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神舟十四号载人飞船将创多个“首次”
任务期间完成天宫空间站建造 建成国家太空实验室
发布时间:2022-06-08 15:39 星期三
来源:龙治日报——龙治网

图为6月5日进驻天和核心舱的航天员陈冬(中)、刘洋(右)和蔡旭哲向全国人民敬礼的画面。 新华社记者 李鑫 摄

图为刘洋和蔡旭哲进行空间站任务水下训练。 孔方舟 摄

图为3名航天员在试验舱。 徐部 摄

6月5日,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭点火发射。 汪江波 摄

□ 龙治日报全媒体记者 廉颖婷

6月6日11时9分,已进驻空间站天和核心舱的神舟十四号载人飞船任务航天员乘组,成功开启天舟四号货物舱舱门。12时19分,陈冬、刘洋、蔡旭哲3名航天员顺利进入天舟四号货运飞船。

6月5日10时44分,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭(以下简称“长二F遥十四火箭”)在酒泉卫星发射中心发射成功。

在此次飞行任务中,由中国航天科技集团有限公司五院研制的神舟十四号载人飞船,将创下多个“首次”:

是中国空间站任务转入建造阶段后的首次载人任务。

飞船与空间站在轨运行期间,将首次迎来其他航天器——问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号货运飞船、神舟十五号载人飞船。

将在太空迎来神舟十五号载人飞船对接空间站,首次实现两艘载人飞船同时在轨。

首次实现航天员乘组在轨轮换。

神舟十四号载人飞船与神舟十五号载人飞船航天员乘组将同时在轨驻留,6名中国航天员齐聚太空。

在轨期间航天员面临诸多挑战

据中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强介绍,神舟十四号飞行任务是我国空间站建造阶段第一次载人飞行任务,任务期间将全面完成以天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱为基本构型的天宫空间站建造,建成国家太空实验室。

具体讲,神舟十四号航天员乘组将和地面配合完成两个实验舱与核心舱的交会对接和转位;首次进驻问天实验舱和梦天实验舱,建立载人环境;配合地面开展两舱组合体、三舱组合体、大小机械臂、气闸舱出舱等相关功能的测试工作;首次利用位于问天实验舱的气闸舱实施2到3次出舱活动;完成问天实验舱和梦天实验舱十余个科学实验机柜解锁、安装;继续开展“天宫课堂”太空授课及其他公益活动。

除此之外,神舟十四号航天员乘组还将开展在轨健康监测与检查、防护锻炼、在轨训练与演练,以及大量空间站平台巡检测试、设备维护、维修验证、物资管理和站务管理等工作。

“在轨期间,航天员乘组将面临构型多(其间经历9种组合体构型),状态新(要操控小机械臂和组合臂、从问天舱气闸舱实施出舱),任务密(实施5次交会对接、3次分离撤离、2次转位、2到3次出舱,各次任务环环相扣)等挑战,对乘组执行任务能力提出很高要求。”林西强说。

实验舱将开展哪些实(试)验项目

林西强表示,作为国家太空实验室,中国空间站舱内可以部署25台科学实验柜,每台实验柜都是一个小型的太空实验室,可以支持开展单学科或多学科交叉的空间科学实验,整体达到国际先进水平。

其中,问天实验舱主要面向空间生命科学研究,配置了生命生态、生物技术和变重力科学等实验柜,能够支持开展多种类植物、动物、微生物等在空间条件下的生长、发育、遗传、衰老等响应机理研究,以及密闭生态系统的实验研究,并通过可见光、荧光、显微成像等多种在线检测手段,支持分子、细胞、组织、器官等多层次生物实验研究,还能提供0.01g至2g的变重力模拟,支持开展不同重力条件下生物体生长机理的对比研究。

梦天实验舱主要面向微重力科学研究,配置了流体物理、材料科学、燃烧科学、基础物理以及航天技术试验等多学科方向的实验柜,支持开展重力掩盖下的多相流与相变传热、基础燃烧过程、材料凝固机理等物质本质规律研究以及超冷原子物理等前沿实验研究。同时,在天宫二号空间冷原子钟的基础上,将建立世界上第一套由氢钟、铷钟、光钟组成的空间冷原子钟组,构成在太空中频率稳定度和准确度最高的时间频率系统,开展引力红移、精细结构常数测量等前沿的科学研究。

此外,还在舱外安排了材料舱外暴露试验装置和元器件与组件舱外通用试验装置,用于开展舱外实验项目。后续,还将发射与空间站共轨飞行的巡天空间望远镜研究设施,开展广域巡天观测。

针对上述舱内科学实验机柜、舱外试验装置和巡天空间望远镜,在空间站建造阶段,共安排了近百项实验研究项目。

航天员专属列车三宗“最”

作为航天员专属列车,中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)研制的长二F遥十四火箭有三宗“最”。

“站岗”时间最长。据火箭院长二F火箭总体主任设计师常武权介绍,自执行“神十二”任务起,长二F运载火箭采取“发射1发、备份1发”及“滚动备份”的发射模式。此次发射的长二F遥十四火箭,就是“神十三”任务的应急救援火箭。随着4月16日神舟十三号飞行任务乘组成功返回,长二F遥十四火箭也结束了应急救援值班任务,由应急状态转入正常任务状态,再加上发射准备时间,长二F遥十四火箭站立时长达到近10个月。

可靠性最高。为进一步提升火箭可靠性,消除薄弱环节,研制人员不断进行技术改进。当火箭的可靠性越来越接近1的时候,小数点后每一个数字的微小变化,实现起来都无比艰辛。火箭院长二F火箭总体副主任设计师秦曈说:“在可靠性已经相当高的情况下,再提升,难度可想而知。”最终,团队将长二F遥十四火箭的可靠性从指标要求的0.97提升到0.9894,靠逃逸系统保障的航天员安全性评估值已达0.99996。

载荷最珍贵。“其他火箭的载荷再贵重都有价,长二F火箭的载荷是航天员,他们的生命是无价的。”火箭院长二F火箭总设计师容易说。为保障航天员的生命安全,长二F火箭专门设计了逃逸系统,假如火箭突发意外情况,逃逸系统启动,逃逸飞行器像“拔萝卜”一样带着返回舱飞离故障火箭。返回舱与逃逸飞行器分离后,打开降落伞,缓慢降落到地面。“我们按照最高的标准、最严的质量来研制逃逸火箭,它凝结着几代航天人的心血,但是永远不要让这个功能启用是每个航天人的心愿,这就意味着我们的火箭能够永葆成功。”火箭院长二F火箭故检软件设计师钱航说。

确保航天员“通行感觉良好”

由中国航天科技集团有限公司八院研制的对接机构,为航天员入住空间站搭建了一条安全可靠的“生命通道”。

飞船与空间站交会对接成功后,从飞船进入空间站,并非像我们走进家门一样简单容易。稳稳停靠空间站后,航天员首先要打开神舟十四号飞船返回舱舱门,来到飞船轨道舱舱门前。此时,轨道舱的前端主动对接机构和核心舱的被动对接机构之间,已经形成了一条直径80公分、长约1米的通道,这就是航天员进入空间站的“门廊”,在这里,航天员可以有足够的空间取出“钥匙”,打开通往核心舱的双重保险门。

在对接机构研制之初,设计师对标国际先进技术采用了异体同构周边式对接机构。这种对接机构的优点在于对接面直径较大、对接后通道畅通,同时适应性强、承载能力大,可以适应各种吨位的航天器对接,但却存在重量大、构造复杂,许多缆线、组件、管路等都必须安装在对接机构的周边的问题,这给设计和装配工作带来一定挑战。

为给航天员创造一个进出自如的空间,设计师对安装在对接机构上的产品进行了集成设计,并参照人机工效学等,最终给航天员搭建了一个直径达80公分的圆形通道,相当于正常房间门的宽度。不仅如此,设计师还在地面进行各类模拟实验,其中一项就是按照航天员体型最大包络,请一位身高1.8米、体重80多公斤的设计师进行现场穿越人机工效评价,确保航天员“通行感觉良好”。

责任编辑:张美欣