創紀錄的神十三究竟“神”在哪

付毅飛

4月16日9時56分，隨著神舟十三號載人飛船返回艙緩緩降落在東風著陸場，神舟十三號載人飛行任務取得成功，這也標志著中國空間站關鍵技術驗證階段任務就此圓滿收官。

打破多項紀錄、實現眾多“首次”的神舟十三號刷新了中國航天的新高度。此次我國航天員“太空出差”較以前的任務究竟有哪些不同？

從2021年10月16日出發，到2022年4月16日安全著陸，“太空出差”三人組在中國空間站度過了6個月的時間，駐留時間相比神舟十二號乘組的3個月足足延長了一倍，創造了中國航天史上新的太空駐留時間紀錄。而待我國空間站全面建成后，6個月的時長也將成為我國空間站的常規輪換周期。

但為什么是6個月？航天員就不能在空間站多住一段時間嗎？國際宇航聯空間運輸委員會副主席、中國航天科工集團二院研究員楊宇光向科技日報記者解釋道，6個月的輪換周期其實是綜合各方面考慮后的結果。

首先，是對航天員身體情況的考慮。楊宇光指出，失重環境對人體健康的影響會隨著失重時間的增加而逐漸增大。空間站中的太空跑步機、太空自行車等健身設備，便是為幫助航天員克服失重環境帶來的肌肉萎縮、骨質流失等負面影響所設置的。中國載人航天工程航天員系統總設計師黃偉芬也曾表示：“長期處于失重環境對人體的心血管系統、肌肉和骨骼系統等影響效應更加凸顯，出現應急醫學問題的概率將增高。”

楊宇光表示，目前我國對于航天員長期駐留空間站的經驗相對較少，對長期駐留帶來的相關健康問題仍在不斷摸索研究階段。因此，6個月的駐留時間是較為穩妥的選擇。

此外，除了航天員需要換班休息，載人飛船同樣也要輪換。由于長時間暴露在太空輻射中，載人飛船部分電子元器件受到的輻射劑量隨時間積累，在軌時間存在上限。而6個月的任務時長能夠保證飛船各項指標均處于相對穩定的狀態，一旦飛船在太空中暴露時間過長，則可能產生無法預估的風險。楊宇光表示，6個月左右的換班周期也是國際通行做法。

當然，這一國際通行做法也并非沒有例外，宇航員也有“加班”的情況——半個月前剛剛從國際空間站返回的美國宇航員馬克·范德·海，便在空間站中駐留達355天。但據楊宇光介紹，航天員在軌駐留長達一年的情況較為少見，也并非常態。即使出現個別航天員長時間駐留的情況，載人飛船同樣也會換班，“新的乘組來訪換班時，舊乘組就會把舊的飛船開回去，留下新到訪的飛船。”楊宇光說。因此，即使航天員可以連續駐留近一年時間，飛船也是要“到點打卡下班”的。

從北京時間4月16日0時44分，神舟十三號載人飛船與中國空間站天和核心艙成功分離，到當日9時56分返回艙成功著陸，整個返回過程僅耗時約9小時，大致相當于乘高鐵從北京去往廣州的時間。

在此前中國航天科技集團五院載人飛船系統項目技術副經理邵立民介紹神舟十三號任務時便曾提到，神舟十三號將首次實施快速返回，進一步提升航天員的舒適性及任務實施效率。要知道，神舟十二號返回時，從飛船與中國空間站天和核心艙分離，到其安全降落在東風著陸場，大約花費了28.5小時。當然，其中包括了神舟十二號飛船返回時驗證徑向交會對接技術所花費的4.5小時。如果去掉這部分時間，整個返回過程則剛好約為24小時。返回艙內部空間狹小，3名航天員要“擠”在里面24個小時動彈不得，這無疑是對航天員身體和心理的雙重考驗。

從28.5小時到9小時，快速返回快在了哪個環節？

我們不妨先來回顧一下神舟十二號的返回過程。神舟十二號飛船在與中國空間站脫

離后，并沒有著急啟動返回程序。而是先繞到了空間站天和核心艙的下方，與徑向對接口靠攏，對徑向交會對接的各項技術進行驗證。也正是有了神舟十二號的“鋪路”，神舟十三號在交會對接時首次成功采用徑向交會對接技術，為后續空間站全面建成、運行奠定了基礎。

驗證任務結束后，神舟十二號便進入了繞地環繞階段。簡單來說，便是圍著地球不停繞圈。楊宇光解釋道，繞圈是為了尋找一個合適的“窗口期”。由于載人飛船攜帶的燃料有限，返回時無法主動調整軌道面來對準著陸場所在區域。因此，只能讓著陸場“主動瞄準”飛船。由于地球自轉和飛船運行軌道的限制，這樣的機會每繞一圈只有一次。而飛船連續不斷地圍著地球繞圈，便是為了尋找一個時間、氣象等條件都處于最佳的返回“窗口期”。神舟十二號返回時，在這個階段花費了大量時間，它繞地球轉了大約11圈，每轉一圈便要消耗1.5小時。因此，盡可能地減少“繞圈”次數，便是此次神舟十三號快速返回的關鍵。

楊宇光介紹，通過對最佳返回“窗口期”的精密計算，神舟十三號能夠對脫離空間站的時機進行提前安排，從而保證飛船脫離空間站，進入繞地軌道后不久，東風著陸場便可“瞄準”飛船，省去了大量繞地時間。據了解，此次神舟十三號在這一階段僅繞行地球5個圈次。“這整個過程需要一系列的復雜操作，因此必須保證該技術成熟穩定后，才可進行。”楊宇光認為，快速返回技術的應用也是我國航天事業不斷走向成熟、強大的象征。