逐夢蒼穹 再聚天宮

10月31日23時44分，烈焰劃破戈壁夜空，長征二號F運載火箭托舉神舟二十一號載人飛船直沖云霄，將張陸、武飛、張洪章3名航天員精準送入預定軌道，“神舟家族”再次開啟太空接力新征程。

對接時間大幅縮短

11月1日3時22分，神舟二十一號載人飛船成功對接于空間站天和核心艙前向端口，整個對接過程歷時約3.5小時，比神舟十二號至二十號的6.5小時縮短了約3個小時，創(chuàng)造了神舟飛船與空間站交會對接的最快紀錄。

這一重大跨越是如何實現(xiàn)的？中國航天科技集團李喆介紹，此次交會對接總時間大幅縮短的技術關鍵主要體現(xiàn)在3個層面：首先，通過更精確的發(fā)射和入軌控制，使飛船繞飛更少的圈數(shù)、進行更少的軌道調(diào)整就能與空間站準時相會；其次，縮短近程導引段的初始距離，讓飛船在更近的“起跑線”開始其最終的精準機動，壓縮最后一程的耗時；再次，研制團隊還對遠程導引末段和近程導引初段的飛行軌跡進行了統(tǒng)一的優(yōu)化設計，增強了系統(tǒng)的容錯能力和適應性。

此次快速交會對接的成功，其意義遠不止縮短了航天員在艙內(nèi)的等待時間，更深層次的價值在于極大增強了我國空間站任務規(guī)劃的靈活性和應急響應能力：一方面，可降低發(fā)射窗口約束，放寬了能源對發(fā)射窗口的要求，為任務規(guī)劃提供更大靈活性；另一方面，可提高和時間強相關類重大故障情況下執(zhí)行交會對接任務的能力，確保任務實施和航天員安全。

安全性能穩(wěn)步提升

作為我國現(xiàn)役唯一一型載人運載火箭，長二F火箭始終與航天員的生命安全緊密相連。本次的快速交會對接，對飛船入軌精度提出了更高要求，任何微小的偏差都可能導致對接任務時間延長甚至失敗。

據(jù)介紹，此次長二F火箭實施了近20項技術改進，進一步提升了全箭的可靠性和安全性。其中，控制系統(tǒng)采用了經(jīng)過多型現(xiàn)役運載火箭飛行驗證的產(chǎn)品化雙十表光學慣組，使火箭的感知系統(tǒng)更為敏銳，決策系統(tǒng)更為精準，確保飛船飛得又準又穩(wěn)。

火箭的飛行過程充滿了不確定性，必須做好萬全準備。長二F火箭標志性的、形似避雷針的逃逸塔，是其區(qū)別于“長征家族”其他成員最顯著的外觀特征。整個逃逸救生系統(tǒng)由大小10臺固體火箭發(fā)動機組成，在從起飛前30分鐘到起飛后200秒的關鍵階段中，一旦火箭檢測到威脅航天員生命的重大故障，逃逸系統(tǒng)將在指令下達后的2秒左右瞬間啟動，將載有航天員的返回艙和軌道艙組合體從故障箭體上拖離，迅速帶到2公里至3公里以外的安全空域，隨后再通過降落傘系統(tǒng)緩緩降落。這要求逃逸發(fā)動機的可靠性指標必須無限趨近于100%。

除此之外，飛船艙體密封件、空間站密封件、航天員艙外航天服手套組件等動靜密封件也至關重要。據(jù)中國航天科技集團有限公司四院科研人員李杰介紹，一個艙門抗靜電密封材料就有近20項考核指標，密封件在使用過程中不會產(chǎn)生靜電吸附，產(chǎn)品成功經(jīng)受了地面8萬次的疲勞試驗，并通過低壓（真空）、高低溫、失重等環(huán)境試驗。

各分系統(tǒng)高效配合

載人航天任務的成功，離不開多系統(tǒng)協(xié)同保障，其中能源動力、信息通信、精準對接三大系統(tǒng)最為關鍵。

能量供應是飛船在太空中一切活動的根基。此次快速交會對接，對電源系統(tǒng)提出了前所未有的挑戰(zhàn)。電源分系統(tǒng)必須在更短時間內(nèi)完成自身狀態(tài)準備，并為飛船快節(jié)奏變軌提供充足能量。

中國航天科技集團有限公司八院811所承擔了神舟載人飛船電源分系統(tǒng)的研制任務。該所科研人員鐘丹華介紹，研制團隊通過應用軟件智能“尋零和歸零”技術，實現(xiàn)了對太陽翼初始位置的快速掃描與確定，從而快速建立起穩(wěn)定的能源狀態(tài)。

強大的測控與通信系統(tǒng)確保了飛船在太空中不迷路。這套系統(tǒng)由遍布全球的地面站、高懸于中軌道的數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈”，以及安裝在飛船和空間站上的眾多通信設備共同構成，宛如一座橫跨天地的“太空天橋”。通過這座“天橋”，地面指揮中心可以實時接收飛船發(fā)回的遙測數(shù)據(jù)、航天員的生理參數(shù)、艙內(nèi)視頻畫面以及科學實驗數(shù)據(jù)等，同時也能向飛船發(fā)送指令，并與航天員進行清晰流暢的語音和視頻通話。

當飛船與空間站翩然共舞至“最后一厘米”時，對接機構壓軸登場。其核心技術在于能夠吸收、消耗兩個航天器在對接瞬間產(chǎn)生的碰撞能量，并實現(xiàn)柔順、精準的捕獲與鎖緊。目前，神舟二十一號載人飛船的對接機構已經(jīng)進化為一套“剛柔并濟”的受控阻尼緩沖系統(tǒng)，無論面對怎樣的對接初始條件，這套系統(tǒng)都能實現(xiàn)靈活緩沖、平穩(wěn)導向，最終完成嚴絲合縫的剛性連接，大幅提升對接的適應范圍、成功率和可靠性。（經(jīng)濟日報記者 常 理）