“感覺良好三人組”剛返程,“太空出差六人組”已經安排上了!
2022-04-16 21:46

 4月16日上午,神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場預定區域成功著陸,太空“出差”長達半年的“感覺良好三人組”順利回到地球。他們不僅刷新了中國航天員在軌時間的新紀錄,也預示著我國載人航天空間站組裝新階段的開啟。專家告訴記者,今年是我國的航天大年,“問天”“夢天”實驗艙即將發射升空,未來,中國空間站將用百噸級的最大結構,迎接全新出發的“太空出差六人組”。

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圖源新華社

 

【回顧:在軌183天,“感覺良好三人組”都做了些啥?】

兩次出艙,中國女性航天員邁出太空行走第一步

2021年11月 7日,航天員翟誌剛 、航天員王亞平身著我國新一代“飛天”艙外航天服,先後從天和核心艙節點艙成功出艙。中國首位出艙航天員翟誌剛時隔13年後再次進行出艙活動;王亞平成為中國首位進行出艙活動的女航天員,邁出了中國女性艙外太空行走第一步。他們在太空中報告的“感覺良好”也讓“感覺良好三人組”由此得名。

2021年12月26日,神舟十三號航天員乘組圓滿完成第二次出艙全部既定任務。

二十多項太空實驗,並進行對接測試

在軌六個月,“感覺良好三人組”還進行了二十多項太空實驗,並進行了空間站組合的對接測試。2022年1月6日,空間站機械臂轉位貨運飛船試驗取得圓滿成功,這是我國首次利用空間站機械臂操作大型在軌飛行器進行轉位試驗。1月8日,乘組圓滿完成手控遙操作“天舟二號”與空間站組合體交會對接試驗。

這試驗初步檢驗了利用機械臂操作空間站艙段轉位的可行性和有效性,驗證了空間站艙段轉位技術和機械臂大負載操控技術,為後續空間站在軌組裝建造積累了經驗,並初步驗證了空間站與來訪飛行器手控遙操作係統的功能、性能以及天地間協同工作程序的合理性。

首次太空過年,並參與了春晚“雲直播”

2022年1月31日,農曆除夕,神舟十三號航天員在遙遠的太空專門發來視頻,向祖國和人民送上祝福。拿著對聯的指令長翟誌剛說:“祝大家新春快樂,身體健康,萬事如意。”身著喜慶服裝的王亞平祝全國小朋友們“生龍活虎、茁壯成長”,祝福我們偉大的祖國“福虎生旺、繁榮富強”。葉光富手持“福”字祝願全國人民“新春愉快、闔家幸福”。

兩次太空課堂,冰墩墩當上了“助教”

2021年12月9日和2022年3月23日,“感覺良好三人組”在太空艙裏為廣大學生開設了兩次天宮課堂,一共做了8個實驗。首次天宮課堂授課項目包括航天員在軌工作生活場景展示、太空細胞學研究實驗展示、太空轉身、浮力消失實驗、水膜張力實驗、水球光學實驗、泡騰片實驗及天地互動交流。第二次“天宮課堂”裏,航天員在軌演示了太空“冰雪”實驗、液橋演示實驗、水油分離實驗、太空拋物實驗,介紹與展示空間科學設施,還有天地互動環節。北京冬奧會吉祥物“冰墩墩”也亮相“天宮課堂”,當起了“助教”。

【返程:歸心似箭,首度啟用快速返回技術】

首次采用快速返回技術提高返回效率

航天科技集團五院載人飛船係統項目技術副經理邵立民介紹,為進一步提高返回任務執行效率,縮短地麵飛控實施時間,神舟十三號首次采用了快速返回模式。通過對飛行任務進行合理地裁剪和調整、壓縮操作時間,將返回所需時間由原先的11個飛行圈次壓縮至5個飛行圈次。返回時間由17個小時縮短至約7.5個小時。

“在返回程序上,神舟十三號需要經曆組合體分離、返回前軌道維持和測定、軌道艙和返回艙分離、推進艙和返回艙分離、再入大氣層等步驟。”南京航空航天大學航天學院聞新教授告訴記者,從飛船真正脫離空間站,到最終返回地麵,時長約 28 小時。地麵科研人員通過優化返回流程,將原來的串行工作並行開展,來縮短航天員在神舟飛船返回艙內的等待時間,更好的提高返回的效率。

根據已經公開的信息,俄羅斯航天員曾將這一返回程序的耗時壓縮在了三小時。今後,神舟飛船返回的時間是不是會越來越短?並不是。專家介紹,返回時載人飛船繞著地球飛行的圈次需要兼顧時間段和完成任務這兩個目標,如果返回時間太短,萬一出現異常情況,可能會來不及處置,反而會導致等待時間更長。因此,目前的5圈是折中考慮,未來還可能減少圈數。

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穿過“黑障路段”,返回艙成功實現直立降落

和神十二乘組返回時一樣,神十三在返回時,依然經曆了“黑障路段”。聞新教授告訴記者,返回艙是以自由落體的方式進入大氣層的。經過大氣層時, “黑障”路程不在地麵測控中心“視線中”,無法和地麵進行通訊,大約持續六分鍾。其實“黑障”的原理很簡單——返回時,航天器跟大氣會產生劇烈的摩擦,摩擦時的燃燒過程會將艙體表麵的物質變為一種等離子態。由於電磁波信號無法穿透這種等離子態物質,也就導致了失聯,就像“黑色的屏障”一樣。

在16日的返回過程中,神十三乘組的三名航天員成功克服了黑障路段帶來的不適,依然“感覺良好”,這無疑是讓全國人民最為安心的一句“報平安”。據了解,目前科研人員正在研究“黑障”問題的解決方法。這一段路程約為六分鍾,克服了“危險六分鍾”,返回艙的回歸便再無憂慮。

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圖源央視新聞

 

艙落人到,為什麼航天員不馬上出艙?

收看了神十三返回直播的讀者應該注意到了這樣一個時間點,從返回艙成功著陸到航天員出艙,持續的時間大約為40分鍾。東風著陸場的強大的搜救團隊已經能夠做到幾乎是“艙落人到”,為什麼沒有立刻將航天員“拉”出艙來?

“返回艙進入到大氣層時候,由於速度很快,與大氣層摩擦產生很高的溫度,所以著陸後,航天員不能馬上出艙。”聞新教授介紹,不僅是因為溫度高,科研人員還要在航天員出艙前,完成返回艙的狀態檢查、艙內的微生物測試、航天員的初步身體檢查等一係列流程,因此耗時較長。

航天員出艙後,立刻被藍色保溫材料包裹,這樣的操作也有講究。“有個通俗的說法,五髒六腑的‘歸位’。” 南京航空航天大學航天學院聞新教授解釋,較長時間在無重力的太空中生活,航天員漸漸適應了失重環境。失重會讓航天員產生一些生理上的變化。以俄羅斯聯盟號飛船為例,當聯盟號飛船像流星一樣從太空返回地球時,航天員們覺得身體特別沉重,很難自行移動他們的胳膊和腿,嚴重時還會因為血液的重新分配而導致頭暈眼花,甚至導致他們無法自己從艙裏走出來。救援人員在地麵上幫助他們打開太空艙,將航天員從安全帶的束縛中解放出來,用毯子把他們包裹起來,就好像是剛出生的嬰兒那般,把他們帶回外麵的世界。

【接力:“太空出差六人組”即將“出道”】

今年即將發射兩個實驗艙,迎接太空出差六人組

神十二乘組和神十三乘組都是三人,未來,空間站裏會不會迎來更多的航天員?那是一定的,甚至還有科研工作者也在為進入空間站做著準備。科研工作者依然遵循著“糧草先行”的原則,會在今年年底前給中國空間站“擴容”,向空間站發射“問天”和“夢天”兩個實驗艙,這樣,除了核心艙內的三張床位,實驗艙裏還會增加三張,中國空間站便擁有了可供六人在軌的“硬件”。

中國科學院院士、中國航天科技集團科技委主任包為民介紹,我國載人航天工程從上世紀90年代開始啟動,規劃了“三步走”的戰略。按照空間站建成規劃,一共要進行11次發射。其中,神十四和神十五乘組共計6名航天員要在天上交替10天。

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三室兩廳還帶“儲藏室”,空間站將迎來百噸級最大結構

如果一切進展順利,今年,我們或將會看到的天宮空間站最大構型:天和一號核心艙+問天號實驗艙+夢天號實驗艙+天舟五號貨運飛船+神舟十四號載人飛船+神舟十五號載人飛船,規模近百噸級。

這麼重的“龐然大物”在太空中飛行,為啥不會掉下來?“在失重的太空中,影響飛行高度的因素是飛行速度,空間站的自重對於飛行高度的影響非常小。”聞新教授打了個比方,在太空中飛行的空間站,就像一搜在海水中漂浮的“船”,“太空中的天體,都按照天體運動規律在轉動,不會停止,也不會加速,比如我們最常見的‘地球繞著太陽轉’,地球也沒有‘發動機’。因此,空間站隻需要維持飛行速度,一圈一圈繞著地球轉,‘掉下來’的擔心完全是多餘。”

【展望:空間站裏能“種菜”,未來是不是還能養小寵物?】

從神舟五號到神舟十二號,中國載人航天實現的大踏步的跨越,跟隨航天員上天的物件也從乒乓球等小物件,逐漸發展為種子等植物個體。“其實從神舟一號開始,航天器就在陸陸續續帶著各類種子上天,進行太空實驗。”聞新透露,未來,航天員在太空中的食物,有望“自產”。“目前,帶上太空的植物種子,多半是用來進行太空實驗的。這些實驗最終目的,是為了能讓作物在太空中良好生長。航天員長期在空間站裏生活,需要新鮮蔬菜補給。將來他們吃的菜,都可以自己種。”

“種菜”未來有望實現,那小動物是否也能上天?有網友設想,空間站裏要是有一隻穿著動物版宇航服的“太空貓”慵懶地閑庭信步,估計會讓航天員的太空生活增添不少樂趣。“理想很豐滿,但現實是,小動物到了太空裏,連方向都找不到。”聞新告訴記者,帶著動物上太空的生命科學實驗,科研人員一直都在進行著努力。“比如,蜜蜂、果蠅等會飛的動物,還有哺乳動物,甚至還有蜘蛛。但結果是,會飛的小蟲們會在太空中亂飛,小動物不會吃奶,至於蜘蛛,結網的能力在太空中幾乎喪失。”聞新表示,生命科學實驗也在中國航天科研工作者的計劃內,未來,會在太空中陸續開展。

【快問快答】

Q:下個月即將發射天舟四號,為什麼發射這麼密集?

A:一方麵是因為我國有能力確保、支撐這樣密集頻繁的發射工作。另一方麵,考慮到空間站壽命有限——大約10年左右,需要盡快完成空間站前期的組裝和裝修工作。在條件允許的情況下,科研工作者希望能在短時間內將空間站調整到可供開展科學實驗工作的、全功率、滿負荷的工作狀態。

Q:航天員回來會不會“紅碼”?

A:“不知道太空裏有沒有綠碼”雖然是戲言,但“太空人”回到地球的確需要隔離。長時間的太空生活會造成航天員骨質流失,即常說的骨質疏鬆。這就是為什麼我們迎接航天員,都是從艙裏抬出來的。這一次我國的三位航天員在太空中呆的時間比以往任何一次都要長,所以他們回來後的適應過程相應也會更長一些。

Q:據說航天員的隨身物品裏還有槍?

A:這還真的有。上世紀60年代前蘇聯發射的“上升二號”,在完成人類首次太空漫步後執行返回任務時,因為遙控裝置失靈,在太空多飛了一圈,最終導致降落地點出現了嚴重的偏離,降落到了烏拉爾山脈中的彼爾姆地區。好在航天員帶了手槍,才足以自衛,對抗了深夜山林裏嚎叫的狼群。

揚子晚報/紫牛新聞記者  楊甜子

校對 王菲

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