神舟十二號發射,中國載人航天邁入新篇章!
作者:太空精釀
發布時間:2021-08-10
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  2021年6月17日,中國酒泉衛星發射中心,搭載著聶海勝、劉伯明和湯洪波三名航天員的神舟十二號飛船,由“神箭”長征2F火箭順利發射升空。6小時後,飛船將采用自主快速交會(hui) 對接模式,與(yu) 已經在軌的天宮空間站“天和”核心艙對接,這也將創造我國載人航天曆史上最快載人對接記錄。

  

  搭載著神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭在酒泉衛星發射中心點火升空。(圖片來源:新華社)

  一、中國載人航天全麵進入第三階段

  載人航天是人類航天技術的“皇冠上的明珠”,也是人類邁出地球搖籃的必備技術。由於(yu) 要運輸相對無人飛行器而言極度脆弱的人類身體(ti) 進入環境惡劣的太空,相對於(yu) 普通航天工程,載人航天不僅(jin) 需要增加載人運載火箭、載人飛船、貨運飛船、航天員訓練和著陸回收等高難度分係統,整個(ge) 係統還會(hui) 變成可以用“木桶桶底”理論適用的環節:隻要有任何一個(ge) 環節出問題,桶裏的水都會(hui) 徹底漏光,導致徹底失敗。因此,載人航天技術的門檻極高。人類進入航天時代60餘(yu) 年來,僅(jin) 有蘇聯/俄羅斯、美國和中國掌握了獨立自主的載人航天技術。

  然而,中國取得這一切成果並非易事,需要從(cong) 篳路藍縷的起點階段默默耕耘。中國載人航天自1992年9月21日開啟以來(“921”工程),先後規劃了三大發展階段:

  

  神舟五號任務的楊利偉(wei) 成為(wei) 中國航天劃時代發展的見證者 (圖源:中國載人航天辦公室)

  第一階段,發射載人飛船,建成初步配套的試驗性載人飛船工程,開展空間應用實驗,神舟一號至六號等任務已實現這個(ge) 目標;

  第二階段,突破航天員出艙活動技術、空間飛行器的交會(hui) 對接技術,發射空間實驗室,解決(jue) 有一定規模的、短期有人照料的空間應用問題,神舟七號至十一號、天舟一號、天宮一號和二號等任務已實現這個(ge) 目標;

  第三階段,建造空間站,解決(jue) 有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題。這一步計劃的實現是載人航天發展近30年來的最核心目標:中國要建立一座“天上宮闕”(天宮空間站),讓“天神”(航天員)長期駐留。

  

  建造天宮需要長征家族三大主力一起上陣。長征二號F負責發射8噸級的神舟載人飛船,長征七號負責發射13.5噸級的天舟貨運飛船,長征五號B負責發射22.5噸級的天宮核心艙和實驗艙(圖源:中國載人航天辦公室)

  建造天宮的難度遠超以往,它具備三個(ge) 核心部分:空間站核心與(yu) 實驗艙段、載人飛船和貨運飛船。它們(men) 不僅(jin) 功能、尺寸、重量完全不同,還需要搭配完全不同的運載火箭和發射場係統等。2021年4月29日,天宮空間站核心艙“天和”順利升空;5月29日,天舟二號貨運飛船順利升空,二者對接後開始等待載人飛船的到來,即今天發射的神舟十二號。這也標誌著,天宮正式進入載人駐留運營狀態。

  二、神舟十二,四大特點支撐新階段發展

  神舟十二號飛行任務的執行,距離神舟十一號已有5年之久。經過這幾年的蟄伏和發展,新的神舟十二號飛行任務將通過四大特點,滿足未來中國空間站常態化運營下的更高需求。

   1.飛船性能大幅提高。神舟十二載人飛船增加了自助快速交會(hui) 對接功能,這將大大縮短航天員在對接空間前的等待時間。在天宮一號和二號飛行期間,對接的神舟九號、十號和十一號飛船都需要在發射後在軌等待兩(liang) 天左右,期間不斷調整軌道才達到最佳對接狀態,而快速交會(hui) 對接模式下,僅(jin) 需6小時左右即可完成。考慮到未來空間站積木式布局和對接口位置,它還能實現徑向對接。它在再入返回控製方麵進行了一定提升,首次啟動應急救援模式,更加安全可靠。

  

  神舟十二號載人飛行任務標識(圖源:中國載人航天辦公室)

  2.長期駐留保障能力大幅提高。神舟十一號飛行任務曾經創造了33天在軌工作時間記錄,但這對於(yu) 長期伴飛天宮空間站並不夠。在設計方麵,神舟十二號的飛行壽命大幅增加到180天,足夠實現未來空間站穩定運行階段半年一次的航天員輪換頻率。這意味著再生資源回收複用、生命維持係統和航天員健康管理等方麵,都進行了大幅提升。

  3.在軌作業(ye) 難度更大。在三個(ge) 月內(nei) ,神舟十二飛行任務要進行至少兩(liang) 次出艙行走,期間需要使用核心艙所攜帶的機械臂作業(ye) ,時間長達數小時,整體(ti) 難度遠超神舟七號執行飛行任務時進行的約半小時艙外活動。未來的天宮建設階段,機械臂將起到“搭積木”等建設、維修和維護核心作用。

  

  帶機械臂操作將是神舟十二航天員出艙行走的重要任務 (圖源:中國空間技術研究院)

  4.首次在載人航天中啟用東(dong) 風著陸場。在此前任務中,位於(yu) 內(nei) 蒙古中部的四子王旗一直作為(wei) 主要著陸場,而這次任務將首次測試載人任務著陸位於(yu) 內(nei) 蒙古西部的東(dong) 風著陸場,這裏距離發射場更近,在發射階段應急著陸能力更強,是我國新一代載人飛船試驗船的著陸地。這次在載人航天中全麵啟用,將為(wei) 未來常態化應用打下重要基礎。

  三、聶海勝三入太空,功勳航天員傳(chuan) 幫帶

  作為(wei) 任務的焦點,三名進入太空的航天員頗受關(guan) 注。其中,“英雄航天員”、航天員大隊大隊長聶海勝已經是第三次進入太空,他今年已經57歲。作為(wei) 1998年選拔出的中國首批航天員,他在過去23年內(nei) 見證了中國載人航天事業(ye) 的快速發展。聶海勝參與(yu) 的三次飛行任務,也恰好是三個(ge) 階段的最好見證:2005年,神舟六號飛行任務中,他和費俊龍實現了首次多人太空飛行;2013年,神舟十號飛行任務中,實現了多人對接空間實驗室並中期生存;如今,他又將見證天宮空間站的運行。

  

  新聞發布會(hui) 上的三名航天員:湯洪波(左)、聶海勝(中)和劉伯明(右),他們(men) 胸前衣服上繡製的星星數量(0,2,1)說明了他們(men) 執行過幾次任務(圖源:我們(men) 的太空)

  劉伯明已經是二次升空,早在2008年的神舟七號任務中,他配合翟誌剛共同完成了中國首次太空出艙行走,這是載人航天技術的一個(ge) 重大突破。作為(wei) 我國第二批航天員的湯洪波,將進行首次飛行任務,逐漸接過首批航天員打下的重要基礎。

  四、空間站時代,中國載人航天將迎來跨越式發展

  按照計劃,整個(ge) 天宮空間站建設將包括11次任務:三次長征五號B火箭發射核心艙和兩(liang) 個(ge) 實驗艙,四次長征二F火箭發射四艘神舟飛船,四次長征七號火箭發射天舟飛船,預計於(yu) 2022年天宮空間站將正式建成。這將是兩(liang) 個(ge) 發射基地、三型長征火箭和十一個(ge) 航天器共同建設的結果。

  

  天宮空間站示意圖(圖源:人民日報)

  於(yu) 此同時,顛覆性的新一代載人飛船也在快速發展中,它已經於(yu) 2020年5月5日長征五號B火箭首飛中測試並取得圓滿成功。相比較三艙段(推進艙,軌道艙和返回艙)、一次性、最大運力3人、壽命相對較短的神舟飛船,它將使用兩(liang) 個(ge) 艙段(推進艙、返回艙)、可複用、最大運力7人、壽命大幅增加到2-3年。由於(yu) 嶄新的設計和隔熱、防輻射、結構強度等多方麵的大幅提高,它也能飛離地球進行更加複雜的深空探測任務,是能讓中國航天員走向“星辰大海”的國之重器。

  

  世界主流現役和在研載人飛船對比,中國新一代載人飛船的能力已經處於(yu) 世界前列水平(授權圖源:Memorian-QN)

  未來隨著最重可達21.6噸的新一代載人飛船投入使用,運力在8.6噸級的長征二號F火箭能力也將無法應對,我們(men) 還需要新一代載人火箭。在2018年舉(ju) 辦的第十二屆中國國際航空航天博覽會(hui) (簡稱珠海航展),它也嶄露頭角,它起飛重量約2000噸,大大超過長征二號F的464噸,可將近70噸有效載荷送入近地軌道,甚至運送25噸有效載荷進入地月轉移軌道。模塊化設計允許它根據任務需求提供不同運力選項,這也將成為(wei) 未來中國載人航天的重要主力火箭。

  載人航天工程建設29年來,中國航天人用長征、神舟、天舟、天宮等一係列浪漫名詞,搭起了溝通天與(yu) 地的“天梯”,讓“天神”們(men) 入住“天宮”。這一切輝煌與(yu) 矚目成就,離不開千千萬(wan) 萬(wan) 默默在背後耕耘的航天人們(men) 。今天,感謝他們(men) !


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