出差6個月、回家9小時 創(chuàng)紀(jì)錄的神十三究竟“神”在哪
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(fēng)著陸場,神舟十三號載人飛行任務(wù)取得成功,這也標(biāo)志著中國空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證階段任務(wù)就此圓滿收官。
打破多項紀(jì)錄、實現(xiàn)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(wù)究竟有哪些不同?
“太空出差”為啥是6個月
從2021年10月16日出發(fā),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(chuàng)造了中國航天史上新的太空駐留時間紀(jì)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(guī)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(lián)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(jié)果。
首先,是對航天員身體情況的考慮。楊宇光指出,失重環(huán)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(shè)備,便是為幫助航天員克服失重環(huán)境帶來的肌肉萎縮、骨質(zhì)流失等負(fù)面影響所設(shè)置的。中國載人航天工程航天員系統(tǒng)總設(shè)計師黃偉芬也曾表示:“長期處于失重環(huán)境對人體的心血管系統(tǒng)、肌肉和骨骼系統(tǒng)等影響效應(yīng)更加凸顯,出現(xiàn)應(yīng)急醫(yī)學(xué)問題的概率將增高?!?/p>
楊宇光表示,目前我國對于航天員長期駐留空間站的經(jīng)驗相對較少,對長期駐留帶來的相關(guān)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(wěn)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(wù)時長能夠保證飛船各項指標(biāo)均處于相對穩(wěn)定的狀態(tài),一旦飛船在太空中暴露時間過長,則可能產(chǎn)生無法預(yù)估的風(fēng)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(dāng)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(dá)355天。但據(jù)楊宇光介紹,航天員在軌駐留長達(dá)一年的情況較為少見,也并非常態(tài)。即使出現(xiàn)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?!睏钣罟庹f。因此,即使航天員可以連續(xù)駐留近一年時間,飛船也是要“到點打卡下班”的。
神十三返回怎么能這么快
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(dāng)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(dāng)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(tǒng)項目技術(shù)副經(jīng)理邵立民介紹神舟十三號任務(wù)時便曾提到,神舟十三號將首次實施快速返回,進(jìn)一步提升航天員的舒適性及任務(wù)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(fēng)著陸場,大約花費了28.5小時。當(dāng)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(shù)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(nèi)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(huán)節(jié)?
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?qū)涌诳繑n,對徑向交會對接的各項技術(shù)進(jìn)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(shù),為后續(xù)空間站全面建成、運行奠定了基礎(chǔ)。
驗證任務(wù)結(jié)束后,神舟十二號便進(jìn)入了繞地環(huán)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(diào)整軌道面來對準(zhǔn)著陸場所在區(qū)域。因此,只能讓著陸場“主動瞄準(zhǔn)”飛船。由于地球自轉(zhuǎn)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(xù)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(zhuǎn)了大約11圈,每轉(zhuǎn)一圈便要消耗1.5小時。因此,盡可能地減少“繞圈”次數(shù),便是此次神舟十三號快速返回的關(guān)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?qū)γ撾x空間站的時機進(jìn)行提前安排,從而保證飛船脫離空間站,進(jìn)入繞地軌道后不久,東風(fēng)著陸場便可“瞄準(zhǔn)”飛船,省去了大量繞地時間。據(jù)了解,此次神舟十三號在這一階段僅繞行地球5個圈次?!斑@整個過程需要一系列的復(fù)雜操作,因此必須保證該技術(shù)成熟穩(wěn)定后,才可進(jìn)行。”楊宇光認(rèn)為,快速返回技術(shù)的應(yīng)用也是我國航天事業(yè)不斷走向成熟、強大的象征。
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非專業(yè)人士進(jìn)空間站要做哪些準(zhǔn)備
在不久前的全國兩會期間,中國載人航天工程副總設(shè)計師楊利偉曾被問及普通人未來是否有機會進(jìn)入中國人自己的空間站,他自信地表示:“只要有這種需求,我們的資源允許,技術(shù)不是問題。”
而就在大約10天前,美國東部時間4月9日,在近21個小時的飛行后,美國太空探索技術(shù)公司“奮進(jìn)號”龍飛船順利抵達(dá)國際空間站并成功完成對接?!皧^進(jìn)號”龍飛船上搭載的是全球第一個到訪國際空間站的“私人宇航團”。他們將在國際空間站駐留8天左右。
雖然此前也曾有普通人到訪國際空間站,但通常僅作為乘組隨行人員進(jìn)行短暫停留。而此次則是第一次由全私人乘組駕駛私人航天器前往國際空間站,可以說是一次真正意義上的“自費出差”。與此前單純的私人太空旅游不同,該團隊此次有著明確的科研目標(biāo)——他們將在國際空間站開展約100小時的多學(xué)科研究,包括天體物理學(xué)、光學(xué)、通信、生物、醫(yī)療保健、神經(jīng)病學(xué)等。
當(dāng)然這早已不是普通人第一次上太空,但相比只是為了“到此一游”的太空旅行,常態(tài)化的私人團隊進(jìn)入空間站開展研究是否真的可行呢?
私人團隊進(jìn)入空間站開展研究,第一道要跨過的門檻便是昂貴的“差旅費用”。以此次“奮進(jìn)號”龍飛船為例,除擔(dān)任指揮官的美國國家航空航天局(NASA)退役宇航員、美國公理航天公司副總裁阿萊格里亞外,其余3人每人需要支付約5500萬美金(約合人民幣3.5億元)的“船票”。而發(fā)起此次任務(wù)的美國公理航天公司,則要向美國太空探索技術(shù)公司支付巨額的運輸費用,以及向NASA支付國際空間站使用費用。
但即使如此,也并不意味著人人都可以進(jìn)入空間站。事實上,普通人在進(jìn)入空間站進(jìn)行一定時間的駐留前,要進(jìn)行嚴(yán)苛的身體訓(xùn)練,如高原適應(yīng)訓(xùn)練、離心機訓(xùn)練、微重力和模擬器訓(xùn)練、緊急演習(xí)等。尤其是要讓身體適應(yīng)飛船起飛、降落時強大的重力加速度和空間站中長時間的失重狀態(tài)。
而除可能面臨的生理健康問題外,空間站環(huán)境相對狹小、封閉,且夾雜著復(fù)雜的噪聲、振動等,常常會使長期生活、工作在其中的航天員產(chǎn)生心理健康問題。而這些都需要通過前期訓(xùn)練來克服。
此外,如果想在空間站內(nèi)從事科研活動,則還要學(xué)習(xí)掌握各類相關(guān)的理論知識和操作規(guī)程。只是相對于動輒駐留半年且任務(wù)繁重的航天員來說,普通人進(jìn)入空間站所需的訓(xùn)練時長將有所降低。
根據(jù)《2021中國的航天》白皮書顯示,“十四五”期間我國將培育發(fā)展太空旅游。楊利偉也認(rèn)為,商業(yè)航天將是未來航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大趨勢。從工程角度來講,更多不同性質(zhì)的企業(yè)參與進(jìn)來,也將對航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生助力。
付毅飛
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