我国载人航天事业实现跨越式发展(深度观察)
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“中国空间站永远值得期待!”2022年11月30日,神舟十四号和神舟十五号乘组的6名航天员竖起大拇指同声喊出这句话。中国航天员在中国人自己的空间站里,首次实现“太空会师”。
从太空驻留人次和时间长度看,20年来,我国载人飞行经历了从单人单天、多人多天到两人中期驻留再到多人长期驻留的跨越,目前中国航天员在空间站能够生活长达半年之久。
航天员驻留太空时间越长,对身心素质和工作能力的挑战越大。从去太空“转一圈”到能在“太空之家”长期生活,这一变化离不开我国航天支撑能力的提升。
生存条件得到坚实保障。早上,中国航天员朱杨柱在中国空间站里起床,从一个透明水袋里吸了几口饮用水。“早起一杯水”,已是空间站生活的常态。
空气和水是航天员在太空生存最关键的资源。早期的神舟任务中,采取飞船携带氧气和水的方式补给;随着航天员人数增加和飞行时间变长,这些补给远远不够。多年来,科研人员不懈攻关,研发出一套再生式环控生保技术,通过电解制氧、冷凝水回收等循环利用的方式,提供氧气和纯净水。目前,中国空间站实现了氧气资源100%再生,水资源闭合度提升至95%以上。
健康状况得到及时监测。随着空间飞行时间增加,太空失重环境对人体带来的不利影响会越来越大,特别是心血管系统功能减退的问题变得更加突出。此外,还会出现一定程度的肌肉萎缩和骨丢失问题。从神舟五号任务开始,地面人员就密切关注着航天员的身体状况,后续任务中逐渐增加了对更多生理指标的监测。
随着航天医学实验研究的深入,如今科研人员探索出帮助航天员适应太空环境的多种方案。比如,我国空间站专门设置了健身区,锻炼器械设备由“三大三小”组成,“三大”指太空自行车功量计、太空跑台和抗阻锻炼装置,“三小”指拉力带、握力器和呼吸肌锻炼器。在太空,航天员每天都会进行健身运动,来保持良好的身体状态。
生活条件得到极大改善。神舟五号任务时,航天员只有“一室”居住,到神舟十号的时候,就有“两室”,3个航天员中,两个人可以睡到“卧室”里,一个人打“地铺”睡在地板上;空间站更是变成了“三室两厅”,航天员住得越来越宽敞。
从吃的食品种类看,神舟六号时就有40多个品种,神舟九号有了50多种食品供应。航天员聂海胜和费俊龙在执行神舟六号任务时,轨道舱温度比较低,加热食品比较少。而在聂海胜执行神舟十二号任务时,已经做到了7天一个食品周期,也就是一周菜品可以不重样,而且有了加热设备,可以吃到更丰富更热乎的菜肴。
神舟十一号任务时,地面团队为航天员提供了一个基于虚拟现实技术打造的心理舒缓系统,航天员可以看到家人、家里的场景、熟悉的环境。航天员还能与亲朋好友进行音视频交流。
载人航天技术向着更高层次不断跨越
天地往返、空间出舱和空间交会对接是载人航天重要的基础性关键技术。每一次神舟任务,并不是上一次任务的简单重复,而是向着更高层次不断跨越。
航天员出舱,就是这样一个标注技术突破的时刻。“我已出舱,感觉良好。神舟七号向全国人民、全世界人民问好。请祖国放心,我们坚决完成任务!”2008年9月27日,翟志刚率先开展出舱活动,中国航天员的身影首次进入茫茫太空,中国正式成为世界上第三个掌握出舱技术的国家。
13年后,2021年7月4日,神舟十二号航天员进行了中国空间站首次出舱活动,出舱作业达数小时。
在后续任务中,我国航天员出舱活动越来越频繁。神舟十三号任务,王亚平成为中国首位进行出舱活动的女航天员,迈出了中国女性舱外太空行走第一步。神舟十四号航天员在空间站成功搭建“天桥”,航天员蔡旭哲通过“天桥”实现了首次跨舱段舱外行走,成为第一个到达中国空间站梦天舱外的人。神舟十五号航天员乘组完成了4次出舱活动,刷新了中国航天员单个乘组出舱活动纪录。
出舱时间拉长、出舱活动范围扩大、出舱人数变多,中国航天员“太空漫步”越来越从容。这离不开20年来一项项关键技术的突破,例如掌握了推进剂补加技术、破解了电源系统难题、研制出空间站机械臂、实现了在轨组装建造和在轨维修等。
就拿小小的一根安全绳来说,神舟七号航天员翟志刚使用的安全绳是固定长度,有效长度仅有1米多。在空间站建造任务中,这根绳子变成了10余米长的钢丝绳,而且能在狭小空间里进行上万次、重复性的有序缠绕。这根在太空中联结航天员和舱体的“生命线”,是我国科研人员不断攻关取得的成果,协助航天员完成行走范围更大、操作难度更高、安全要求更严格的出舱活动。
令世人惊叹的还有太空中多次实现“万里穿针”的航天器空间交会对接。
“不突破和掌握空间交会对接技术,建设空间实验室、空间站的设想只能是空中楼阁。”在中国载人航天工程总设计师周建平看来,空间交会对接技术是当今航天领域最为复杂的技术之一。
神舟八号无人飞船与天宫一号成功对接,标志着我国在突破和掌握空间交会对接技术上迈出了重要一步;神舟九号和天宫一号联手,圆满完成了我国首次载人交会对接任务;神舟十号任务再次充分验证交会对接技术;神舟十三号航天员乘组手控遥操作完成了天舟二号货运飞船与空间站组合体交会对接试验……掌握了空间交会对接技术,中国就有能力实现太空中人员和物资的可靠运送与补给。
伴随载人航天事业的发展,航天员的类型也更加丰富,包括了航天驾驶员、航天飞行工程师和载荷专家等。前不久,中国空间站空间科学与应用项目申报系统正式开通,神舟十六号航天员、中国空间站首位载荷专家桂海潮在太空发出了一起到“天宫”做科学实验的邀请。未来,航天员选拔将更加开放。
火箭朝着更可靠、更安全、更智能的方向变化,支撑中国航天迈向太空的脚步走得更稳更远。守护航天员天地往返的“神箭”长征二号F运载火箭,用全战全胜的成绩完成从神舟一号到神舟十七号的全部发射任务。长征五号B运载火箭、长征七号火箭为空间站阶段各项任务圆满完成保驾护航。如今,新一代载人运载火箭长征十号也正在抓紧研制中。
载人航天成果应用越来越广泛
神舟十一号任务时,我国首次在太空人工栽培蔬菜。航天员景海鹏在日记中这么写道:“当时我和陈冬兄弟都非常高兴,第一时间把这个好消息告诉了地面工作人员。我们拍了很多照片,还跟生菜芽合影留念。”6年后的2022年,中国航天员首次在太空过中秋,吃上了自己培育的新鲜生菜。航天员蔡旭哲评价:“口感很好。”
“造船为建站,建站为应用”,这是中国太空之家的重要使命。20年来,从较小规模的“神舟”轨道舱,到中等规模的“天宫”空间实验室,再到“天宫”空间站这个国家级太空实验室,在太空做科学实验的场地也不断升级扩容。中国空间站已安排在轨实施了100多个空间科学研究与应用项目,4000余项成果广泛应用于各行各业,国家太空实验室空间应用有序展开,成果转移转化成效显著。
20年来,拓展的不仅仅是空间实验场所,还有实验种类。空间站舱内可以部署25台科学实验柜,每台实验柜都是一个小型的太空实验室,可以支持开展单学科或多学科交叉的空间科学实验,整体达到国际先进水平。近几次任务,航天员乘组的重要职责之一就是“解锁”各类科学实验柜,在空间站进行流体物理、材料科学、燃烧科学等科学实验。
从2013年神舟十号任务期间的首次太空授课开始,“天宫课堂”也越来越精彩。授课空间更大了,从天宫实验室、空间站核心舱拓展到空间站问天舱、梦天舱;授课更流畅了,天地通信保障有力,神舟十三号任务时,数倍于5G网速的“太空宽带”支持天地互动;讲课教材更丰富了,航天员朱杨柱和桂海潮展示了众多梦天舱里的科学实验设备;授课方式更新颖了,神舟十四号航天员陈冬戴上混合现实眼镜,演示植物样品的采集操作……
回首飞天路,逐梦新征程。目前,新一代载人飞船、月面着陆器、载人月球车等均在研制建设,我国载人登月任务已全面启动。中国载人航天探索的脚步不会只停留在近地轨道,一定会飞得更稳、更远。
《 人民日报 》( 2023年10月27日 19 版)
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