撰文 | 喬輝

據(jù)央視新聞消息，2021年10月16日0時23分左右，我國長征二號F運載火箭搭載神舟十三號載人飛船順利升空，并取得圓滿成功，發(fā)射地點位于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心。這是繼今年9月17日神舟十三號順利返回地面后，一個月內(nèi)再次執(zhí)行載人飛行任務(wù)。

本次搭乘神舟飛船的航天員分別是：翟志剛、王亞平和葉光富。其中翟志剛在2008年執(zhí)行過神舟七號飛行任務(wù)，并成為第一位出艙活動的中國人；王亞平在2013年執(zhí)行過神舟十號飛行任務(wù)，并首次進(jìn)行了“太空授課”，給學(xué)生們演示了失重狀態(tài)下的各種奇妙實驗；三人當(dāng)中，葉光富年齡最小，也是首次執(zhí)行太空任務(wù)的航天員。

圖注：從左到右依次是葉光富、翟志剛和王亞平

1 神舟十三號與神舟十二號任務(wù)有何異同？

神舟十三號的飛行目標(biāo)和神舟十二號一樣，也是對接我國空間站“天和”核心艙，三名航天員將成為“天和”核心艙的第二批“入住人員”。

神舟十三號與神舟十二號不同的是，這批航天員計劃在空間站駐留六個月，超過神舟十二號航天員的三個月駐留時間，這將創(chuàng)造我國航天員在太空駐留天數(shù)的新紀(jì)錄。更長的時間，意味著將會執(zhí)行更多的太空任務(wù)。

此外，神舟十二號是清一色的男航天員，神舟十三號有了一位女航天員，女航天員在太空長期工作和生活的經(jīng)驗積累也非常重要。

最后，從技術(shù)層面上講，神舟十二號飛船與核心艙將采用難度更大的徑向?qū)臃绞剑谴饲暗妮S向（前向和后向）對接方式。本文后面有詳細(xì)介紹。

2 神舟十三號將執(zhí)行五大主要任務(wù)

1、開展機械臂輔助艙段轉(zhuǎn)位、受控操作等空間站組裝建造關(guān)鍵技術(shù)實驗；

2、要進(jìn)行2-3次出艙活動，安裝大小機械臂、雙臂組合轉(zhuǎn)接件及懸掛裝置，為后續(xù)空間站建設(shè)任務(wù)做準(zhǔn)備；

3、要進(jìn)一步驗證航天員在軌駐留6個月的健康生活和工作保障技術(shù)；

4、進(jìn)行航天醫(yī)學(xué)、微重力物理領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)試驗與應(yīng)用，開展多樣化科普教育活動；

5、全面考核工程各系統(tǒng)執(zhí)行空間站任務(wù)的功能性能以及系統(tǒng)間的匹配性。

3 百發(fā)百中：長征二號F火箭

圖：神舟十三號轉(zhuǎn)場畫面

長征二號F火箭安全性極高，主要用于載人航天。火箭高58.34米，由四個助推器、芯一級火箭、芯二級火箭、整流罩和逃逸塔組成。其中，芯級直徑3.35米，助推器直徑2.25米，逃逸塔位于火箭頂部，因此長征二號F火箭的辨識度非常高。在發(fā)射初始階段，一旦航天員有危險，逃逸塔上的火箭會迅速點燃，可快速把航天員帶到安全的高度并最終安全落地。

4 太空擺渡車：神舟飛船

神舟飛船是我國自行研制，用于天地往返運送航天員。飛船主體由軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙構(gòu)成。

圖注：神舟載人飛船結(jié)構(gòu)（藝術(shù)圖）

軌道艙是一個圓柱體，總長度為2.8米，最大直徑2.27米，一端與返回艙相通，另一端與空間對接機構(gòu)連接。軌道艙集工作、吃飯、睡覺和清潔等諸多功能于一體。軌道艙的兩側(cè)安裝有太陽能電池板，在獨自飛行時也有電能供應(yīng)。

返回艙呈鐘形，有艙門與軌道艙相通。返回艙是飛船的指揮控制中心，長2米，直徑2.4米，內(nèi)設(shè)可供三名航天員斜躺的座椅，供航天員起飛、上升和返回階段乘坐。

推進(jìn)艙呈圓柱形，長3米，直徑2.5米，底部直徑2.8米，內(nèi)部裝載推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)動機和推進(jìn)劑，為飛船提供調(diào)整姿態(tài)和軌道以及制動減速所需要的動力，還有電源、環(huán)境控制和通信等系統(tǒng)的部分設(shè)備。

5 太空中的新家：中國空間站

圖片

圖注：神舟十三發(fā)射升空前，中國空間站的形態(tài)：中間核心艙 兩頭貨運飛船

中國空間站正在急鑼密鼓建設(shè)中，“天和”核心艙4月29日發(fā)射入軌后已經(jīng)先后接待了天舟二號貨運飛船、神舟十二號載人飛船和天舟三號貨運飛船。

“天和”號核心艙。核心艙全長16.6米，最大直徑4.2米，發(fā)射質(zhì)量22.5噸，核心艙在設(shè)計上有很大突破，供航天員工作生活的空間達(dá)到了50立方米，可支持3名航天員長期在軌駐留。

6 挑戰(zhàn)難度更大的對接方式：徑向?qū)?/h1>

圖注：神舟十三號對接在空間上的構(gòu)型

目前，天舟二號和天舟三號貨運飛船都處于與核心艙對接狀態(tài)。神舟十二號返回地面后，空出來的核心艙上的“軸向?qū)涌凇保ㄇ跋驅(qū)涌冢┍惚惶熘鄱栘涍\飛船占用。天舟三號則對接在了原來天舟二號上的對接口上。這樣，核心艙前后兩個軸向?qū)涌诙急徽加茫裰凼栞d人飛船只能垂直對接在“徑向?qū)涌凇鄙稀?/span>

如果你一直關(guān)注神舟飛船的動態(tài)，就會記得在9月17日神舟十二號準(zhǔn)備返回前夕進(jìn)行過徑向?qū)拥哪M演練。

徑向?qū)颖容S向?qū)与y度更大。徑向?qū)邮秋w船從核心艙的下方接近，飛船和核心艙的軌道高度有一定偏差，且這種垂直對接的方式使得姿態(tài)控制難度也加大了。而此前進(jìn)行過的都是軸向?qū)樱w船和核心艙同在一個高度，更容易對接，姿態(tài)也更容易維持。

既然這么難，為何非要徑向?qū)幽兀亢唵蝸碇v，未來航天員進(jìn)行太空輪班交接的時候，可以同時將兩艘載人飛船對接在空間站上。

7 完全建成后的空間站什么樣子？

圖注：建成后我國空間站的基本結(jié)構(gòu)，可見貨運飛船、載人飛船與核心艙對接的狀態(tài)（藝術(shù)圖）

按計劃，2022年前后，建成后的空間站將由一個核心艙和兩個實驗艙組成，整體呈現(xiàn)一個T字形結(jié)構(gòu)。除了這次的 “天和”核心艙外，另外兩個實驗艙分別名為“問天”和“夢天”。

其中，核心艙又可細(xì)分為：節(jié)點艙、生活控制艙和資源艙。節(jié)點艙用于對接“神舟”載人飛船、用于空間實驗艙的停泊和航天員的出艙；生活控制艙用于航天員工作、實驗和睡眠休息等；資源艙為核心艙提供能源保障和對接“天舟”貨運飛船等。

“問天”和“夢天”兩個實驗艙分別用于生物、材料、微重力流體和基礎(chǔ)物理等方面的科學(xué)實驗。

具體來講，“問天”實驗艙主要用于開展艙內(nèi)和艙外空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗，也是航天員的工作生活場所和應(yīng)急避難場所，配備有航天員出艙活動專用氣閘艙，支持航天員出艙活動，還有小型機械臂，可進(jìn)行艙外載荷自動安裝操作。

除此之外，它還有核心艙部分關(guān)鍵平臺功能，這意味著在需要的時候，還可以接管對空間站的管理和控制。“夢天”實驗艙除具備和“問天“實驗艙類似的功能外，還配置有貨物專用氣閘艙，在航天員和機械臂的輔助下，支持貨物、載荷自動進(jìn)出艙。

在空間站常態(tài)化運行后，將有三名航天員作為一個乘組長期駐留，定期輪換。輪換期間，最多可有6名航天員同時在空間站工作，完成交接后，前一個乘組乘坐載人飛船返回地球。

8 我國天宮一號和天宮二號空間實驗室

天宮一號于2011年9月29日發(fā)射升空，是中國載人航天工程發(fā)射的第一個目標(biāo)飛行器，也是中國第一個空間實驗室。

2011年11月3日，天宮一號與神舟八號飛船完成中國首次空間飛行器自動交會對接任務(wù)，并進(jìn)行了二次自動交會對接，形成組合體。

2012年6月18日，天宮一號與神舟九號完成自動交會對接工作，形成組合體。

2013年6月13日，神舟十號與天宮一號實現(xiàn)自動交會對接，形成組合體，航天員入駐天宮一號。

圖注：2013年，神舟十號航天員王亞平在天宮一號里進(jìn)行太空授課，演示小陀螺在失重狀態(tài)下的行為

對于普通大眾來講，2013年，神舟十號航天員王亞平在天宮一號里進(jìn)行的首次太空授課令人印象深刻！那次太空授課主要面向中小學(xué)生，使他們了解微重力條件下物體運動的特點、液體表面張力的作用，加深對質(zhì)量、重量以及牛頓定律等基本物理概念的理解。據(jù)悉，在本次神舟十三任務(wù)期間，王亞平將會給大家?guī)砀迂S富多樣的科普課，值得期待。

2016年3月16日，天宮一號正式終止數(shù)據(jù)服務(wù)，全面完成了歷史使命。

2018年4月2日，天宮一號再入大氣層，再入落區(qū)位于南太平洋中部區(qū)域，絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷毀。

再來看一下天宮二號的情況。天宮二號于2016年9月15日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，先后與神舟十一號、天舟一號進(jìn)行對接，承擔(dān)著驗證空間站相關(guān)技術(shù)的重要使命，是中國第一個真正意義上的太空實驗室，科研碩果累累。例如，天宮二號上搭載的設(shè)備首次進(jìn)行了量子密鑰分配實驗；搭載的伽瑪射線暴偏振探測儀器共探測到55個伽馬暴，還觀測到了蟹狀星云脈沖星的信號，并在國內(nèi)首次利用脈沖星信號實驗定軌。

2019年7月19日，天宮二號完成使命，受控離軌并再入大氣層，少量殘骸落入南太平洋預(yù)定安全海域。

9 建設(shè)中國空間站后續(xù)還有六次發(fā)射

喜歡航天的朋友有福了，在2021和2022兩年時間里，建設(shè)空間站的火箭進(jìn)行11次發(fā)射，目前已經(jīng)執(zhí)行了5次發(fā)射，還有6次發(fā)射。執(zhí)行這些任務(wù)的分別是發(fā)射空間站各艙室的長征五號B火箭、發(fā)射貨運飛船的長征七號火箭和發(fā)射載人飛船的長征二號F火箭。

其中，長征五號B和長征七號在文昌發(fā)射中心發(fā)射，神舟載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，屆時，有條件的朋友記得到現(xiàn)場觀看。

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