中國空間站挺進有人長期駐留時代(筑夢“太空之家”——中國空間站建設記(11))
本報記者 劉峣
《 人民日報海外版 》( 2021年10月28日 第 09 版)
近日，神舟十三號載人飛船成功發(fā)射，并與中國空間站天和核心艙完成了徑向交會對接。3名中國航天員——翟志剛、王亞平和葉光富進入核心艙，開啟了為期6個月的太空生活。中國空間站迎來了“老家”來的第二批訪客，開啟了有人長期駐留時代。
資料圖：北京航天飛行控制中心屏幕顯示航天員乘組報告進入天和核心艙的畫面。 中新社記者 侯宇 攝
轉(zhuǎn)眼間，神舟十三號任務已進行了十日有余。在中國各地，夜空中“捕捉”空間站的蹤跡，成為眾多天文愛好者的新時尚。而在太空之上，中國航天員也將在駐留期間實施出艙活動、空間科學實驗與技術試驗等任務。
徑向交會對接跳起“太空華爾茲”
神舟十三號與天和核心艙的交會對接，是中國載人飛船在太空實施的首次徑向交會對接，即通過天和核心艙下方對接口與空間站進行交會并對接。
為何要進行徑向交會對接？北京航天飛行控制中心空間站任務總師孫軍說，后期進行航天員乘組輪換時，同時會有兩艘飛船對接空間站，而徑向交會對接能提高進駐空間站的通道和手段。
此前，天舟二號、神舟十二號和天舟三號飛船均采用前向或后向?qū)�。對接時，核心艙和飛船“連成一條線”。而神舟十三號對接后，則與核心艙呈垂直狀態(tài)。目前，中國空間站實現(xiàn)了核心艙、2艘貨運飛船、1艘載人飛船共4個飛行器組合體運行。
據(jù)專家介紹，神舟飛船的發(fā)動機、控制系統(tǒng)和敏感器，都是專門為全方位與空間站對接而設計，只有神舟飛船能和空間站進行徑向交會對接。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、后向交會對接時，飛船有一個200米保持點，即使發(fā)動機不工作，飛船也能較長時間保持穩(wěn)定的姿態(tài)和軌道。但徑向交會沒有穩(wěn)定的中途停泊點，需要持續(xù)控制飛船姿態(tài)和軌道，推進劑消耗大、故障處置難。
徑向交會過程中，飛船要進行由平飛轉(zhuǎn)豎飛等大范圍的姿態(tài)機動。這對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別目標和不被復雜光照變化干擾的能力。
北京時間10月17日9時50分，神舟十三號航天員乘組成功開啟貨物艙艙門，并順利進入天舟三號貨運飛船對貨船內(nèi)的物品進行核對整理。(視頻截圖)圖片來源：視覺中國
神舟十三號徑向交會對接整個過程，是在制導導航與控制(GNC)系統(tǒng)指揮下，由飛船智能自主完成的。據(jù)專家介紹，未來空間站載人交會對接任務中，徑向交會和前向交會將交替使用。
首次徑向交會對接順利實施，離不開中國航天科技集團五院神舟飛船研制團隊數(shù)年的技術攻關和地面實驗。為適應空間站組合體不同構(gòu)型及來訪航天器不同停靠狀態(tài)，研制團隊設計了新的交會路徑和繞飛模式，增加了繞飛、快速交會對接、徑向交會對接各項功能。1個多月前，神舟十二號與空間站組合體完成了繞飛及徑向交會試驗，為神舟十三號任務奠定了技術基礎。
機械臂任務升級 “太空課堂”繼續(xù)開啟
在神舟十二號任務中，“全能”的核心艙機械臂成為各界關注的熱點。通過兩次出艙活動，神舟十二號任務首次檢驗了航天員與機械臂協(xié)同工作的能力及出艙活動相關支持設備的可靠性與安全性。
神舟十三號任務中，機械臂依舊是任務的“主角”之一。中國載人航天工程新聞發(fā)言人、中國載人航天工程辦公室副主任林西強說，神舟十三號任務的主要目的包括開展機械臂輔助艙段轉(zhuǎn)位、手控遙操作等空間站組裝建造關鍵技術試驗；進行2-3次出艙活動，安裝大小機械臂雙臂組合轉(zhuǎn)接件及懸掛裝置，為后續(xù)空間站建造任務作準備。
中國載人航天工程總設計師周建平表示，未來機械臂所承擔的任務會更復雜。例如空間站建好后，如果需要將核心艙的太陽能帆板收起來，就需要航天員與機械臂的協(xié)同。
神舟十三號是中國迄今為止時間最長的一次載人飛行，將首次考核并驗證空間站任務航天員長期在軌駐留能力。林西強說，在軌駐留6個月，是空間站運營期間航天員乘組常態(tài)化駐留周期。
資料圖：航天員聶海勝出艙。 中新社發(fā) 中國載人航天工程辦公室 供圖
為此，神舟十三號任務將進一步驗證航天員在軌駐留6個月的健康、生活和工作保障技術。林西強說，神舟十三號任務將針對不同時期、不同個體的身心特點，每月對航天員健康狀態(tài)進行全面評估。根據(jù)評估結(jié)果，適時調(diào)整航天員失重防護鍛煉項目、航天員營養(yǎng)配餐方案以及心理支持活動等。同時，針對女航天員參加飛行任務，重點從生活保障、健康保障等方面進行針對性設計，確保女航天員長期飛行、健康生活、高效工作。
在太空中開展科學實驗，也是空間站的主要使命之一。神舟十三號任務將進行航天醫(yī)學、微重力物理領域等科學技術試驗與應用。可以預見，中國空間站在接下來的工作當中，有望獲得大量來自不同領域的科研數(shù)據(jù)，產(chǎn)出高水平的科學成果。
在2013年的神舟十號任務中。航天員王亞平曾進行了一場別開生面的“太空授課”，全國6000萬名中小學生在地面課堂上課，“太空課堂”收獲熱烈反響。此次跟隨神舟十三號進入空間站，王亞平將繼續(xù)開課。
林西強說，空間站作為國家級太空實驗室，蘊含著得天獨厚、極為豐富的科普教育資源。中國空間站不僅是全球科學家開展空間科學、空間技術、空間應用的研究平臺，而且是鼓勵青少年熱愛航天、參與探索、追求科學的實踐平臺。為此，此次任務策劃了更加形式多樣的科普教育活動。
明年年底前完成空間站三艙組合體建造
神舟十三號任務是空間站關鍵技術驗證階段的第六次飛行任務，也是該階段的“收官之戰(zhàn)”。后續(xù)，中國載人航天工程將全面轉(zhuǎn)入空間站建造階段。
林西強介紹，空間站建造階段共規(guī)劃實施6次飛行任務——首先發(fā)射天舟四號貨運飛船，運送補給物資，為隨后實施的神舟十四號載人飛行任務做準備；神舟十四號乘組在軌駐留期間，將先后發(fā)射問天實驗艙和夢天實驗艙，與天和核心艙對接，進行艙段轉(zhuǎn)位。
2022年底前，中國將完成空間站三艙組合體建造，隨后實施天舟五號貨運補給和神舟十五號載人飛行任務。神舟十五號乘組將與神舟十四號乘組開展在軌輪換。對空間站狀態(tài)進行全面評估后，將轉(zhuǎn)入空間站應用與發(fā)展階段。
后續(xù)，中國還將擇機發(fā)射巡天空間望遠鏡，與空間站共軌長期獨立飛行，開展巡天觀測，短期�？靠臻g站進行補給和維護升級。
周建平介紹，巡天望遠鏡的分辨率和哈勃望遠鏡相當，但巡天望遠鏡的視場角要比哈勃望遠鏡大300多倍，很多國際科學家非常感興趣�！拔覀円恢痹诖龠M這方面的工作，會開放科學設施，歡迎更多的科學家進行合作。”
林西強說，對于其他國家的航天員進入中國空間站、展開國際合作，中國持歡迎態(tài)度。相信在中國空間站完成建造、進入運營與應用發(fā)展階段后，大家將會看到其他國家的航天員參與中國空間站的飛行任務。
林西強表示，中國空間站的建成，將為開展包括航天員聯(lián)合飛行在內(nèi)的更廣泛的國際合作提供更好的平臺。目前，已經(jīng)有不少國家和地區(qū)提出了這方面的意愿。在航天員選拔訓練方面的中外合作已經(jīng)開展。比如，中國航天員曾赴俄羅斯參與訓練。再比如，神舟十三號航天員葉光富曾于2016年參加過歐空局組織的洞穴實驗，歐洲航天員也曾于2017年參加過中國組織的海上救生訓練。
