神舟十三號徑向?qū)幽M圖

將陪伴航天員在軌駐留半年的天舟三號貨運飛船，是今年9月20日發(fā)射的，里邊裝載了近5噸的貨物，有200多個貨包。這里面都有啥，都是干什么用的？從火箭發(fā)射到飛船成功對接核心艙，再到航天員順利進駐，神舟十三號如何過關(guān)斬將？背后都有哪些“功臣”為它保駕護航？此次航天員為什么要在太空停留這么久呢？對于這些熱點問題，航天專家來為大家一一解答。

從顛簸震動到舒適加倍，航天員火箭“專列”再升級

神舟十三號發(fā)射升空，伴隨著巨大的火箭尾焰和轟鳴聲，我們從直播畫面中看到，三位航天員的神情似乎與在地面無異，也沒有明顯的搖晃。

與之形成鮮明對比，在神舟五號載人飛行任務(wù)中，當(dāng)火箭飛行到三四十公里高度時，火箭和飛船發(fā)生了急劇抖動，產(chǎn)生共振，讓楊利偉承受了極大的不適。后來，楊利偉在《太空一日》中回憶了那“難以承受的”26秒：“痛苦的感覺越來越強烈，五臟六腑似乎都要碎了。我?guī)缀蹼y以承受，覺得自己快不行了。”

如何讓這26秒不再“難以承受”？研制人員通過減少火箭助推器蓄壓器上的膜盒，減小振動量級和時間，但振動問題仍未完全解決；研制團隊再次優(yōu)化設(shè)計，將助推器蓄壓器改為變能量蓄壓器。燃料的振動頻率和火箭結(jié)構(gòu)的振動頻率不再接近，火箭因此就不會產(chǎn)生POGO振動。

作為航天員“專列”，安全性能無疑是第一位的。長二F火箭是我國第一枚有明確0.997安全性指標要求的運載火箭。安全性指標，表示火箭出現(xiàn)故障時還能保障航天員安全返回的條件概率；0.997安全性指標，即假設(shè)發(fā)射出現(xiàn)1000次故障，所采取的救助措施中，僅允許3次不成功。

為確保航天員安全，研制人員對長二F火箭逃逸安控體制進行改進，提高了保密安全性能和抗干擾性能。研制人員在現(xiàn)有控制逃逸發(fā)動機的基礎(chǔ)上，新增發(fā)動機點火功能，使逃逸飛行器可以向垂直于地面風(fēng)的方向逃逸，更加安全、靈活。“比如，地面刮的是南、北風(fēng)，現(xiàn)在逃逸能力提升了，可以提前選擇與南、北風(fēng)垂直的方向逃逸，避開地面風(fēng)。”中國航天科技集團一院長二F火箭總體主任設(shè)計師常武權(quán)說。

神舟首次徑向?？靠臻g站，技術(shù)革新讓對接更準更穩(wěn)

這次是神舟飛船首次徑向停靠空間站，即飛船與核心艙徑向?qū)涌谶M行對接。對接時，核心艙和飛船呈垂直狀態(tài)。

為何神舟飛船要和空間站進行徑向交會對接？

“因為后期要進行航天員乘組輪換，同時有兩艘飛船對接空間站，徑向交會對接能提高進駐空間站的通道和手段。”北京航天飛行控制中心空間站任務(wù)總師孫軍表示，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(shè)計，也只有神舟飛船能和空間站進行徑向交會對接。

中國航天科技集團五院總體設(shè)計部飛船型號系統(tǒng)總體副主任設(shè)計師高旭告訴記者，徑向交會對接有“三難”——難在持續(xù)控制姿態(tài)和軌道、難在確定姿態(tài)和相對位置、難在航天員手控交會模式，這也讓此次太空“華爾茲”更加扣人心弦。

徑向交會對接的復(fù)雜場景，也對微波雷達提出了更高要求。據(jù)中國航天科工集團二院25所交會對接微波雷達主任設(shè)計師姚元福介紹，神舟十三號上安裝的是微波雷達二代產(chǎn)品，體積小、重量輕、功耗低，除了具備基本的高精度測量功能，還具有通信功能，能夠根據(jù)切換指令與不同應(yīng)答機進行通信，實現(xiàn)了核心艙多對接口對接。

微波雷達的測量精度有多精？研制人員打過一個有趣的比方：類似于從北京識別出石家莊的一張A4紙。那高精度測量是如何實現(xiàn)的？“微波雷達采用偽碼測距、多普勒測速、干涉儀測角等原理實現(xiàn)兩器之間相對距離、速度、角度的高精度測量。”姚元福說。

USB測控網(wǎng)陸、海、天基全面覆蓋，航天測控通信性能更強

“光學(xué)跟蹤正常”“USB雷達跟蹤正常”“遙測信號正常”……火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心騰空而起，幾十秒后，指揮大廳內(nèi)工作人員發(fā)出的各項“正常”口令回蕩在發(fā)射場夜空。

“從載人航天工程上馬以來，經(jīng)過近30年的探索與實踐，我國已建成陸、海、天基全面覆蓋的USB測控網(wǎng)。”西安衛(wèi)星測控中心工程師張卓告訴記者，測控網(wǎng)在頻段和體制上與國際兼容，集測軌、遙測、遙控、語音、電視等功能于一體，綜合了測控和天地通信功能，是飛船升空后與地面聯(lián)系的唯一信息線。

此次徑向交會對接整個過程都是在制導(dǎo)導(dǎo)航與控制（GNC）系統(tǒng)指揮下，由飛船智能自主完成。

“在快速自主交會對接過程中，地面基本不需要干預(yù)控制，主要靠天鏈中繼衛(wèi)星進行跟蹤測控。”張卓說，陸基USB測控設(shè)備整體性能相對更加穩(wěn)定，在太空各種情況都未知的情況下，通過與中繼衛(wèi)星互為補充，組成天地一體測控網(wǎng)，共同護航航天員的太空之旅。

“為確保應(yīng)急故障及時有效處置，我們針對神舟十三號任務(wù)設(shè)計了400多個故障預(yù)案，組合體相關(guān)預(yù)案高達2500個，最緊急時，15秒內(nèi)就必須完成發(fā)令處置。”北京航天飛行控制中心空間站任務(wù)總師孫軍說。

天舟三號攜帶貨物中含備份艙外航天服

將陪伴航天員在軌駐留半年的天舟三號貨運飛船，是今年9月20日發(fā)射的，里邊裝載了近5噸的貨物，有200多個貨包。這里面都有啥，都是干什么用的？

航天科技集團五院貨運飛船系統(tǒng)總體主任設(shè)計師楊勝表示：主要還是以貨物的運輸，包括駐留支持為主，后續(xù)的話會為整個空間站組合體提供天舟三號攜帶的推進劑，包括它的發(fā)動機可以提供給核心艙使用，來進行整個組合體的姿態(tài)和軌道控制，來定期軌道維持等，給組合體的安全運行提供一個保障。

除此之外，天舟三號還帶了一套艙外航天服前往空間站。艙外航天服是航天員出艙作業(yè)的必要裝備，隨著空間站建設(shè)任務(wù)的推進，航天員出艙作業(yè)次數(shù)增加，就需要天舟三號帶上去一套全新的艙外服，在緊急情況下，作為備份使用。

延長太空駐留時間拓展星際探索空間

首先，是探索未知的需要。空間站本身就是非常難得的微重力實驗室，它所提供的近乎無限時的微重力科研條件，可以得出在地面得不到的實驗結(jié)果。

其次，空間站還可以幫助我們長期觀測地球，同時獲得空間站運行軌道內(nèi)的太空輻射和電磁場長期數(shù)據(jù)，可以研究其對人類身體、各種儀器和材料的影響等。

第三，探索宇宙是全人類的共同夢想，只有通過不斷技術(shù)積累，我們才能監(jiān)控預(yù)測氣候變化，拓展生存空間，從行星文明邁向星系文明。

本版文圖綜合央視新聞、人民日報、中國紀檢監(jiān)察報等

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