中國(guó)空間站挺進(jìn)有人長(zhǎng)期駐留時(shí)代(筑夢(mèng)“太空之家”——中國(guó)空間站建設(shè)記(11))

本報(bào)記者 劉峣

《 人民日?qǐng)?bào)海外版 》( 2021年10月28日 第 09 版)

近日，神舟十三號(hào)載人飛船成功發(fā)射，并與中國(guó)空間站天和核心艙完成了徑向交會(huì)對(duì)接。3名中國(guó)航天員——翟志剛、王亞平和葉光富進(jìn)入核心艙，開(kāi)啟了為期6個(gè)月的太空生活。中國(guó)空間站迎來(lái)了“老家”來(lái)的第二批訪客，開(kāi)啟了有人長(zhǎng)期駐留時(shí)代。

轉(zhuǎn)眼間，神舟十三號(hào)任務(wù)已進(jìn)行了十日有余。在中國(guó)各地，夜空中“捕捉”空間站的蹤跡，成為眾多天文愛(ài)好者的新時(shí)尚。而在太空之上，中國(guó)航天員也將在駐留期間實(shí)施出艙活動(dòng)、空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)與技術(shù)試驗(yàn)等任務(wù)。

徑向交會(huì)對(duì)接跳起“太空華爾茲”

神舟十三號(hào)與天和核心艙的交會(huì)對(duì)接，是中國(guó)載人飛船在太空實(shí)施的首次徑向交會(huì)對(duì)接，即通過(guò)天和核心艙下方對(duì)接口與空間站進(jìn)行交會(huì)并對(duì)接。

為何要進(jìn)行徑向交會(huì)對(duì)接？北京航天飛行控制中心空間站任務(wù)總師孫軍說(shuō)，后期進(jìn)行航天員乘組輪換時(shí)，同時(shí)會(huì)有兩艘飛船對(duì)接空間站，而徑向交會(huì)對(duì)接能提高進(jìn)駐空間站的通道和手段。

此前，天舟二號(hào)、神舟十二號(hào)和天舟三號(hào)飛船均采用前向或后向?qū)印?duì)接時(shí)，核心艙和飛船“連成一條線”。而神舟十三號(hào)對(duì)接后，則與核心艙呈垂直狀態(tài)。目前，中國(guó)空間站實(shí)現(xiàn)了核心艙、2艘貨運(yùn)飛船、1艘載人飛船共4個(gè)飛行器組合體運(yùn)行。

據(jù)專家介紹，神舟飛船的發(fā)動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)和敏感器，都是專門為全方位與空間站對(duì)接而設(shè)計(jì)，只有神舟飛船能和空間站進(jìn)行徑向交會(huì)對(duì)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(huì)對(duì)接時(shí)，飛船有一個(gè)200米保持點(diǎn)，即使發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，飛船也能較長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的姿態(tài)和軌道。但徑向交會(huì)沒(méi)有穩(wěn)定的中途停泊點(diǎn)，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(huì)過(guò)程中，飛船要進(jìn)行由平飛轉(zhuǎn)豎飛等大范圍的姿態(tài)機(jī)動(dòng)。這對(duì)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(shí)別目標(biāo)和不被復(fù)雜光照變化干擾的能力。

神舟十三號(hào)徑向交會(huì)對(duì)接整個(gè)過(guò)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(lái)空間站載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)中，徑向交會(huì)和前向交會(huì)將交替使用。

首次徑向交會(huì)對(duì)接順利實(shí)施，離不開(kāi)中國(guó)航天科技集團(tuán)五院神舟飛船研制團(tuán)隊(duì)數(shù)年的技術(shù)攻關(guān)和地面實(shí)驗(yàn)。為適應(yīng)空間站組合體不同構(gòu)型及來(lái)訪航天器不同停靠狀態(tài)，研制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了新的交會(huì)路徑和繞飛模式，增加了繞飛、快速交會(huì)對(duì)接、徑向交會(huì)對(duì)接各項(xiàng)功能。1個(gè)多月前，神舟十二號(hào)與空間站組合體完成了繞飛及徑向交會(huì)試驗(yàn)，為神舟十三號(hào)任務(wù)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

機(jī)械臂任務(wù)升級(jí) “太空課堂”繼續(xù)開(kāi)啟

在神舟十二號(hào)任務(wù)中，“全能”的核心艙機(jī)械臂成為各界關(guān)注的熱點(diǎn)。通過(guò)兩次出艙活動(dòng)，神舟十二號(hào)任務(wù)首次檢驗(yàn)了航天員與機(jī)械臂協(xié)同工作的能力及出艙活動(dòng)相關(guān)支持設(shè)備的可靠性與安全性。

神舟十三號(hào)任務(wù)中，機(jī)械臂依舊是任務(wù)的“主角”之一。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)說(shuō)，神舟十三號(hào)任務(wù)的主要目的包括開(kāi)展機(jī)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(yàn)；進(jìn)行2-3次出艙活動(dòng)，安裝大小機(jī)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(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平表示，未來(lái)機(jī)械臂所承擔(dān)的任務(wù)會(huì)更復(fù)雜。例如空間站建好后，如果需要將核心艙的太陽(yáng)能帆板收起來(lái)，就需要航天員與機(jī)械臂的協(xié)同。

神舟十三號(hào)是中國(guó)迄今為止時(shí)間最長(zhǎng)的一次載人飛行，將首次考核并驗(yàn)證空間站任務(wù)航天員長(zhǎng)期在軌駐留能力。林西強(qiáng)說(shuō)，在軌駐留6個(gè)月，是空間站運(yùn)營(yíng)期間航天員乘組常態(tài)化駐留周期。

為此，神舟十三號(hào)任務(wù)將進(jìn)一步驗(yàn)證航天員在軌駐留6個(gè)月的健康、生活和工作保障技術(shù)。林西強(qiáng)說(shuō)，神舟十三號(hào)任務(wù)將針對(duì)不同時(shí)期、不同個(gè)體的身心特點(diǎn)，每月對(duì)航天員健康狀態(tài)進(jìn)行全面評(píng)估。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，適時(shí)調(diào)整航天員失重防護(hù)鍛煉項(xiàng)目、航天員營(yíng)養(yǎng)配餐方案以及心理支持活動(dòng)等。同時(shí)，針對(duì)女航天員參加飛行任務(wù)，重點(diǎn)從生活保障、健康保障等方面進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，確保女航天員長(zhǎng)期飛行、健康生活、高效工作。

在太空中開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)，也是空間站的主要使命之一。神舟十三號(hào)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(yàn)與應(yīng)用。可以預(yù)見(jiàn)，中國(guó)空間站在接下來(lái)的工作當(dāng)中，有望獲得大量來(lái)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(hào)任務(wù)中。航天員王亞平曾進(jìn)行了一場(chǎng)別開(kāi)生面的“太空授課”，全國(guó)6000萬(wàn)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(hào)進(jìn)入空間站，王亞平將繼續(xù)開(kāi)課。

林西強(qiáng)說(shuō)，空間站作為國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室，蘊(yùn)含著得天獨(dú)厚、極為豐富的科普教育資源。中國(guó)空間站不僅是全球科學(xué)家開(kāi)展空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間應(yīng)用的研究平臺(tái)，而且是鼓勵(lì)青少年熱愛(ài)航天、參與探索、追求科學(xué)的實(shí)踐平臺(tái)。為此，此次任務(wù)策劃了更加形式多樣的科普教育活動(dòng)。

明年年底前完成空間站三艙組合體建造

神舟十三號(hào)任務(wù)是空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)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(guó)載人航天工程將全面轉(zhuǎn)入空間站建造階段。

林西強(qiáng)介紹，空間站建造階段共規(guī)劃實(shí)施6次飛行任務(wù)——首先發(fā)射天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船，運(yùn)送補(bǔ)給物資，為隨后實(shí)施的神舟十四號(hào)載人飛行任務(wù)做準(zhǔn)備；神舟十四號(hào)乘組在軌駐留期間，將先后發(fā)射問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，與天和核心艙對(duì)接，進(jìn)行艙段轉(zhuǎn)位。

2022年底前，中國(guó)將完成空間站三艙組合體建造，隨后實(shí)施天舟五號(hào)貨運(yùn)補(bǔ)給和神舟十五號(hào)載人飛行任務(wù)。神舟十五號(hào)乘組將與神舟十四號(hào)乘組開(kāi)展在軌輪換。對(duì)空間站狀態(tài)進(jìn)行全面評(píng)估后，將轉(zhuǎn)入空間站應(yīng)用與發(fā)展階段。

后續(xù)，中國(guó)還將擇機(jī)發(fā)射巡天空間望遠(yuǎn)鏡，與空間站共軌長(zhǎng)期獨(dú)立飛行，開(kāi)展巡天觀測(cè)，短期停靠空間站進(jìn)行補(bǔ)給和維護(hù)升級(jí)。

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(chǎng)角要比哈勃望遠(yuǎn)鏡大300多倍，很多國(guó)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(huì)開(kāi)放科學(xué)設(shè)施，歡迎更多的科學(xué)家進(jìn)行合作。”

林西強(qiáng)說(shuō)，對(duì)于其他國(guó)家的航天員進(jìn)入中國(guó)空間站、展開(kāi)國(guó)際合作，中國(guó)持歡迎態(tài)度。相信在中國(guó)空間站完成建造、進(jìn)入運(yùn)營(yíng)與應(yīng)用發(fā)展階段后，大家將會(huì)看到其他國(guó)家的航天員參與中國(guó)空間站的飛行任務(wù)。

林西強(qiáng)表示，中國(guó)空間站的建成，將為開(kāi)展包括航天員聯(lián)合飛行在內(nèi)的更廣泛的國(guó)際合作提供更好的平臺(tái)。目前，已經(jīng)有不少國(guó)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(kāi)展。比如，中國(guó)航天員曾赴俄羅斯參與訓(xùn)練。再比如，神舟十三號(hào)航天員葉光富曾于2016年參加過(guò)歐空局組織的洞穴實(shí)驗(yàn)，歐洲航天員也曾于2017年參加過(guò)中國(guó)組織的海上救生訓(xùn)練。