神舟十四號載人飛船將創(chuàng)多個“首次”

　　任務(wù)期間完成天宮空間站建造 建成國家太空實(shí)驗室

　　□　本報記者 廉穎婷

　　6月6日11時9分，已進(jìn)駐空間站天和核心艙的神舟十四號載人飛船任務(wù)航太員乘組，成功開啟天舟四號貨物艙艙門。12時19分，陳冬、劉洋、蔡旭哲3名航太員順利進(jìn)入天舟四號貨運(yùn)飛船。

　　6月5日10時44分，搭載神舟十四號載人飛船的長征二號F遙十四運(yùn)載火箭(以下簡稱“長二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，由中國航太科技集團(tuán)有限公司五院研製的神舟十四號載人飛船，將創(chuàng)下多個“首次”：

　　是中國空間站任務(wù)轉(zhuǎn)入建造階段後的首次載人任務(wù)。

　　飛船與空間站在軌運(yùn)作期間，將首次迎來其他航太器——問天實(shí)驗艙、夢天實(shí)驗艙、天舟五號貨運(yùn)飛船、神舟十五號載人飛船。

　　將在太空迎來神舟十五號載人飛船對接空間站，首次實(shí)現(xiàn)兩艘載人飛船同時在軌。

　　首次實(shí)現(xiàn)航太員乘組在軌輪換。

　　神舟十四號載人飛船與神舟十五號載人飛船航太員乘組將同時在軌駐留，6名中國航太員齊聚太空。

　　在軌期間航太員面臨諸多挑戰(zhàn)

　　據(jù)中國載人航太工程新聞發(fā)言人、中國載人航太工程辦公室副主任林西強(qiáng)介紹，神舟十四號飛行任務(wù)是我國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、問天實(shí)驗艙和夢天實(shí)驗艙為基本構(gòu)型的天宮空間站建造，建成國家太空實(shí)驗室。

　　具體講，神舟十四號航太員乘組將和地面配合完成兩個實(shí)驗艙與核心艙的交會對接和轉(zhuǎn)位；首次進(jìn)駐問天實(shí)驗艙和夢天實(shí)驗艙，建立載人環(huán)境；配合地面開展兩艙組合體、三艙組合體、大小機(jī)械臂、氣閘艙出艙等相關(guān)功能的測試工作；首次利用位於問天實(shí)驗艙的氣閘艙實(shí)施2到3次出艙活動；完成問天實(shí)驗艙和夢天實(shí)驗艙十余個科學(xué)實(shí)驗機(jī)櫃解鎖、安裝；繼續(xù)開展“天宮課堂”太空授課及其他公益活動。

　　除此之外，神舟十四號航太員乘組還將開展在軌健康監(jiān)測與檢查、防護(hù)鍛鍊、在軌訓(xùn)練與演練，以及大量空間站平臺巡檢測試、設(shè)備維護(hù)、維修驗證、物資管理和站務(wù)管理等工作。

　　“在軌期間，航太員乘組將面臨構(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、從問天艙氣閘艙實(shí)施出艙)，任務(wù)密(實(shí)施5次交會對接、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)，對乘組執(zhí)行任務(wù)能力提出很高要求。”林西強(qiáng)説。

　　實(shí)驗艙將開展哪些實(shí)(試)驗項目

　　林西強(qiáng)表示，作為國家太空實(shí)驗室，中國空間站艙內(nèi)可以部署25臺科學(xué)實(shí)驗櫃，每臺實(shí)驗櫃都是一個小型的太空實(shí)驗室，可以支援開展單學(xué)科或多學(xué)科交叉的空間科學(xué)實(shí)驗，整體達(dá)到國際先進(jìn)水準(zhǔn)。

　　其中，問天實(shí)驗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)驗櫃，能夠支援開展多種類植物、動物、微生物等在空間條件下的生長、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)驗研究，並通過可見光、熒光、顯微成像等多種線上檢測手段，支援分子、細(xì)胞、組織、器官等多層次生物實(shí)驗研究，還能提供0.01g至2g的變重力模擬，支援開展不同重力條件下生物體生長機(jī)理的對比研究。

　　夢天實(shí)驗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)物理以及航太技術(shù)試驗等多學(xué)科方向的實(shí)驗櫃，支援開展重力掩蓋下的多相流與相變傳熱、基礎(chǔ)燃燒過程、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)驗研究。同時，在天宮二號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)確度最高的時間頻率系統(tǒng)，開展引力紅移、精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)測量等前沿的科學(xué)研究。

　　此外，還在艙外安排了材料艙外暴露試驗裝置和元器件與組件艙外通用試驗裝置，用於開展艙外實(shí)驗項目。後續(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，開展廣域巡天觀測。

　　針對上述艙內(nèi)科學(xué)實(shí)驗機(jī)櫃、艙外試驗裝置和巡天空間望遠(yuǎn)鏡，在空間站建造階段，共安排了近百項實(shí)驗研究項目。

　　航太員專屬列車三宗“最”

　　作為航太員專屬列車，中國航太科技集團(tuán)有限公司所屬中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院(以下簡稱“火箭院”)研製的長二F遙十四火箭有三宗“最”。

　　“站崗”時間最長。據(jù)火箭院長二F火箭總體主任設(shè)計師常武權(quán)介紹，自執(zhí)行“神十二”任務(wù)起，長二F運(yùn)載火箭採取“發(fā)射1發(fā)、備份1發(fā)”及“滾動備份”的發(fā)射模式。此次發(fā)射的長二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日神舟十三號飛行任務(wù)乘組成功返回，長二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)備時間，長二F遙十四火箭站立時長達(dá)到近10個月。

　　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)，研製人員不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。當(dāng)火箭的可靠性越來越接近1的時候，小數(shù)點(diǎn)後每一個數(shù)字的微小變化，實(shí)現(xiàn)起來都無比艱辛。火箭院長二F火箭總體副主任設(shè)計師秦曈説：“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)隊將長二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)保障的航太員安全性評估值已達(dá)0.99996。

　　載荷最珍貴。“其他火箭的載荷再貴重都有價，長二F火箭的載荷是航太員，他們的生命是無價的。”火箭院長二F火箭總設(shè)計師容易説。為保障航太員的生命安全，長二F火箭專門設(shè)計了逃逸系統(tǒng)，假如火箭突發(fā)意外情況，逃逸系統(tǒng)啟動，逃逸飛行器像“拔蘿蔔”一樣帶著返回艙飛離故障火箭。返回艙與逃逸飛行器分離後，打開降落傘，緩慢降落到地面。“我們按照最高的標(biāo)準(zhǔn)、最嚴(yán)的品質(zhì)來研製逃逸火箭，它凝結(jié)著幾代航太人的心血，但是永遠(yuǎn)不要讓這個功能啟用是每個航太人的心願，這就意味著我們的火箭能夠永葆成功。”火箭院長二F火箭故檢軟體設(shè)計師錢航説。

　　確保航太員“通行感覺良好”

　　由中國航太科技集團(tuán)有限公司八院研製的對接機(jī)構(gòu)，為航太員入住空間站搭建了一條安全可靠的“生命通道”。

　　飛船與空間站交會對接成功後，從飛船進(jìn)入空間站，並非像我們走進(jìn)家門一樣簡單容易。穩(wěn)穩(wěn)停靠空間站後，航太員首先要打開神舟十四號飛船返回艙艙門，來到飛船軌道艙艙門前。此時，軌道艙的前端主動對接機(jī)構(gòu)和核心艙的被動對接機(jī)構(gòu)之間，已經(jīng)形成了一條直徑80公分、長約1米的通道，這就是航太員進(jìn)入空間站的“門廊”，在這裡，航太員可以有足夠的空間取出“鑰匙”，打開通往核心艙的雙重保險門。

　　在對接機(jī)構(gòu)研製之初，設(shè)計師對標(biāo)國際先進(jìn)技術(shù)採用了異體同構(gòu)周邊式對接機(jī)構(gòu)。這種對接機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在於對接面直徑較大、對接後通道暢通，同時適應(yīng)性強(qiáng)、承載能力大，可以適應(yīng)各種噸位的航太器對接，但卻存在重量大、構(gòu)造複雜，許多纜線、組件、管路等都必須安裝在對接機(jī)構(gòu)的周邊的問題，這給設(shè)計和裝配工作帶來一定挑戰(zhàn)。

　　為給航太員創(chuàng)造一個進(jìn)出自如的空間，設(shè)計師對安裝在對接機(jī)構(gòu)上的産品進(jìn)行了整合設(shè)計，並參照人機(jī)工效學(xué)等，最終給航太員搭建了一個直徑達(dá)80公分的圓形通道，相當(dāng)於正常房間門的寬度。不僅如此，設(shè)計師還在地面進(jìn)行各類模擬實(shí)驗，其中一項就是按照航太員體型最大包絡(luò)，請一位身高1.8米、體重80多公斤的設(shè)計師進(jìn)行現(xiàn)場穿越人機(jī)工效評價，確保航太員“通行感覺良好”。