確保任務成功，神箭、神舟又『進化』了

文/航箭

長二F運載火箭發射瞬間。宿東 攝

6月5日10時44分，搭載著神舟十四號載人飛船的長征二號F運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射。約7小時后，神舟十四號載人飛船與中國空間站成功交會對接。這一系列成功的背后是火箭、飛船等航天裝備方方面面的改進提高，亮點頗多。

長二F火箭接受檢測

確保“神箭”更可靠

在中國載人航天史上，長征二號F運載火箭執行了迄今所有載人飛船的發射任務，成功率達100%，被譽為“神箭”。

“神箭”背后是航天工作者的嚴苛細致。載人火箭的標準比其他運載火箭更高，冗余要求也更高，還具有逃逸系統、故檢系統。在相同直徑的火箭中，長二F火箭的總裝工作量幾乎比其他型號多一倍，總裝周期幾乎也長了一倍。

此次發射的長二F遙十四火箭和之前發射“神十三”的長二F遙十三火箭屬于同一批次產品，狀態基本一致。經過不斷的技術改進，長二F火箭飛行的可靠性評估結果為0.9894。

長二F火箭副總設計師劉烽透露，工作人員想方設法，不斷提升火箭可靠性。例如，長二F遙十四火箭在防熱方面做了改進，試驗隊在火箭助推的前捆綁和后捆綁位置增加了防熱罩，對分離火工品給予保護，確保其不受飛行過程中的熱環境影響。

長二F火箭整流罩、逃逸塔特寫

本次發射前，火箭保持應急救援待命狀態6個月，比長二F遙十三火箭增加了一倍，且豎立存放了8個月，創下新紀錄，還在發射場順利過冬。對此，試驗隊制定了一系列檢查和保障措施。發射場方面每周都會開展巡視檢查，保證火箭存放廠房的溫度、濕度等環境條件適宜，制定防鼠防蟲等措施。進場后，試驗隊又開展了一系列檢查和測試，例如對承力部件的力矩松弛情況做了檢查，對長期帶壓存放的產品進行了壓力監測，確保產品狀態良好。

火箭的逃逸整流罩有32把鎖，把2個半罩連到一起。掛鎖是特別關鍵的環節，如果沒連好或者出現卡滯，一旦火箭飛行中出現問題，逃逸整流罩打不開，后果不堪設想。掛鎖安裝完后，設計師需要乘坐升降車，拿著內窺鏡，透過操作口從上到下對32把鎖逐一進行狀態檢查，一般安裝和檢查工作全程需要8個多小時。按照試驗隊新隊員的意見，火箭把仰罩安裝火工品改為扣罩安裝火工品，避免了人員爬到產品上安裝操作，讓流程進一步優化。

長二F火箭轉運

長二F運載火箭被譽為“神箭”

按照“打一發，備一發”的模式，長二F遙十五火箭已隨試驗隊進場。這是新一批次產品，在進一步提高發射概率、消除單點故障、提升產品可靠性、元器件國產化、工藝改進、產品熱防護等方面，做了50余項技術改進和提升。

為提高發射概率，長二F遙十五火箭在發射前增加了雙向風修正措施。原先，如果發射前氣象條件不太好，比如高空風較大，超出了火箭允許的發射條件，可能就要推遲或終止發射。采用雙向風修正措施后，在一定的風場作用下，試驗隊可根據實時的天氣情況重新生成一套發射諸元參數，在一定程度上修正風對火箭的影響。

試驗隊還將對火箭地面測發控設備進行更新改造，提高可靠性，針對原有的測試設備單點進行冗余設計，進一步打通發射區測試網絡，提高信息化、集成化能力，改善操作流程，還增加了自動判讀功能。

飛船不斷“隱形創新”

根據規劃，從神舟十二號飛船到神舟十五號飛船采用組批研制模式，飛船技術狀態基本一致，安全、穩定、可靠地承擔著航天員和物品天地往返運輸任務。放眼世界航天舞臺，神舟飛船的安全性是首屈一指的。

在空間站關鍵技術驗證階段，工作團隊已經通過神舟十二號、神舟十三號飛船驗證了交會對接、繞飛、長期駐留、快速返回等關鍵技術。可以說，神舟十四號飛船具備了空間站建造和運營階段的全部“十八般武藝”。

航天科技集團五院載人飛船系統項目技術副經理邵立民解釋稱，一個產品要走向批量研制，最關鍵的是要有“比較健壯的設計”，做到批量化生產，形成規模，使管理更嚴密，實現高質量保成功、高效率完成任務，才能滿足空間站任務的高密度發射需求。

航天人奮戰一線

神舟十四號飛船自去年8月進入酒泉衛星發射中心并完成待命狀態設置以來，在發射場共計待命了7個月，堪稱“中國航天史上最長”。試驗隊首次開展“北京-酒泉”遠程發射場巡檢工作，確認了飛船狀態滿足應急發射條件，驗證了“一船發射、一船待命”的滾動備份模式。

神舟十四號飛船與團隊合影

不過，組批研制的神舟飛船研制生產模式已發生了巨大轉變。航天工作者透露，以前在發射場80～90天才能完成1艘飛船的工作，現在45天就可以完成2艘飛船的工作。

神舟飛船團隊今年要按計劃執行返回、2船次交會對接、3船次應急救援待命任務，涉及神舟十三號飛船至神舟十六號飛船共4艘，還要并行開展神舟十七號、神舟十八號飛船的地面研制工作。

在本次任務中，神舟團隊采用北京-酒泉兩地遠程協同的科學管理模式，最大限度地發揮團隊作用，保障發射型號和出廠前型號并行研制。一方面，他們完成神舟十四號、神舟十五號飛船各項發射場工作，另一方面，抓實飛控、保障工作，為后續型號任務的產品交付、總裝測試等工作爭分奪秒，分析識別相關變化帶來的隱患風險，及時消除。

這種嚴苛態度不止一次消除隱患。例如，之前在神舟十二號、神舟十三號飛船進行推進艙檢漏時，團隊發現原先拆裝前端吊裝附件的操作可能會帶來隱患，通過在上海、北京扎實開展試驗，最終優化流程，取消了附件拆裝環節。

從空間站核心艙看神舟十四號飛船

神舟十四號飛船與空間站核心艙交會對接

飛船靠近核心艙對接口并捕獲

其實，組批研制的神舟飛船也有不少軟性改進和“隱形創新”。

例如，神舟十三號飛船返回方案由原先規劃的11圈返回變為5圈返回。經過改進，航天員的準備時間、在軌等待時間都顯著縮短，舒適性顯著提高，航天員回來之后也對這次快速返回表示贊賞。雖然產品設計已經“固定”，但神舟飛船運用模式還可以有很多創新，返回方案的變化就是典型的軟性改進，效果非常明顯。

未來神舟十四號、神舟十五號飛船同時在軌時，飛控團隊的原則是“有縫銜接”，不會讓2艘飛船同時交疊操作，要在程序上切割開。但在進行任務準備時，團隊會選擇“無縫銜接”，按照最復雜的情況做準備，確保任務萬無一失。

“隱形創新”有時要考慮極端情況：萬一出現緊急事件，對接機構承受撞擊的能力如何？密封材料性能如何？能源系統不同工況下適應能力如何？發射場太陽翼展開試驗如何進一步優化流程？航天工作者們針對風險分析結果，進行了一系列試驗驗證和仿真分析工作，全面細致做好技術風險控制，確保飛行任務圓滿完成。

太空護航精準對接

徑向交會對接是今年實現6名中國航天員同時在軌飛行的關鍵，也是中國空間站建造任務的必要一環。為熟練掌握這一技能，神舟飛船已反復演練。

2021年9月16日，神舟十二號載人飛船與核心艙分離后，繞到了節點艙徑向對接口的正下方，在隔著19米遠的接口下“駐足”。10月16日，神舟十三號載人飛船飛過了這19米，首次完成了與空間站組合體徑向交會對接。

這次，神舟十四號載人飛船再次完成與空間站組合體的徑向交會對接，大體上沿用了之前飛船的技術方案，又對部分細節優化調整，進一步掌握并完善了徑向快速交會對接技術。

相比在同一水平面軌道進行的前向和后向對接，徑向交會對接從天和核心艙下方進行。飛船和核心艙在軌道高度上有偏差，飛行速度不同。在接近過程中，除需在徑向方向上改變飛船的速度、位置，還要在速度方向上控制飛船的角度，屬于高度動態的對接過程，要求控制系統實時感應核心艙的位置，并實時控制飛船。

為此，神舟十四號飛船配備了控制計算機、微波光學敏感器等交會控制設備，可自主飛到空間站組合體附近，不依賴地面測控系統。

在這個過程中，航天科工集團三院33所研制的高精度加速度計組合再立新功，出色完成了微重力環境下加速度的測量任務，幫助飛船精準把握速度和位置，使交會對接又穩又準。簡單地說，加速度計先后完成穩定性提升、真空環境適應性改造、溫度環境適應提升等迭代過程，與它的“翻譯官”IF轉換電路進行功能整合，通過系統優化，讓各個器件的兼容性和穩定性達到最優。

航天科工集團二院25所研制的微波雷達承擔著中遠距離空間飛行器間距離、速度、角度等相對運動參數的精確測量任務，是空間交會對接技術中的關鍵測量敏感器。此次飛行任務中，微波雷達再次與安裝在空間站核心艙上的微波應答機配合工作，為空間交會對接任務保駕護航。

回顧神舟十四號飛船自主快速交會對接過程：飛船由火箭護送，從酒泉衛星發射中心發射入軌后，3圈內完成6次變軌，用4.5小時到達空間站后下方大約50公里的位置，隨后途經中瞄點、停泊點，姿態調整為垂直飛行，再停靠于空間站下方徑向對接口。從船箭分離到對接機構鎖緊，只需6.5小時左右。而航天專家透露，如果任務需要，交會對接速度還可以更快。

2022年3月27日，完成全部既定任務的天舟二號貨運飛船撤離空間站后，利用推進劑余量，以核心艙前向端口為目標端口，執行了快速交會驗證，整個過程僅用了2小時。隨著各項技術在工程中不斷應用、驗證，技術迭代將越來越快，2小時“超快速交會對接”或將在中國空間站建造過程中成為現實。

（感謝宋皓薇、任長勝、張航、王奧博對本文的貢獻）