)急救援值班任務(wù),由應(yīng)急狀態(tài)轉(zhuǎn)入正常任務(wù)狀態(tài),再加上發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間,長(zhǎng)二F遙十四火箭站立時(shí)長(zhǎng)達(dá)到近10個(gè)月。
可靠性最高。為進(jìn)一步提升火箭可靠性,消除薄弱環(huán)節(jié),研制人員不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。當(dāng)火箭的可靠性越來(lái)越接近1的時(shí)候,小數(shù)點(diǎn)后每一個(gè)數(shù)字的微小變化,實(shí)現(xiàn)起來(lái)都無(wú)比艱辛?;鸺洪L(zhǎng)二F火箭總體副主任設(shè)計(jì)師秦曈說(shuō):“在可靠性已經(jīng)相當(dāng)高的情況下,再提升,難度可想而知。”最終,團(tuán)隊(duì)將長(zhǎng)二F遙十四火箭的可靠性從指標(biāo)要求的0.97提升到0.9894,靠逃逸系統(tǒng)保障的航天員安全性評(píng)估值已達(dá)0.99996。
載荷最珍貴。“其他火箭的載荷再貴重都有價(jià),長(zhǎng)二F火箭的載荷是航天員,他們的生命是無(wú)價(jià)的?!被鸺洪L(zhǎng)二F火箭總設(shè)計(jì)師容易說(shuō)。為保障航天員的生命安全,長(zhǎng)二F火箭專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了逃逸系統(tǒng),假如火箭突發(fā)意外情況,逃逸系統(tǒng)啟動(dòng),逃逸飛行器像“拔蘿卜”一樣帶著返回艙飛離故障火箭。返回艙與逃逸飛行器分離后,打開(kāi)降落傘,緩慢降落到地面?!拔覀儼凑兆罡叩臉?biāo)準(zhǔn)、最嚴(yán)的質(zhì)量來(lái)研制逃逸火箭,它凝結(jié)著幾代航天人的心血,但是永遠(yuǎn)不要讓這個(gè)功能啟用是每個(gè)航天人的心愿,這就意味著我們的火箭能夠永葆成功。”火箭院長(zhǎng)二F火箭故檢軟件設(shè)計(jì)師錢(qián)航說(shuō)。
確保航天員“通行感覺(jué)良好”
由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司八院研制的對(duì)接機(jī)構(gòu),為航天員入住空間站搭建了一條安全可靠的“生命通道”。
飛船與空間站交會(huì)對(duì)接成功后,從飛船進(jìn)入空間站,并非像我們走進(jìn)家門(mén)一樣簡(jiǎn)單容易。穩(wěn)穩(wěn)??靠臻g站后,航天員首先要打開(kāi)神舟十四號(hào)飛船返回艙艙門(mén),來(lái)到飛船軌道艙艙門(mén)前。此時(shí),軌道艙的前端主動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)和核心艙的被動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)之間,已經(jīng)形成了一條直徑80公分、長(zhǎng)約1米的通道,這就是航天員進(jìn)入空間站的“門(mén)廊”,在這里,航天員可以有足夠的空間取出“鑰匙”,打開(kāi)通往核心艙的雙重保險(xiǎn)門(mén)。
在對(duì)接機(jī)構(gòu)研制之初,設(shè)計(jì)師對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)采用了異體同構(gòu)周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu)。這種對(duì)接機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)接面直徑較大、對(duì)接后通道暢通,同時(shí)適應(yīng)性強(qiáng)、承載能力大,可以適應(yīng)各種噸位的航天器對(duì)接,但卻存在重量大、構(gòu)造復(fù)雜,許多纜線、組件、管路等都必須安裝在對(duì)接機(jī)構(gòu)的周邊的問(wèn)題,這給設(shè)計(jì)和裝配工作帶來(lái)一定挑戰(zhàn)。
為給航天員創(chuàng)造一個(gè)進(jìn)出自如的空間,設(shè)計(jì)師對(duì)安裝在對(duì)接機(jī)構(gòu)上的產(chǎn)品進(jìn)行了集成設(shè)計(jì),并參照人機(jī)工效學(xué)等,最終給航天員搭建了一個(gè)直徑達(dá)80公分的圓形通道,相當(dāng)于正常房間門(mén)的寬度。不僅如此,設(shè)計(jì)師還在地面進(jìn)行各類(lèi)模擬實(shí)驗(yàn),其中一項(xiàng)就是按照航天員體型最大包絡(luò),請(qǐng)一位身高1.8米、體重80多公斤的設(shè)計(jì)師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)穿越人機(jī)工效評(píng)價(jià),確保航天員“通行感覺(jué)良好”。
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