2023年06月02日 星期五
火箭飞船再升级 神舟十六启“新”程
□ 科普时报记者 史 诗 付毅飞
图为5月30日在北京航天飞行控制中心拍摄的神舟十六号载人飞船与天和核心舱自主快速交会对接的模拟图像。
新华社记者 李杰 摄

    经过6.5小时自主快速交会对接后,5月30日16时29分,神舟十六号载人飞船与空间站组合体径向交会对接,随后3名航天员进驻核心舱,与神舟十五号乘组进行在轨轮换。6名航天员再现太空“会师”名场面,延续“我们天上有人”的常态。神舟十六号开启了我国载人航天工程进入空间站应用与发展阶段的首次载人飞行任务。

    难度升级 交会对接目标吨位大

    发射入轨后,神舟十六号载人飞船采取了径向对接的方式与空间站进行交会对接,停靠于空间站核心舱的径向端口。这是中国空间站应用与发展阶段首艘载人飞船的交会对接任务,也是在空间站三舱“T”字构型下实施的首次径向交会对接任务。相较于空间站建造阶段神舟十三号、十四号载人飞船实施的径向交会对接,神舟十六号载人飞船的交会对接任务有着不一样的难度。

    此前,神舟十四号载人飞船径向停靠空间站,飞船的对接目标为47吨级,而神舟十六号载人飞船将首次在空间站有人驻留情况下,与90吨级的空间站组合体进行径向对接。作为载人天地往返的关键核心产品,对接机构将再次面临与多构型、大吨位、大偏心对接目标的捕获、缓冲、刚性连接等全新挑战。

    空间站组合体尺寸的增大使得飞船和空间站组合体的发动机工作时,羽流间的相互影响相比以往发射和对接任务的情况变得更加复杂。飞船在近距离交会过程中需要频繁启动发动机进行相对姿态和位置的调整,这将对悬浮在太空中的空间站姿态产生影响。此外,空间站的喷气控制也会影响飞船自身的控制。对于这一问题,神舟飞船GNC(制导导航与控制)系统在发动机分组使用和控制方法上进行优化,并通过地面的仿真计算加以验证,确保任务成功。

    为适应后续空间站常态化运营阶段的密集任务,神舟飞船队伍开展了上百次地面捕获缓冲试验,确保对接环捕获目标的时长限制在数秒之间,将对接锁系的同步性误差控制在毫米以内,使飞船对接机构在对接的一瞬间即可快速捕获空间站,随后平稳可靠地锁紧对接面。

    安全平稳 提升火箭自主可控水平

    长二F火箭是中国第一型载人火箭,全程参与了中国载人航天工程“三步走”战略的每一步,肩负着保障航天员安全进入太空的特殊使命和责任,是名副其实的“金牌老将”。

    值得一提的是,这次火箭升空过程中,航天员桂海潮感慨:“坐火箭太爽了!”

    为什么坐火箭那么爽?“火箭点火起飞时速度很慢,随后进入逐渐加速的过程,加速曲线总体来说比较平缓。” 中国航天科技集团一院火箭专家钱航介绍说,即使如此,随着速度增加,航天员仍能感受到明显的“推背感”,最强烈时,如同被数倍于自身的重量压在座椅上。

    钱航介绍说,长二F火箭在设计中对过载有明确要求,不会像战斗机做极端动作时那样让常人无法忍受,但相比在地面开快车要更刺激。“这种感觉就跟我们在游乐场坐过山车差不多”。

    作为中国航天史上技术最复杂的“航天员专列”,长二F火箭的每一次亮相,其可靠性和安全性都会再度提升。

    中国航天科技集团一院长二F火箭副总设计师刘烽介绍说,本发火箭相比遥十五火箭,共有20项技术状态变化。研制团队重点围绕冗余度提升和工艺改进,持续提升火箭的可靠性,不断提升产品自主可控水平。

    此外,研制团队还以数字化、信息化手段赋能火箭,为数据判读引入“智”变。“依靠远程测发支持系统的持续建设,实现了长二F火箭测试数据前后方实时互通,后方设计人员能够更加便捷、全面了解火箭相关数据,开展实时监测判读与数据分析,并同步在大屏上可视化展示。”钱航说。

    组批投产 飞船研制开启“套餐”模式

    自神舟十二号载人飞船开始,载人航天任务实施“滚动待命”策略,在前一发载人飞船发射时,后一发载人飞船在发射场待命。

    与发射场“滚动待命”同步进行的,是型号产品的滚动批产。随着载人航天任务的密集开展,空间站关键技术验证及建造阶段发射的神舟十二号至神舟十五号的4艘载人飞船,即开启了第一批次的组批研制模式。神舟十六号载人飞船则是第二批次6艘飞船的首发船,在充分继承空间站建造阶段的技术方案基础上,通过一次验证、组批投产的模式,建立产品基线、工艺基线,同时将技术创新和管理创新贯穿于产品研制生产中,推动载人航天产品研制模式转型。

    中国航天科技集团八院控制所载人航天型号技术负责人王有波介绍说,组批投产模式让生产、测试过程更为标准化、规范化,更有利于人员掌握产品状态、保证产品质量,同时提高了物资采购集中度,便于供应链的管控和备货周期的把控。“这就类似于将‘小炒’标准化为‘套餐’,通过对‘菜谱’的标准化制定与‘食材’的统一化采购,再到‘制作流程’的规范化,在保质保量的前提下,提升‘上菜’速度”。

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