4月25日20時59分,搭載神舟十八號載人飛船的長征二號F遙十八運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射,約10分鐘后,神舟十八號載人飛船與火箭成功分離,進(jìn)入預(yù)定軌道。2024年度我國首次載人發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。
這次任務(wù)是我國載人航天工程進(jìn)入空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的第三次載人飛行任務(wù),是工程立項(xiàng)實(shí)施以來的第三十二次發(fā)射任務(wù)。本次任務(wù)具有什么特點(diǎn)?飛船和火箭進(jìn)行了哪些技術(shù)改進(jìn)?將開展哪些新的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)?
主電源儲能電池從鎘鎳電池到鋰離子電池,飛船技術(shù)逐步迭代升級
作為航天員實(shí)現(xiàn)天地往返的“生命之舟”,神舟系列載人飛船的技術(shù)日臻成熟、性能愈發(fā)優(yōu)越。精益求精是航天人堅(jiān)持的準(zhǔn)則。通過技術(shù)局部提升,飛船逐步迭代升級,航天員才能持續(xù)“感覺良好”。
電源分系統(tǒng)是神舟飛船眾多分系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的系統(tǒng)之一。無論是為整船飛行提供電能的主電源、確保航天員安全的應(yīng)急電源、為返回艙提供電能的返回著陸電源,還是為軌道艙和返回艙提供火工控制能源的火工品電源等,都可以被稱為飛船的“心臟”。
相較于神舟十六號載人飛船和神舟十七號載人飛船,神舟十八號載人飛船的電池容量更大、系統(tǒng)可靠性更高,能更好支持載人飛行任務(wù)。據(jù)介紹,在神舟十八號載人飛船上,主電源儲能電池由鎘鎳電池改成了鋰離子電池。
此前,鋰離子電池已成功在中國空間站、貨運(yùn)飛船等航天器上應(yīng)用,安全性可靠性已得到廣泛驗(yàn)證;鋰離子電池的比能量更高、循環(huán)壽命更長、高倍率充電更佳,而且能為整船減重50公斤左右。鋰離子電池的充電方式亦有創(chuàng)新。研發(fā)人員采用了全硬件的充電控制方式,安全冗余采用三重冗余控制方式,每一種均可獨(dú)立開展工作且互為備份,相當(dāng)于為電池安全上了“三重保險”。
神舟飛船還有不少改進(jìn)之處。神舟十八號載人飛船安裝的儀表控制器應(yīng)用軟件,發(fā)揮著“智慧助手”的重要作用。飛船各分系統(tǒng)運(yùn)行時,會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)匯集至數(shù)管分系統(tǒng)。儀表控制器應(yīng)用軟件能將這些復(fù)雜的參數(shù)加以轉(zhuǎn)換,變成航天員能夠直觀識別和操作的內(nèi)容,并在儀表上清晰地顯示出來,有助于提高航天員執(zhí)行任務(wù)的效率。
長征二號F火箭發(fā)射場流程已由空間站建造初期的49天縮減到30天
有著“神箭”美譽(yù)、托舉神舟飛船順利進(jìn)入太空的長征二號F火箭,也進(jìn)行了技術(shù)優(yōu)化和改進(jìn)。
中國航天科技集團(tuán)一院專家表示,目前長征二號F遙十八運(yùn)載火箭的可靠性評估值,已從0.9896提升至0.9903,安全性評估值達(dá)0.99996??此莆⑿〉臄?shù)字變動,背后是研發(fā)團(tuán)隊(duì)對火箭更高安全水準(zhǔn)的不懈追求。
與長征二號F遙十七運(yùn)載火箭相比,長征二號F遙十八運(yùn)載火箭進(jìn)行了32項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)改進(jìn),涉及火箭產(chǎn)品和地面設(shè)備等多個方面。
研制團(tuán)隊(duì)還不斷探索發(fā)射場流程優(yōu)化,切實(shí)提升火箭零配組件的生產(chǎn)效率、裝配效率以及測試效率。
例如,在火箭扣罩廠房里,之前操作人員需要乘坐升降車上下移動,在縱向分離面上,自上而下連接解鎖機(jī)構(gòu),使兩個火箭半罩“合二為一”。啟用新的合罩操作平臺后,操作臺由單層升級為四層,實(shí)現(xiàn)了并行操作,合罩時間由12個小時縮短為8個小時,合罩效率提升30%。
如今,長征二號F火箭發(fā)射場流程已由空間站建造初期的49天縮減到30天。
除了飛船與火箭,各分系統(tǒng)都在持續(xù)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化,在細(xì)節(jié)上不斷追求完美。
神舟十八號載人飛船順利入軌后,與空間站核心艙實(shí)施徑向交會對接。這也是繼神舟十六號載人飛行任務(wù)之后,我國在空間站應(yīng)用與發(fā)展階段第二次實(shí)施徑向交會對接,標(biāo)志著我國自主研發(fā)的空間交會對接制導(dǎo)導(dǎo)航與控制技術(shù)的進(jìn)一步成熟。
交會對接中,由中國航天科工集團(tuán)自主研制的高精度加速度計(jì)組合發(fā)揮著重要作用,它是載人飛船在交會對接階段的專用慣性測量設(shè)備,能夠在微重力環(huán)境下精準(zhǔn)測量加速度,將飛船在太空中產(chǎn)生的極其微弱加速度轉(zhuǎn)換為電流信號,并精確“翻譯”成飛船控制系統(tǒng)“聽得懂”的頻率信號,幫助飛船把握速度、位置的毫厘變化,為飛船在軌運(yùn)行和交會對接提供必需的實(shí)時數(shù)據(jù)。
為了打造舒適的艙內(nèi)環(huán)境,神舟十八號載人飛船上安裝配備了中國電科集團(tuán)研制的各類傳感器。這些傳感器能夠?qū)崟r測量各系統(tǒng)內(nèi)的壓力、溫度、濕度、氣體、生理等信號,以此判斷艙內(nèi)的環(huán)境參數(shù)并隨時調(diào)整,更好保障航天員生理安全和工作任務(wù)的順利開展。
我國空間站將構(gòu)建空間水生生態(tài)系統(tǒng),開展各具特色的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)
本次神舟十八號乘組執(zhí)行任務(wù)期間,將開展各具特色的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
隨神舟十八號載人飛船上行的,包括“空間先進(jìn)水生生保系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”“微重力環(huán)境調(diào)控植物干細(xì)胞功能和結(jié)構(gòu)的分子網(wǎng)絡(luò)研究”“蛋白與核酸共起源及密碼子起源的分子進(jìn)化研究”“空間用固液復(fù)合潤滑材料的設(shè)計(jì)、界面作用機(jī)理及艙外驗(yàn)證”等4項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。上行樣品及裝置總重量約35公斤。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員倉懷興介紹了這些空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本情況。首先,我國空間站內(nèi)將構(gòu)建小型水生生態(tài)系統(tǒng)。由中國科學(xué)院水生生物研究所、上海技術(shù)物理研究所承擔(dān)的“空間先進(jìn)水生生保系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目,將在軌搭建一個由斑馬魚和金魚藻組成的小型水生生態(tài)系統(tǒng),研究空間環(huán)境對魚類生長發(fā)育、生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行與物質(zhì)循環(huán)的影響。此外,還要解析空間環(huán)境對脊椎動物生長發(fā)育與行為的影響,為空間密閉生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)研究提供理論支撐。
其次,將在太空中探究植物干細(xì)胞微重力影響。由中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所和北京大學(xué)承擔(dān)的“微重力環(huán)境調(diào)控植物干細(xì)胞功能和結(jié)構(gòu)的分子網(wǎng)絡(luò)研究”項(xiàng)目,以模式植物擬南芥的植物莖尖干細(xì)胞為研究對象,解析植物在空間微重力環(huán)境中干細(xì)胞形態(tài)功能與基因表達(dá)的變化,為定向設(shè)計(jì)適應(yīng)太空環(huán)境的空間作物提供理論支撐。本項(xiàng)目上行了100余粒擬南芥種子,將在空間站進(jìn)行為期4周左右的培育生長,后由航天員進(jìn)行植株采集,并在零下80攝氏度冷凍固定,最后隨神舟飛船返回,交付科學(xué)家開展地面研究。
另一方面,還要探尋生命起源的分子密碼。廈門大學(xué)等高校院所的科研團(tuán)隊(duì)利用空間站長期微重力環(huán)境,開展“蛋白與核酸共起源及密碼子起源的分子進(jìn)化研究”項(xiàng)目,從分子水平上探究基本生化反應(yīng)對微重力環(huán)境的響應(yīng)特點(diǎn),將為生命的化學(xué)起源中蛋白核酸共起源理論體系提供重要的科學(xué)依據(jù)。
此外,還將在太空中進(jìn)行摩擦學(xué)領(lǐng)域的研究。由中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所承擔(dān)的“空間用固液復(fù)合潤滑材料的設(shè)計(jì)、界面作用機(jī)理及艙外驗(yàn)證”項(xiàng)目,設(shè)計(jì)開發(fā)了有關(guān)材料,期望在嚴(yán)苛的空間環(huán)境中實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動的“超潤滑”或近零磨損,在科學(xué)上揭示潤滑材料在真實(shí)空間環(huán)境中的潤滑演變過程和損傷機(jī)制等。本項(xiàng)目上行了球盤、軸承摩擦測試樣品和靜態(tài)艙外暴露樣品共20余件,經(jīng)過半年左右的艙外暴露試驗(yàn)后,會隨神舟飛船返回,并交付科學(xué)家進(jìn)行地面研究。
《 人民日報 》( 2024年04月26日 11 版)
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