神舟十三号的任务比你想象的更艰巨

陈博·2021-10-19
新“太空出差三人组”顺利进入中国空间站

月下棹神舟,星夜赴天河。

距离神舟十二号凯旋回归地球还不足1个月,神舟十三号又要载着3位宇航员去空间站出差了。

北京时间10月16日0时23分53秒,长征二号F遥十三运载火箭在酒泉卫星发射中心921工位点火,在升空582秒后,搭载航天员翟志刚、王亚平、叶光富的神舟十三号载人飞船顺利进入了预定轨道,奔向了浩瀚无垠的太空。

大漠秋色揽神舟,第十三发箭正在弦,中国又完成了一次激荡人心太空飞行任务。

发射神舟十三的意义是什么?

自2021年4月29日,核心舱“天和”号发射升空,并顺利入轨,从此中国空间站建设的大幕就此开启。而此后中国空间站的建设就像是在搭建一个巨型的积木一样,通过一步步的验证逐渐趋于完整。

在天和核心舱发送成功的1个月后,5月29日,“天舟二号”货运飞船也顺利发送到了太空,并在30日5时快速完成了与核心舱的对接,它就好比是位身手不凡的“太空快递小哥”,一次性送了6.8吨物资上天。

紧接着,6月17日9时22分,长征二号F遥十二运载火箭成功发射了神舟十二号载人飞船,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入天和核心舱,并在核心舱“出差”3个月完成了一系列太空实验工作。

3个月后,9月20日,长征七号遥四运载火箭又成功发射了天舟三号货运飞船,与天和核心舱及天舟二号组合体完成交会对接。相比天舟二号所载运的实验和生活物资外,天舟三号更多地携带了一些空间应用实验设备,包括航天医学实验、航天技术实验、搭载实验等相关设备;以及一些来自地球的种子,包括一些树、蔬菜、大豆等种子,用来进行太空育种实验。

与国外的航天技术相比,中国空间站虽然起步较晚,但具有后发技术优势。此次,神舟十三载人航天任务则是对之前所有任务的夯实和加强,具有承上启下的作用。如果飞行任务能在6个月内如期圆满结束,这就意味着我国已经顺利完成了天宫空间站关键技术验证阶段,离大目标建成天宫空间站又更近了一步。

神舟十三任务亮点之一:径向对接

之所以我们说神舟十三飞行任务责任重大,是因为这是我国载人飞船在太空首次实施径向交会对接任务。自神舟八号以来,我们发送上去的5艘飞船采取的都是轴向对接,而径向对接与轴向对接的夹角是90度。虽然只是角度变了90度,但对接的难度却要比以往的任务都要难,在此前从未有飞船在太空中真正验证过这项技术。

目前,我国的天宫空间站共有3个对接口,分别为前向、后向2个水平方向跟垂直方向的1个,这个垂直方向也就是径向。之前空间站天和核心舱的前向端口已经被天舟二号货运飞船对接,后向端口上又连接着天舟三号,所以此次飞行任务只能从径向进行对接。

我们可以把天空站想象成一个大型的乐高积木,之前的轴向对接都是“ ̄”型的,那么径向对接就是“丅”型对接。

轴向对接相对来说比较简单,只需要飞船跟空间站保持在一样的轨道高度上就行。径向对接就要更复杂些,这项操作首先得需要对接的飞船飞到天空站的下面,而后还要与空间站处于相对静止的运动状态,最后再把飞船调整成90度的状态才可以和空间站完成自动对接,而且飞船的每一次变速都会为对接带来很大的挑战,太快或太慢都无法完成,这便是径向对接的难点所在。

神舟十三任务亮点之二:机械臂辅助舱段转位技术

机械臂辅助舱段转位技术是本次飞行任务中的另一项重大亮点。

在天空站的建设过程中存在着很多风险,特别是在飞船和空间站直接对接的时候极易发生碰撞的情况,风险极大。保险起见我们肯定需要一项工具来辅助舱段进行转位,而这一高难度操作就需要机械臂辅助舱段转位技术来完成。

天宫空间站的机械臂总共有7处关节,2处末端执行机构,能够像人的手臂一样高度灵活自如地活动,而且最大承载能力有25吨,可以稳妥的抓牢10多吨的庞大飞行船,不仅能辅助航天员出舱,而且还能辅助航天器顺利完成转向、分离和再次对接等多种操作。

我个人认为这是本次神舟十三号飞行任务中最重要的一项,因为只有顺利完成了这项验证,才能保证以后空间站的建设任务顺利地从验证走向建造。

神舟十三任务亮点之三:空间站长期驻守常态化验证

这次神舟十三号的航天员们按计划将在轨驻留6个月,进一步验证航天员在轨驻留6个月的健康、生活和工作保障技术。

空间站建设是一项耗资重大,科研难度极高的任务,而且发射载人飞船的成本也是一笔不可小觑的数字,所以从科学研究的角度出发,航天员在太空内驻留的时间越长,验证得到的结果可靠性也会越高。而6个月的乘组更换也是基于平衡科研效益和人性化考虑得出的数字,可太空毕竟有别于地球,过长时间的工作对宇航员的身心健康都会造成一定的影响。

在太空中,长时间的失重和空间辐射环境都会对航天员的身体或将造成不可避免的各种影响,典型的影响比如心肺功能下降、骨质疏松、肌肉萎缩等。之前在太空中生活了3个月的3位飞行员刚返回陆地时都出现了无法行走的问题,这就是长期失重对人体造成的影响之一,为了重新恢复对地球重力的适应性宇航员必须要经过近半年的训练期才可以恢复。另外,由于长期处于比较枯燥的状态,航天员在空间站也易产生一些心理方面的问题,这都需要我们通过这次飞行任务进一步验证。

如果6个月后,宇航员身心健康这一项验证也能顺利完成,将会为日后的太空站建造工程打下更坚实的基础,可以有更多的宇航员长期生存在空间站进行各项实验任务。

此次飞行,中国空间站也迎来首个女航天员王亚平,在执行任务期间她将会实施出舱活动,和其他2位男宇航员一起执行机械臂辅助舱段转位、手控遥操作等空间站组装建造关键技术试验为后续的空间站建造任务做准备。

中国空间站建设新时代来临

总的来说,目前我国的空间站正在按照计划有序地进行当中。太空军备竞赛已经成为了当前各国比拼科技硬实力的关键一战,是现代科技的最高精华,它的建设和运行是对1个国家综合科技能力的考验,而在这些高科技技术当中,空间对接无疑则是最关键、最具挑战性的核心技术之一。

今年,我们发射了2次货运飞船天舟二号和天舟三号。载人飞船也是2次,包括神舟十二号和神舟十三号,这些顶级的飞行任务都足以看出我们的航天系统已是愈发成熟。

神舟十三号是空间站关键技术验证阶段的收官之战,相信6个月后,我们所关心的神舟十三号所承载的验证任务都会得到解答。接下来的时间,按照规划,我国将在 2022 年陆续发射这两座实验舱,并与天宫空间站交会对接组成完全体,同时载人航天工程也会进入常态化,我们将会以更多的方式去了解神秘的太空。

另外,在神舟十三号任务之后,我国还将会陆续发射天舟四号、神舟十四号、问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号、神舟十五号等任务,不仅要完成中国空间站的组装建造,还要让空间站进入正式运营阶段。

届时,在浩瀚的宇宙中,中国空间站将会以最闪耀的姿态闪烁于其中。

本文来自微信公众号 “陈博每日观察”(ID:CHENBOviews),作者:陈博,36氪经授权发布。

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