多項(xiàng)技術(shù)突破，“護(hù)航”神舟二十號(hào)

4月24日17時(shí)17分，搭載神舟二十號(hào)載人飛船的長征二號(hào)F遙二十運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，約10分鐘后，神舟二十號(hào)載人飛船與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道，航天員乘組狀態(tài)良好，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。此次發(fā)射任務(wù)中，長征二號(hào)F火箭（以下簡稱長二F火箭）與神舟二十號(hào)載人飛船（以下簡稱神舟飛船）進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，每一項(xiàng)升級(jí)都為航天員和空間站任務(wù)提供了更可靠的技術(shù)保障。

火箭裝上了“全景行車記錄儀”

此次發(fā)射任務(wù)中，從數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤w行監(jiān)測，長二F火箭共有32項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)。相較于以往的發(fā)射直播畫面，此次發(fā)射任務(wù)中長二F火箭傳回的“第一人稱”視角發(fā)射畫面不僅更豐富，也更清晰，這得益于長二F火箭首次搭載的全國產(chǎn)化高清攝像頭，圖像覆蓋范圍從3個(gè)關(guān)鍵區(qū)域擴(kuò)展至8個(gè)，包括箭體外表面、二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)尾艙和神舟飛船等部位。高清畫面既可以讓地面指揮中心“看得更清”，也可以讓電視機(jī)前的觀眾更好地領(lǐng)略“航天之美”。

“這就像給火箭裝上了全景行車記錄儀。”航天科技集團(tuán)陳牧野介紹稱，這些高清影像數(shù)據(jù)為地面人員提供了更多視角、更加全面的實(shí)時(shí)畫面，使其能夠更清晰地觀察火箭飛行狀態(tài)，并精準(zhǔn)判斷火箭關(guān)鍵分離動(dòng)作。

此前火箭正常飛行過程中的部分關(guān)鍵數(shù)據(jù)需存儲(chǔ)于“黑匣子”中，待返回艙落地后回收分析。如今，在5Mbps的傳輸速率下，每秒可傳輸約100頁A4紙的掃描文檔，全面提升了關(guān)鍵數(shù)據(jù)的可靠傳輸能力，實(shí)現(xiàn)了飛行數(shù)據(jù)全程實(shí)時(shí)測量與下傳。

與此同時(shí)，火箭通過增加環(huán)境參數(shù)的測點(diǎn)，開展分離環(huán)境適應(yīng)性、環(huán)境抗干擾等飛行環(huán)境精細(xì)化測量，采集飛行中的壓力、振動(dòng)等數(shù)據(jù)。“每次提升，都在重新定義安全邊界。”陳牧野表示，這些改變不僅護(hù)航本次任務(wù)，更將為未來發(fā)射任務(wù)的環(huán)境適應(yīng)性研究積累寶貴數(shù)據(jù)。

作為我國現(xiàn)役唯一一型載人運(yùn)載火箭，長二F火箭始終是航天員進(jìn)入太空的“飛天座駕”。此次任務(wù)中的技術(shù)突破，不僅延續(xù)了該型號(hào)100%發(fā)射成功的輝煌紀(jì)錄，其可靠性評(píng)估值更提升至0.9905，安全性評(píng)估值達(dá)0.99996，創(chuàng)下歷史新高。

在4月23日舉行的神舟二十號(hào)載人飛行任務(wù)新聞發(fā)布會(huì)上，中國載人航天工程新聞發(fā)言人林西強(qiáng)介紹稱，目前載人登月任務(wù)各項(xiàng)研制工作總體進(jìn)展順利，長征十號(hào)運(yùn)載火箭正在按計(jì)劃開展初樣研制試驗(yàn)工作。前期已組織完成了長征十號(hào)運(yùn)載火箭電氣系統(tǒng)綜合匹配試驗(yàn)，后續(xù)將陸續(xù)組織實(shí)施長征十號(hào)運(yùn)載火箭系留點(diǎn)火、低空飛行等試驗(yàn)，全面驗(yàn)證飛行產(chǎn)品關(guān)鍵功能性能。

神舟飛船上行載荷增加

根據(jù)任務(wù)需要，神舟飛船的承載能力也在不斷增強(qiáng)。在神舟二十號(hào)載人飛船研制過程中，航天科技集團(tuán)五院神舟團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)人員對(duì)飛船承載空間進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，拓展出約20%的上行載荷裝載空間，進(jìn)一步提升了載人飛船的上行承載能力，能為空間站運(yùn)送更多關(guān)鍵物資。

自2011年以來，隨著中國航天迅速發(fā)展，飛船交會(huì)對(duì)接速度也從約兩天一步步縮短到了6.5小時(shí)、3小時(shí)。那么，神舟二十號(hào)載人飛船為何依然采用6.5小時(shí)模式，而不采用貨運(yùn)飛船的3小時(shí)甚至2小時(shí)交會(huì)對(duì)接模式呢？

航天科技集團(tuán)五院502所相關(guān)技術(shù)人員介紹稱，交會(huì)對(duì)接選擇6.5小時(shí)方案是綜合考慮了載人任務(wù)安全性、火箭入軌精度、燃料消耗、地面測控條件、飛控流程等多方面因素的結(jié)果。在貨船完成先行技術(shù)驗(yàn)證后，在綜合考慮安全性和可靠性的前提下，后續(xù)也會(huì)對(duì)載人飛船的交會(huì)過程進(jìn)行多方面優(yōu)化。

中國載人飛船的交會(huì)對(duì)接任務(wù)中，呈現(xiàn)出奇數(shù)號(hào)載人飛船前向交會(huì)對(duì)接、偶數(shù)號(hào)載人飛船徑向交會(huì)對(duì)接的規(guī)律。這次神舟二十號(hào)也采用徑向交會(huì)對(duì)接模式。技術(shù)人員介紹稱，我國空間站進(jìn)入在軌建造階段后，2021年6月發(fā)射的神舟十二號(hào)任務(wù)進(jìn)行了我國空間站階段的首次載人飛行。此次任務(wù)采用前向交會(huì)對(duì)接。此后，神舟十三號(hào)進(jìn)行了首次徑向交會(huì)對(duì)接。考慮到為后續(xù)實(shí)驗(yàn)艙留出前向?qū)涌冢裰凼奶?hào)仍采用徑向交會(huì)對(duì)接；此后形成了目前奇數(shù)船對(duì)接前向、偶數(shù)船對(duì)接徑向的交替現(xiàn)象。

“前向?qū)雍蛷较驅(qū)痈饔袃?yōu)勢。前向?qū)釉诩夹g(shù)上相對(duì)成熟，且便于空間站的擴(kuò)展和物資運(yùn)輸?shù)热蝿?wù)的開展；徑向?qū)觿t為航天員乘組的輪換提供了更多的通道和手段，同時(shí)也增加了空間站接納來訪飛行器的能力。”技術(shù)人員表示，交替使用前向和徑向?qū)臃绞剑梢允箍臻g站的各個(gè)對(duì)接口得到充分利用，提高空間站的運(yùn)營效率和靈活性。

林西強(qiáng)介紹說，中國新一代夢舟載人飛船、攬?jiān)略旅嬷懫鳌⑼畹窃路⑻剿鬏d人月球車等正在按計(jì)劃開展初樣研制試驗(yàn)工作，月球遙感衛(wèi)星已完成立項(xiàng)和競爭擇優(yōu)，發(fā)射場、測控通信、著陸場等地面系統(tǒng)研制建設(shè)工作正按計(jì)劃有序推進(jìn)。

空間站迎來“新生命體”

此次發(fā)射任務(wù)中，神舟二十號(hào)載人飛船把斑馬魚、渦蟲、鏈霉菌等3種生物樣品及其實(shí)驗(yàn)單元送至中國空間站，開展空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

其中，由中國航天員科研訓(xùn)練中心、華南理工大學(xué)、中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所共同承擔(dān)的“失重性骨丟失及心肌重塑的蛋白穩(wěn)態(tài)調(diào)控機(jī)制研究”項(xiàng)目，將利用生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜的“小型受控生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)?zāi)K”開展為期約30天的在軌實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為6條斑馬魚雄魚。中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心倉懷興介紹稱：“空間失重環(huán)境會(huì)導(dǎo)致人類心血管系統(tǒng)出現(xiàn)心律失常和心肌重塑現(xiàn)象，也會(huì)導(dǎo)致骨骼系統(tǒng)出現(xiàn)持續(xù)性骨丟失，大大增加骨折風(fēng)險(xiǎn)，這些問題制約著人類的長期太空生存。”通過開展空間斑馬魚成魚實(shí)驗(yàn)，研究微重力對(duì)脊椎動(dòng)物蛋白穩(wěn)態(tài)的影響，可探尋未來人類長期宇宙航行中對(duì)抗骨量下降和心血管功能紊亂的防護(hù)方法。

神舟二十號(hào)航天員乘組的飛行任務(wù)中，還將開展國內(nèi)首次渦蟲空間再生實(shí)驗(yàn)，中國空間站將迎來“新生命體”。倉懷興介紹稱，渦蟲是一種擁有強(qiáng)大再生和修復(fù)能力的古老扁形動(dòng)物，是重要的生物學(xué)研究對(duì)象以及生物醫(yī)藥開發(fā)的寶庫。渦蟲的組織修復(fù)能力十分驚人，如果將其切成兩段，它們可以分別再生出新的肌肉、皮膚、腸道，甚至完整的大腦。研究渦蟲對(duì)研究人類細(xì)胞克服老化、延緩衰老等具有重要意義。

此次任務(wù)中還將開展鏈霉菌空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。倉懷興介紹稱，中國科學(xué)院微生物研究所負(fù)責(zé)的“空間微重力對(duì)微生物的效應(yīng)機(jī)制研究”項(xiàng)目，將開展空間微重力環(huán)境下鏈霉菌的生長、發(fā)育分化、生物活性物質(zhì)合成、種群傳代演替的變化和機(jī)制研究，為構(gòu)建地外生態(tài)，例如火星生態(tài)，提供重要理論指導(dǎo)。

中國載人航天工程新聞發(fā)言人林西強(qiáng)4月23日稱，神舟二十號(hào)乘組在軌期間，除了進(jìn)行上述生物實(shí)驗(yàn)外，還將在空間生命科學(xué)、微重力物理科學(xué)、空間新技術(shù)等領(lǐng)域，持續(xù)開展59項(xiàng)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)與技術(shù)試驗(yàn)，有望在血管化腦類器官芯片培養(yǎng)、軟物質(zhì)非平衡動(dòng)力學(xué)、高溫超導(dǎo)材料空間制備研究等方面取得重要突破。

（摘自2025年4月28日《知識(shí)博覽報(bào)》）