撰文/溫斌

6月17日 9時22分,搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭,在酒泉衛星發射中心準時點火發射,發射取得圓滿成功茍秉宸 攝
北京時間2021年6月17日9時22分,搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭,在酒泉衛星發射中心準時點火發射,約573秒后,神舟十二號載人飛船與火箭成功分離,進入預定軌道,順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入太空,飛行乘組狀態良好,發射取得圓滿成功。
飛船入軌后,已按照預定程序,與天和核心艙進行自主快速交會對接。組合體飛行期間,航天員進駐天和核心艙,完成為期3個月的在軌駐留,開展機械臂操作、出艙活動等工作,驗證航天員長期在軌駐留、再生生保等一系列關鍵技術。目前,天和核心艙與天舟二號的組合體運行在約390km的近圓對接軌道,狀態良好。
這是我國載人航天工程立項實施以來的第19次飛行任務,神舟十二號載人飛船是我國空間站任務階段第一艘載人飛船,也是空間站階段的首次載人飛行任務,是載人空間站建設的重中之重,也是航天員實現天地往返的“生命之舟”。這是中國載人航天史上由中國人書寫的又一壯舉,標志中國空間站建造任務再次向前邁出了一大步。神舟十二發射成功!這其中也彰顯著陜西的科技力量。來自陜西的科技力量為神舟十二號飛船的太空之旅提供了有力保障。

△6月17日,神舟十二號航天員出征儀式在酒泉衛星發射中心舉行。這是航天員聶海勝、劉伯明和湯洪波在出征儀式上茍秉宸 攝
在本次發射任務中,航天科技集團六院承擔了運載火箭動力系統及神舟飛船的姿態控制軌道控制以及軌道機動發動機的研制任務,并配套了返回艙、推進艙兩套推進子系統。
今年4月29日和5月29日,我國空間站天和核心艙與天舟二號貨運飛船先后成功發射,這次長征二號F火箭遙十二發射任務是我國空間站關鍵技術驗證及建造階段載人飛行的首戰,承載著非凡的歷史意義。為了保障此次載人航天任務的順利實施,航天科技集團六院科研團隊通過對發動機進行技術改進,消除了薄弱環節,減低了振動量級,確保發動機產品零隱患上天;并且利用3D打印工藝革新傳統加工方法,使得發動機可靠性進一步得到提升;同時為載人飛船推進分系統量身定制了多項質量改進措施,從設計和工藝上采取有效的風險控制措施,確保神舟十二號推進系統的可靠性和安全性。

神舟飛船與天和核心艙完成自主快速交會對接過程中,航天六院研制的姿軌控發動機發揮了關鍵作用。根據在軌實測不同的姿態位置以及速度,根據需要來對發動機實施點火控制,精準的沖量變化,精準的速度控制,實現快速準確的交會對接過程,現在我們國家已經完全掌握了這種自主快速交匯對接的技術。
為了圓滿完成這次任務,航天集團六院試驗隊員進場后,在酒泉衛星發射中心工作了70多個日夜,同其他兄弟單位和部門通力合作,精心做好發動機產品的檢測與各項測試,嚴格保障各項工作,確保了航天六院所有動力產品的穩妥可靠。

?航天集團六院11所發動機型號主任設計師馮耀輝從發射場凱旋歸來,接受采訪賈真珍 攝

?航天六院7103廠裝配工高鳴向記者講述自己在發射現場時的感受賈真珍 攝

剛剛凱旋返回西安的航天集團六院11所發動機型號主任設計師馮耀輝說:“這次發射是時隔五年,就是說神舟和神箭再次攜手,整個研制過程都非常順利,所有的產品質量都是一次成功,就說是在實際飛行使用過程中,咱們實現了完美的發射,完美的運行,完美的對接。”
航天六院7103廠裝配工高鳴說:“點火的那一下手心出汗了,確實緊張,但是成功升起一剎那,又特幸福,用我們航天六院的發動機,推舉長二F火箭到了這個核心艙,這一刻也見證了我們全體六院人的努力。”
航天六院院長王萬軍表示:“液體動力產品在載人航天等重大任務中堪當大任是六院的無尚光榮。全體六院人胸懷兩個大局,心系載人航天,打造性能更加可靠、更加卓越的動力產品,堅決履行好使命責任,為建設航天強國做出更大貢獻。”
西工大載人航天工業設計團隊,長期參與與神舟飛船、天宮實驗室和空間站的工業設計工作。神舟飛船的艙內環境、儀表與照明系統和艙載人機設備的工業設計和工效設計與評價均由西工大載人航天工業設計團隊完成。
我國天宮空間站裝備有非常完善的生活系統,艙內活動空間達到了110立方米,采用了非常人性化的設計理念,擁有獨立的睡眠區、衛生區、鍛煉區,同時還有專屬的廚房和就餐區。所以我國宇航員在空間站中執行任務時的生活質量,完全可以得到有效保障。而且我國天宮空間站已經實現了Wi-Fi的全覆蓋,所以整個空間站裝備了大量的智能型家具,宇航員甚至可以利用自己個人終端中的App,調節艙室內部的照明環境以及各種運行模式,堪稱太空版“智能生活”。

?航天集團六院試驗隊員在酒泉衛星發射中心。神舟十二號載人飛船的發射成功,隊員們掩蓋不住心中的喜悅航天科技集團六院供圖

▽西北工業大學工業設計團隊成員茍秉宸教授在酒泉衛星發射場

▽和團隊研究生探討載人航天器工業設計和人機工效
核心艙的設計數易其稿,多次優化迭代,技術狀態變化很大。目前的天和核心艙的色彩方案、布局方案、照明與通風、機械臂控制臺、睡眠區和衛生區等多處重要區域仍然采用或部分保留了西北工業大學載人航天工業設計團隊概念設計理念。
乘員分系統中的多款艙載醫學監測設備直接服務于中國航天員,用于航天員的飲食健康保障,包括常規醫監功能、飲食保障、身體操作力性能監測等功能,為其長期飛行中的生理健康狀態和功能提供全面有效的醫學監督和保障。西北工業大學工業設計團隊參研的艙載設備中,無線生理信號檢測裝置可實現心電、呼吸、體溫監測;睡眠監護儀用于采集中國航天員睡眠時的多路生理信號,為航天員睡眠質量的定期評價提供數據;12導動態心電監測儀用于采集中國航天員常規心電、運動心電、動態心電、搶救心電的12導同步心電信號;無創血液動力學監護儀可實現中國航天員一導心電和二導脈搏的無創監測,協助完成航天員的脈搏量、心排量、外周血管阻力等各項血液動力學參數的健康監督。
西北工業大學工業設計團隊成員初建杰副教授說:“團隊在進行空間站系列化艙載設備工業設計過程中,須基于太空的失重環境和中國航天員的實際使用要求,秉承‘以人為中心’的設計理念,充分考慮設備的便攜性、易用性、防誤設計、防漂設計等因素,開展產品的創新設計、人機工效仿真分析等研究工作,并通過多輪次的迭代設計優化及測試驗證,配合主機單位完成艙載醫學監測設備殼體的初樣件、鑒定件及正樣件的加工制造。”
“空間站核心艙的設計大量運用了現代設計理念和方法,是工業設計和工程設計一次完美的結合。西工大率先將工業設計引入載人航天等國家重大科技工程,大大提升了我國載人航天工程項目的工業設計和工效設計水平,工業設計成果得到廣泛應用,貢獻突出,由此也形成了西北工業大學在該領域的核心競爭力。”西北工業大學工業設計團隊成員茍秉宸教授介紹。


△飛船艙內繁雜的線路和多種儀器設備合理的布局與設計,提高了倉內整潔度,擴大了內間,使人機完美結合(視頻截屏圖)
在載人航天任務中,西安衛星測控中心作為軌道計算備份中心,與北京航天飛行控制中心共同負責對航天器發射入軌、在軌運行、返回再入等階段進行精準跟蹤監視與計算分析。完成計算后,兩個中心需通過數據比對,確保兩者計算結果在誤差允許范圍以內,才能實時判斷飛船的軌道數據、運行工作狀態、返回艙落點等信息。
在此次任務中,飛船與核心艙要實現徑向、前向、后向等三個方向的交會對接,針對這一特點,西安中心科技人員完成了基于地基與天基遙外測數據,以及北斗衛星定位數據的多元數據融合實時計算,進一步確保了飛船自主快速交會對接的穩定可靠。
在接下來為期3個月的太空旅程中,西安衛星測控中心將持續組織各測控站點,為神舟十二號飛行乘組開展后續工作提供穩定測控支持。

神舟十二號載人飛船與天和核心艙完成自主快速交會對接新華社記者 金立旺 攝

△西安衛星測控中心工作人員對飛船進行精準跟蹤監視與計算分析 劉望 呂炳宏 攝