神舟十三號的發射為啥選在“跨越時空同一天”?來聽聽南航專家詳解“大國航天新刻度”
2021-10-18 13:27:29

據中國載人航天工程辦公室消息,北京時間2021年10月16日0時23分,搭載神舟十三號載人飛船的長征二號F遙十三運載火箭,在酒泉衛星發射中心點火發射,神舟十三號載人飛船與火箭成功分離,進入預定軌道,順利將翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空。神舟十三號的出征,將大國航天刷出全新刻度。這一次的飛行和此前的神舟十二號相比,有哪些不同?新版的“太空出差三人組”又將在空間站里做些啥?記者特邀南京航空航天大學的專家進行了解析。

神舟十三號出征王昱淏攝

【發射】

發射時間也要“跨越時空同一天”?

航天專家:選定10月16日只是因為發射時間“剛剛好”

就在神舟十三號官宣發射時間后不久,有細心的網友發現,10月16日是一個標準的“好日子”,在18年前的同一天,2003年的10月16日,航天員楊利偉安全著陸,我國首次載人航天取得圓滿成功。此外,10月16日還是我國第一顆原子彈爆炸成功的“時間刻度”。神舟十三號發射也要“跨越時空同一天”的說法不脛而走。

專家解釋,航天人可沒這么迷信,神舟十三號的發射選擇了10月16日凌晨,真的只是日子“剛剛好”?!熬唧w的發射時間是根據實驗任務和氣象條件來決定的,真的要說‘有關系’,那最有關系的考慮因素是預定軌道高度??蒲泄ぷ髡吲卸òl射的‘窗口’,要綜合考慮當地的氣象條件、飛行的測控條件、飛船的軌道參數、空間站的軌道參數等多種因素,由此計算出最佳的發射時間?!?/span>

如果你是航天愛好者,那么可以從神舟十二號的發射時間來佐證這一結論。根據官宣時間,神舟十二號是在北京時間2021年6月17日的9時22分發射的。神舟十二號在上午發射,神舟十三號的發射時間則是在凌晨0:23分,科研工作者們“選日子”,可沒啥“撞個好日子”一說。

【交會對接】

“萬里穿針”再次上演

這次是“徑向對接”的首次驗證

10月16日,不少讀者一覺醒來刷新聞時,都會發現神舟十三號與天和核心艙成功完成徑向對接的消息。距離發射時間過去了約6.5個小時,神舟十三號載人飛船采用自主快速交會對接模式,成功對接于天和核心艙徑向端口,“徑向對接”技術首次得到太空驗證。

在一個月前的9月16日,神舟十二號在返回之前,曾為神舟十三號此次的徑向對接打了個“前站”,進行過徑向交會試驗,成功驗證了徑向交會技術。專家告訴記者,所謂“徑向交會”,就是指航天器從空間站組合體的下方垂直向上對接。在這之前,我國在太空進行的飛船交會對接都是水平方向的,包括前方向交會和后方交會。

南京航空航天大學航天學院聞新教授對快速交會對接技術充滿信心,他在接受記者采訪時表示,徑向交會技術難度極大,我國此前還未在太空中進行過驗證。在太空中的對接是“萬里穿針”的難度。從神舟十二號開始,我國的載人飛船新增了自主快速交會對接、徑向交會對接和180天在軌??磕芰?。在太空中“相遇”后,兩個航天器會在空間軌道上合并在結構上連成一個整體,這是載人航天活動的三大基本技術之一,是實現空間站和空間運輸系統的裝配、回收、補給、維修、航天員交換及營救等在軌服務的先決條件。此前,在神舟十二號之前,神舟飛船及航天員已經掌握了自動交會對接和手動交會對接技術。

為什么要采用徑向對接的方式?

不僅節約燃料,還能為明年發射實驗艙做準備

專家介紹,神舟十三號之所以選擇徑向對接的方式與天和核心艙進行對接,是因為空間站接口有限,在前后對接上后,徑向對接就成為一種選擇,可以充分利用核心艙下的空間,不僅有節約燃料的考慮,還可以為明年已經“安排上了”的實驗艙發射和搭建做準備?!半m然是‘萬里穿針’,但一定會越‘穿’越熟練。這一次交會對接的時間縮短到6.5小時就是個明證?!?/span>

聞新告訴記者,徑向對接是一個從低軌道飛向高軌道的過程,在一定程度上也降低了天舟貨運飛船在軌姿態調整的次數,進而節約燃料。此外,徑向對接對于整個軌道的抬高和控制都是有好處的。

根據發射日程,大約在明年,我國將要發射太空實驗艙。屆時,“丁”字形的實驗艙組合,將在搭建時也用上徑向對接技術?!翱臻g站核心艙的對接口也不會完全在同一個水平方向上,因此,徑向對接是航天器必須要掌握的一項對接技術?!?/span>

楊昊攝

【太空任務】

太空任務有六大不同

女性航天員將首次出艙

在10月14日下午舉行的神舟十三號載人飛行任務新聞發布會上,中國載人航天工程新聞發言人、中國載人航天工程辦公室副主任林西強介紹,空間站在軌建設分為關鍵技術驗證和建造兩個階段實施,神舟十三號任務是關鍵技術驗證階段的決勝之戰、收官之戰,也是空間站在軌建設過程中承前啟后的關鍵之戰。林西強說,通過神舟十三號任務,將更加全面地考核工程各系統執行空間站任務的功能性能,以及系統間的匹配性與協調性。神舟十三號任務結束后,將組織進行全系統綜合評估,滿足要求后轉入空間站建造階段。

據悉,與神舟十二號任務相比,神舟十三號任務主要有六大不同:

一是載人飛船將采用自主快速交會對接的方式,首次徑向??靠臻g站;

二是屆時中國空間站將實現核心艙、2艘貨運飛船、1艘載人飛船共4個飛行器組合體運行;三是航天員將首次在軌駐留6個月,這也是空間站運營期間航天員乘組常態化駐留周期;

四是中國女航天員將首次進駐中國空間站,航天員王亞平也將成為中國首位實施出艙活動的女航天員,而神舟十三號乘組也將包括中國首次出艙的男女航天員;

五是在神舟十二號任務的基礎上,進一步開展更多的空間科學實驗與技術試驗,產出高水平科學成果;

六是實施任務的飛船、火箭均在發射場直接由應急待命的備份狀態轉為發射狀態。

南京航空航天大學航天學院教授聞新表示,此次的六大任務中,女性航天員的出艙尤為亮眼?!按饲霸趪H空間站里,雖然也有女性航天員的聲音,從她們從未進行過出艙。這是因為女性接受輻射的閾值是要低于男性的,因此在太空作業時,身著航天服的男性會更加適合。但我國此次能夠信心十足的安排女性航天員出艙,充分說明我國在艙外航天服的設計上有了更完善的設計,尤其是在抵擋輻射方面更加安全。這也是航天綜合實力的一種展現?!?/span>

“快遞小哥”們還和空間站連著呢

將來會進入銷毀流程,還能順帶幫空間站“扔垃圾”

關心空間站的讀者盤了一下發射日程不難發現,目前在太空中和空間站連著的航天器,已有“天舟二號”“天舟三號”和“神舟十三號”三個??臻g站的對接口也是有限的,接下來要是再發射載人飛船或是“快遞小哥”天舟系列貨運飛船上天,會不會空間站的對接口不夠用了呢?

南京航空航天大學康國華教授表示,“神舟”系列載人飛船和“天舟”系列貨運飛船都各司其職,有著自己的業務職能。所有的“神舟”系列載人飛船,最終都將返回地球表面,而“天舟”的最終命運則是在分離后開啟墜毀程序,降落在南太平洋的“航天器墳場”。

航天員在空間站里做實驗、生活,也會產生一定的廢棄物。這些廢棄物基本都將轉移到“天舟”貨運飛船內,然后,“天舟”將于航天器進行分離,最終墜毀?!翱爝f小哥”送完快遞,還能“順手”給空間站扔一下“垃圾”。

  東風航天城   楊昊  攝

【關注航天員】

水下訓練、洞穴訓練……

進入太空前,航天員訓練必須“上天入地”

因為女性航天員的加入,新版“太空出差三人組”備受矚目。航天員王亞平曾在接受新華社采訪時透露過航天員訓練時的情景,如離心機訓練、水下訓練等。而首次上天的航天員葉光富,此前在歐洲接受洞穴訓練的照片也頭一次出現在公眾視野里。

太空飛行,為什么要“上天入地”,接受各種訓練?專家告訴記者,這些訓練看上去“非人類”,實則考驗著航天員的綜合能力。如離心機訓練,鍛煉的就是航天員的“抗壓能力”。這里的抗壓和我們普通人不一樣,專業名詞叫“超荷載”。接受超荷載訓練的目的,是為了適應火箭起飛時的“推背感”。點火起飛時,火箭對航天員造成的推力會遠遠超過1g(1g=9.8N/kg,是重力加速度的單位)。對于地球上的普通人來說,1g到2g是能夠承受的荷載極限,類似的感覺接近于特別陡的過山車猛然下坡,但航天員能夠承受的荷載至少要達到8g。我國首位進入太空的航天員楊利偉曾經這樣比喻,8g超荷載的“壓力”,相當于8倍的體重壓在身上,訓練的時候,甚至面部肌肉都會變形,眼淚唰唰向外流。

而水下訓練考驗的,則是航天員在失重環境下的工作能力。水下環境里,因為浮力和重力相抵消,科研工作者可以為航天員模擬出失重的狀態。在失重的環境下吃飯、工作,甚至是穿脫航天服都是“難題”。

洞穴訓練的作用,是黑暗而且較為惡劣的環境下航天員生存能力的提升,磨礪心理,對抗幽閉恐懼?!叭绻涯汴P在家里的客廳里6個月,你會怎樣?航天員呆在空間站里6個月,生理和心理都要適應它?!睂<艺f。

空間站里會不會皮膚干燥?

女性航天員的面霜引發“太空護膚”新話題

今年中秋,跟隨“天舟三號”進入太空的空間站物資中,專門為女性航天員研發的化妝水、面霜等護膚產品成為網友們打趣的話題之一。在太空中也要“美美美”,果然護膚不分時間地點場合??!

南航航天學院康國華教授表示,這一次女性航天員上天,科研人員特意準備的護膚品,有著人性關懷的意味。但太空中護膚,不會像在地球上一樣“擰開化妝水瓶蓋”,盛放化妝水、面霜的容器肯定要特殊加工。

不少人也因此有了疑問,在空間站里長期生活,會不會引發皮膚干燥?專家告訴記者,空間站有環境控制航天生命保障分系統,溫度、濕度、噪音分貝等都會控制在適合航天員生活的范圍。因此,男性航天員長期呆在空間站,基本不會出現皮膚干燥?!霸诳臻g站里,水分是蒸發不掉的,因此連悲傷電影都看不了,萬一哭出來,眼淚都在面罩上糊著呢?!?/span>

揚子晚報/紫牛新聞記者楊甜子

剪輯 戎毅曄

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