文/航船
6月5日,神舟十四號載人飛船將航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲送入中國空間站天和核心艙,開啟了我國空間站建造階段的首次載人飛行任務。3名航天員將在軌駐留6個月,預計會處置復雜的情況,工作忙碌充實。地面團隊特意為他們準備了安全舒適的環境和貼心的綜合保障。
神舟十四號飛船乘組是中國空間站任務開啟以來平均年齡最小的乘組,12年朝夕相處、2年半任務訓練使3名航天員彼此間越來越熟悉,配合越來越默契。
這次,他們要和地面配合,完成2個實驗艙與核心艙的交會對接、轉位,將空間站由單艙組建成3艙3船構型,建成國家太空實驗室,首次進駐問天、夢天實驗艙,完成10余個科學實驗機柜解鎖、安裝,首次利用位于問天實驗艙的氣閘艙和小機械臂進行2~3次出艙工作,并開展大小機械臂聯合操作,還要完成大量科學實驗,開展科普和公益活動等,任務將非常繁重。
除此之外,3名航天員還將開展在軌健康監測與檢查、防護鍛煉、在軌訓練與演練,以及大量空間站平臺巡檢測試、設備維護、維修驗證、物資管理和站務管理等工作。
準備萬全,自有底氣。再次執行飛行任務、首次擔任指令長的航天員陳冬笑稱:“原來是想上太空,現在是更想上太空。”如今,他的太空之旅從6年前的駐留1個月變為在軌半年,將在系統更穩定、功能更強大、設備更齊全的中國空間站上開展“含金量”更高、更復雜的科學實驗。

長征二號F運載火箭發射瞬間

寬敞明亮的天和核心艙內部

劉洋首次飛天期間向女同胞問好
10年前,伴隨神舟九號載人飛船 發射成功,劉洋代表中國女性首次進入太空。撤離天宮一號目標飛行器時,劉洋約定再回太空,如今終于圓夢。

“神十四”航天員淡定地進入太空
這次任務期間將是中國人第一次在太空為祖國慶祝生日,天上人間共度浪漫的中秋佳節。劉洋興奮地暢想:“海上生明月,天涯共此時,漫天繁星閃爍就是我們對祖國和同胞最美好的祝福。我們也非常期待和其他3位戰友在太空勝利會師。”在這次任務末期,神舟十四號飛船乘組將迎接神舟十五號飛船乘組入駐輪換,屆時會有6名中國航天員在軌工作生活。
在鏡頭前初次亮相的蔡旭哲是“新面孔”中首位參與空間站建造任務的航天員,12年追夢飛天,變為現實。對于第一次飛天就要執行長期駐留任務,蔡旭哲認為自己首先要做的是盡快適應太空失重生活,盡快熟悉“太空家園”的環境,并按照飛行手冊和地面指令,有計劃、有步驟地把各項任務完成好,把中國空間站建造好。
無論上天幾回,欣賞宇宙壯觀神奇的景色都是航天員在軌休閑娛樂時的“必選項”,蔡旭哲飛天前許諾:“拍一拍美麗的地球和偉大的祖國,看一看長江和黃河,找一找親愛的家鄉,屆時也會分享給大家。”
美好暢想很多,但上天伊始,他們要先做好3件事:
其一,建立工作環境。他們要重新調試天地通信鏈路,確保通信暢通,復核飛船、核心艙的通信(為此,我們可以看到航天員戴耳機“玩手機”),復測各種空間實驗設備、生理監測設備、環控生保設備的狀態。
其二,建立生活鍛煉環境。具體來說,他們要測試太空跑臺、動感單車、拉力設備等,調試“太空廚房”的熱風機、微波爐、熱水機等,測試衛生設備,調整好睡眠區環境,還要布置私人小空間。
其三,進入貨運飛船拆包裹,統籌歸納核心艙物資,按任務安排,規劃物品擺放,還要和地面記錄對賬。
作為航天員進入空間站的交通工具,神舟飛船的舒適性非常重要。為此,地面團隊做了大量工作。
針對返回艙座椅設計,研制團隊為每名航天員量身定制了賦形坐墊,讓航天員的身體和座椅完全貼合,坐得舒服。飛船軌道艙會上行短保質期食品,讓航天員在空間站吃上新鮮水果,提升幸福感。其實,飛船采用自主快速交會對接方式,將對接時間從2天縮短到6.5個小時,同樣提升了航天員的舒適度。
此次任務中,航天三江紅峰公司自主設計生產的“太空廚房”、“太空醫院”和“太空空調”產品將為航天員帶來愜意的太空生活。

“神十四”航天員進駐天和核心艙
其中,“太空廚房”配備了食品飲料加熱裝置。它安裝在飛船內,長、寬、高均不足30厘米,質量僅4.4千克,內有3層加熱空間,溫度和工作時間都可調整,是為神舟飛船和航天員量身定制的。加熱裝置應用熱傳導原理,對比日常使用的電熱爐、電飯鍋,可靠性更高,嚴格按中國宇航級標準設計生產,能適應太空環境。

“神十四”航天員整理空間站物品
航天員出征時需要在大腿外側佩戴生理信號測試盒、心電記錄裝置。別看它們只有煙盒大小,卻能實時監測航天員的心電、呼吸、體溫等生理指標,下傳至地面指揮中心,由醫護人員進行診斷。在天上,他們還可以享受“太空按摩儀”服務,放松腿部肌肉,緩解疲勞。
值得一提的是,生理信號測試盒壁厚僅1.5毫米,和銀行卡差不多,要求零件變形度小,但薄壁加工受力顫抖,容易變形。航天技能大師特意設計了新型工裝,增強零件剛性,選擇合理的加工參數,避開零件與旋轉刀具的共振點防顫,巧妙解決難題。
太空中,空氣無比寶貴,環控分系統充當著“空氣凈化器”的角色。它的環控風機和泵主要用于讓艙內的大氣循環流動,使溫度、濕度都保持均勻,并提供氧氣,進一步控制艙內二氧化碳和其他微量有害氣體的濃度,還在微重力環境下進行大小便收集和除臭,保障航天員生命安全和身體健康。
針對繁重任務,在完成通用訓練科目的基礎上,航天員系統主要從3個方面對神舟十四號飛船乘組進行了針對性強化訓練:一是完成了問天艙、夢天艙進駐狀態設置和3艙工作生活以及健康保障、物資管理、站務管理等訓練,乘組具備了3艙在軌駐留技能;二是完成了小機械臂操作、利用問天氣閘艙出艙活動和遙操作實驗艙交會對接等訓練,乘組具備了完成空間站建造任務技能;三是針對3艙實(試)驗項目增多的情況,完成了約30項空間實(試)驗項目及平臺相關操作訓練,乘組具備了開展相應科學實(試)驗的技能。
此外,航天員系統還多次安排神舟十四號飛船乘組與神舟十二號、神舟十三號飛船乘組交流,改進和完善航天員長期飛行保障措施,確保航天員在軌健康生活、高效工作。
航天科技集團五院載人飛船系統總體主任設計師張福生介紹稱,安全性、可靠性是載人飛船的工作重點。以返回為例,科研團隊首先進行了返回軌道的設計,讓返回艙與大氣經常相切的角度像打水漂一樣,讓航天員身體承受的過載降到最低。
科研團隊設計了程控器和機械式時間控制器,確保返回艙降落傘在既定的高度打開,又設置了主傘和備傘,保證傘打開后返回艙的速度降到指定的范圍內。針對著陸階段,他們在艙內設計了座椅緩沖器,在艙外設計了反推發動機,在距離地面1米高度的時候把降落速度從7~8米/秒有效降低到2~3米/秒。

載人飛船模擬圖。航天科技集團五院供圖
此外,航天科工集團二院706所研制的搜救信息系統承擔了神舟十四號飛船待發段、上升段、運行段、返回段應急搜救指揮保障任務。系統具備搜救力量管理、搜救任務籌劃、搜救預案仿真推演、任務執行跟蹤與態勢展示等功能,為航天員搜救任務事前運籌規劃、事中指揮調度與事后復盤分析提供服務。
航天器一旦遭遇信號干擾,地面接收到的內容就像接聽串了線的電話,難以分辨。為保障飛行全程通信清晰,二院23所自主研制了聲表濾波器,有效濾除了不同飛行階段和太空中宇宙雜波的各種干擾信號,全程確保通信清晰準確地傳回地面,預計會在天地通話期間發揮關鍵作用。
航天系統工程龐大復雜,零部件不計其數,哪怕是小小的電池、齒輪、閥門、晶體元器件等,都將在各自的領域為航天器、航天員的安全保駕護航。
(感謝宋皓薇、鄧順英、楊慶等對本文的貢獻)