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神舟十四号出征,全新“出差三人组”将在太空之家“搭积木” |【经纬低调分享】

2022-06-05 14:57
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今天上午10点44分,神舟十四号载人航天飞船搭乘长征二号F遥十四运载火箭,从酒泉卫星发射中心发射。本次的太空出差任务由陈冬、刘洋、蔡旭哲执行,三人小分队将在轨驻留6个月,他们将在太空度过国庆节和中秋节。


 

作为中国空间站建造阶段的首次飞行任务,神舟十四号乘组将开启我们“太空之家”的进一步升级工作。若一切顺利,今年年底三位航天员还将在太空迎来乘神舟十五号到达的下一批航天员,预计双方将有一段交接时间,这将标志着中国即将实现太空飞行史上的首次人员在轨轮换。未来,我们或将实现中国人在太空的连续不间断的驻留。

 

那么,此次神舟十四号乘组的搭配有何亮点?新的三人小分队将完成哪些任务?中国空间站庞大的“搭积木”工程进行到哪一步了?以下,Enjoy:



来源 / 中国载人航天、科技日报、新京报、中国网、量子位、话匣子

 


1

神舟十四号乘组与背后强大的后援团

 

神舟十四号载人飞行任务由陈冬、刘洋、蔡旭哲3名航天员执飞,陈冬担任指令长,3名乘组航天员均为我国第二批航天员。

 

 

神十四乘组是空间站任务以来平均年龄最小的一个乘组,但12年的朝夕相处、2年半的任务训练,使乘组人员彼此间越来越熟悉、配合越来越默契。陈冬作为指令长,主要负责抓总和出舱活动;刘洋工作细致,负责物资管理和机械臂操作;蔡旭哲理论功底深厚,操作熟练,主要负责环控设备运行与维修

 

三人在试验舱内(徐部 摄)

 

航天员陈冬曾在2016年执行过神舟十一号载人飞行任务,当时初上太空的他既兴奋又好奇,对指令长景海鹏说出的那声“爽”爆红网络。

 

不过许多人可能不记得当时神十一乘组在任务结束前曾遭遇了突发的话音通信中断故障,与地面失联3小时。但那次遇险没有让航天员们退却。执行完神舟十一号任务,陈冬就紧接着就投入到空间站任务的训练中去。一向低调随和的陈冬在训练时特别爱“找茬”和较真。他说:“找茬是去掉安全隐患的‘茬’,较真是较的确保安全的‘真’。

 

这次他作为我国第二批航天员中首位指令长挑起大梁,重返太空。

 

2019年7月1日,陈冬、叶光富在做操控训练(孔方舟 摄)

 

航天员刘洋执行过神舟九号载人飞行任务,是首位进入太空的中国女航天员。十年前,当刘洋离开天宫一号时,曾向天宫一号庄严地敬了个军礼,刘洋对着天宫一号郑重敬礼,心里说:“在不久的将来,我一定还会再回来!”十年后的今天,她终于可以坚定地说:“中国空间站,我乘舟而来!”

 

备战空间站任务,对航天员的身心素质、知识和技能提出了更高要求。刘洋迅速以从零开始的心态,以高中生的拼搏劲头对待每门课程,将每次模拟训练当成实战。

 

新一代飞天舱外服要进行水下验证试验,刘洋主动报名。她穿着厚重的水下服被吊车放入10米深的水槽,水波纹产生的晃动经过凸面头盔面窗,在视觉上产生放大效应,让她产生巨大的眩晕感,一阵恶心涌上喉咙,又被她强咽下去。刘洋拒绝了医生和试验指挥让她上岸休息的建议。水下服寿命有限,用一次少一次,她不愿因为个人原因终止整场试验造成人力物力损失,选择咬牙挺过了试验。

 

完成第一次水下试验后,刘洋整个人都虚脱了,手连拳头都握不住。她认为自己的力量与任务需要相比还有差距,便暗自加码。每次体训她来得早、训得长、走得晚,回宿舍还要“加餐”举杠铃、练握力器。

 

2022年3月11日,刘洋进行水下训练(孔方舟 摄)

 

航天员蔡旭哲则是首次去太空,在此之前他已为飞天准备了12年。蔡旭哲的航天梦想,是被杨利伟点燃的。2003年,当时已是空军飞行员的蔡旭哲坐在电视前观看神舟五号飞天,被航天员这一职业深深吸引,向往飞得更高。

 

从飞行员到航天员,要经历脱胎换骨般的淬炼,不但要重新走进课堂学习枯燥的基础理论,还要完成包括体质、心理、航天专业技术等上百门科目的艰苦训练,每个科目挑战的都是生理和心理的极限。

 

他坦言自己赶上了一个好时代,“载人航天事业是一场接力赛,我只是这场接力赛中的一员,责重如山,使命神圣。不管是技术、心理还是身体,我们都做好了充足的准备!”

 

2020年5月13日,蔡旭哲进行离心机训练(孔方舟 摄)

 

据悉,神舟十四号乘组在轨期间,将面临构型多(期间经历9种组合体构型),状态新(要操控小机械臂和组合臂、从问天舱气闸舱实施出舱),任务密 (实施5次交会对接、3次分离撤离、2次转位、2~3次出舱,各次任务环环相扣)等挑战,对乘组执行任务能力提出了很高要求。

 

针对这些特点,在完成通用训练科目的基础上,科研人员主要从以下三个方面对神舟十四号乘组进行针对性强化训练:一是完成了问天舱、梦天舱进驻状态设置和三舱工作生活以及健康保障、物资管理、站务管理等训练,乘组具备了三舱在轨驻留技能;二是完成了小机械臂操作、利用问天气闸舱出舱活动和遥操作实验舱交会对接等训练,乘组具备了完成空间站建造任务技能;三是针对三舱实验项目增多的情况,完成了约30项空间实验项目及平台相关操作训练,乘组具备了开展相应科学实验的技能。

 

此外,还多次安排神舟十四号乘组与神舟十二号、神舟十三号乘组交流,也将在神舟十三号任务基础上进一步改进和完善航天员长期飞行保障措施,确保航天员在轨健康生活、高效工作,圆满完成飞行任务。

 

神舟十四号乘组训练日常


除了神舟十四号三人乘组,其背后庞大的后援团也值得我们关注。

 

自神十二、神十三任务以来,我们已经习惯了中国载人航天“发一备一”的保障模式。因此,早在神舟十三号发射前,神舟十四号飞船和长二F遥14火箭已经在酒泉卫星发射中心整装待发,随时准备作为应急救援船发射升空。

 

自2021年8月13日进场以来,长二F遥14运载火箭已经完成9个多月的待命值守,站立时长创中国火箭之最。

 

在这280多天里,酒泉卫星发射中心测发系统工作人员始终坚守岗位、密切关注火箭状态,是名副其实陪神箭“站岗”的人

 

图源:我们的太空

 

参与过全部“神舟”飞船任务的“火箭吊装手”石创峰便是其中一员。他这次继续作为吊装指挥完成神舟十四号最后的组装对接工作。石创锋说:“吊装是整个测发系统的第一环,也是火箭在技术区的最后一环。在吊装的过程中,要时刻关注火箭在空中的运行轨迹。每一个状态,都要做到心中有数。”

 

从测试指标参数到备品备件状态,从火箭顶部仪器舱到尾端的起飞甲板,小到每一个插头,他们都要检查确认。对于载人航天而言,安全是所有工作的逻辑起点。

 

图源:中国载人航天

 


2

在轨期间,神十四乘组要完成哪些任务?

 

神舟十四号飞行任务是我国空间站建造阶段第一次载人飞行任务,任务期间将全面完成以天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱为基本构型的天宫空间站建造,建成国家太空实验室

 

据中国载人航天工程新闻发言人林西强介绍,神舟十四号飞行乘组将和地面配合完成两个实验舱与核心舱的交会对接和转位;首次进驻问天实验舱和梦天实验舱,建立载人环境;配合地面开展两舱组合体、三舱组合体、大小机械臂、气闸舱出舱等相关功能的测试工作;首次利用位于问天实验舱的气闸舱实施2到3次出舱活动;完成问天实验舱和梦天实验舱十余个科学实验机柜解锁、安装;继续开展“天宫课堂”太空授课及其他公益活动。

 

图源:洋上妖姬Mirai

 

作为国家太空实验室,中国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。

 

其中,问天实验舱主要面向空间生命科学研究,配置了生命生态、生物技术和变重力科学等实验柜,能够支持开展多种类植物、动物、微生物等在空间条件下的生长、发育、遗传、衰老等响应机理研究,以及密闭生态系统的实验研究,并通过可见光、荧光、显微成像等多种在线检测手段,支持分子、细胞、组织、器官等多层次生物实验研究,还能提供0.01g~2g的变重力模拟,支持开展不同重力条件下生物体生长机理的对比研究。

 

梦天实验舱主要面向微重力科学研究,配置了流体物理、材料科学、燃烧科学、基础物理以及航天技术试验等多学科方向的实验柜,支持开展重力掩盖下的多相流与相变传热、基础燃烧过程、材料凝固机理与热物理性质等物质本质规律研究以及超冷原子物理等前沿实验研究。同时,在天宫二号空间冷原子钟的基础上,将建立世界上第一套由氢钟、铷钟、光钟组成的空间冷原子钟组 ,构成在太空中频率稳定度和准确度最高的时间频率系统 ,开展引力红移、精细结构常数测量等前沿的科学研究,推动时间频率的导航与大地测量等应用。

 

此外,还在舱外安排了材料舱外暴露试验装置元器件与组件舱外通用试验装置,用于开展舱外实验项目。后续,还将发射与空间站共轨飞行的巡天空间望远镜研究设施,开展广域巡天观测。

 

针对上述舱内科学实验机柜、舱外试验装置和巡天空间望远镜,在空间站建造阶段,安排了近百项实验研究项目。后续转入常态化运营后,还将实施较大规模科学研究,预期将有力推动暗物质与暗能量、星系形成演化、物质本质规律、生命现象本质和人在太空的响应变化规律,以及地球可持续发展等重大前沿科学问题的突破,为未来我国开展近地以远的载人空间探索提供深厚的科学和技术积累。

 

今年年底,中国空间站将成T字构型建造,舱内活动空间超过110立方米,将配置2个航天员出舱舱口和1个货物气闸舱,并提供6个睡眠区和2个卫生区,可实现长期3人、短期6人驻留。如果把天和核心舱比作“大平层”,那么神十四乘组所要建造并率先体验的,就是豪华的“太空别墅”了。

 

图源:航天五线谱

面对如此庞大的计划,中国航天人们更是早就“兵马未动,粮草先行”,在5月10日就从文昌航天发射场发射了“快递小哥”天舟四号货运飞船。

 

身高10.6米、腰围3.35米、体重13.5吨的天舟四号货运飞船,承担了神舟十四号任务的主要“带货”补给任务,发射后它对接到的是空间站的后向对接口。

 

 

据了解,这次天舟四号上天的时候装载了共计200 余件货物,涵盖航天员系统、空间站系统、空间应用领域和货运飞船系统。其中包括货包货物和直接安装货物,携带补加推进剂约750千克,上行物资总重约6000千克。

 

这些货物将为神舟十四号乘组3人6个月在轨驻留、空间站组装建造、开展材料科学、微重力、航天医学试验等空间应用领域提供物资保障。

 

 

而为了能让这批“快递”安全送达,天舟四号采用了货包、支架、贮箱等多种货物装载方式,货物种类、数量可以根据空间站需求动态配置。与此同时,其还具备承担空间站姿态轨道控制、并网供电以及空间站遥测、数据传输支持等空间站运营支持任务的能力以及空间科学实验支持能力。



3

中国空间站在轨建造过程“剧透”

 

神舟十四号乘组,将堪称妥妥的空间站建造“劳模”,其任务之多,操作之复杂,前所未有。建造过程中,空间站也将开启“72变”,构型不断地调整。先来看下剧透:

 

神舟十四号升空后,和神舟十三号一样,对接“天和”核心舱朝向地球方向的径向对接口。“天和”核心舱一前一后,分别是天舟三号和天舟四号货运飞船,构成一个小T字构型。

 

 

天舟三号此时的主要作用是为了组合体的质心配平。“问天号”实验舱升空前,它将分离,再入大气层。“问天号”实验舱也是一个和“天和”核心舱一样个头的20多吨的一个大家伙,入轨后,它将对接“天和”的前向对接口,这样的稳定状态将保持一段时间。

 

 

在“梦天号”实验舱准备升空的时候,“问天号”实验舱将实施转位,从前向对接口向右转90度,对接在右侧停泊口。“天和”与“问天”形成一个L构型。

 

 

接下来,“梦天号”实验舱来了,同样先对接“天和”前向对接口。

 

 

然后实施转位,停在左侧停泊口,至此,中国空间站三舱T字构型搭建完成!

 

 

大局已定,后一批航天员要来接班了!照例还是粮草先行,“天和”后部的天舟四号分离,然后迎来天舟五号对接。

 

 

预计今年年底,神舟十五号发射,它将对接“天和”的前向对接口,两个乘组6名航天员将在空间站共同工作、生活一周左右。彼时的空间站,三舱齐全,靠泊一艘货运飞船,两艘载人飞船,对接口用满。六合一的组合体,总质量近百吨。



 


此时此刻,“问天号”实验舱及其所搭载的长征五号B遥三运载火箭,也已经在文昌航天发射场就位。在完成发射场区总装和测试工作后,下个月“问天号”也将正式奔赴宇宙,成为中国空间站的一部分。

 

未来,中国空间站不仅是我们的太空家园,还会成为科技成果的孵化器,服务全世界,造福全人类。

 

References:

1)中国载人航天官方微信

2)科技日报

3)《五大焦点问题解读神舟十四号载人飞行任务》,BY 新京报

4)《神舟十四号将完成空间站建造阶段首次任务,有何亮点?》,BY 中国网

5)《天舟四号“太空快递”都送了啥?》,作者/金磊,BY 量子位(ID:QbitAI)

6)《神舟十四号准备出战!详解空间站在轨建造过程,乘组中会有她吗?》,作者/鸣镝,BY 话匣子(ID:news_box)


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