[科普中國]-神舟十二號(hào)發(fā)射，中國載人航天邁入新篇章！

2021年6月17日，中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，搭載著聶海勝、劉伯明和湯洪波三名航天員的神舟十二號(hào)飛船，由“神箭”長征2F火箭順利發(fā)射升空。6小時(shí)后，飛船將采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式，與已經(jīng)在軌的天宮空間站“天和”核心艙對(duì)接，這也將創(chuàng)造我國載人航天歷史上最快載人對(duì)接記錄。

搭載著神舟十二號(hào)載人飛船的長征二號(hào)F遙十二運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空。（圖片來源：新華社）

一、中國載人航天全面進(jìn)入第三階段

載人航天是人類航天技術(shù)的“皇冠上的明珠”，也是人類邁出地球搖籃的必備技術(shù)。由于要運(yùn)輸相對(duì)無人飛行器而言極度脆弱的人類身體進(jìn)入環(huán)境惡劣的太空，相對(duì)于普通航天工程，載人航天不僅需要增加載人運(yùn)載火箭、載人飛船、貨運(yùn)飛船、航天員訓(xùn)練和著陸回收等高難度分系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)還會(huì)變成可以用“木桶桶底”理論適用的環(huán)節(jié)：只要有任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問題，桶里的水都會(huì)徹底漏光，導(dǎo)致徹底失敗。因此，載人航天技術(shù)的門檻極高。人類進(jìn)入航天時(shí)代60余年來，僅有蘇聯(lián)/俄羅斯、美國和中國掌握了獨(dú)立自主的載人航天技術(shù)。

然而，中國取得這一切成果并非易事，需要從篳路藍(lán)縷的起點(diǎn)階段默默耕耘。中國載人航天自1992年9月21日開啟以來（“921”工程），先后規(guī)劃了三大發(fā)展階段：

神舟五號(hào)任務(wù)的楊利偉成為中國航天劃時(shí)代發(fā)展的見證者 （圖源：中國載人航天辦公室）

第一階段，發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗(yàn)性載人飛船工程，開展空間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，神舟一號(hào)至六號(hào)等任務(wù)已實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)；

第二階段，突破航天員出艙活動(dòng)技術(shù)、空間飛行器的交會(huì)對(duì)接技術(shù)，發(fā)射空間實(shí)驗(yàn)室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問題，神舟七號(hào)至十一號(hào)、天舟一號(hào)、天宮一號(hào)和二號(hào)等任務(wù)已實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)；

第三階段，建造空間站，解決有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間應(yīng)用問題。這一步計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)是載人航天發(fā)展近30年來的最核心目標(biāo)：中國要建立一座“天上宮闕”（天宮空間站），讓“天神”（航天員）長期駐留。

建造天宮需要長征家族三大主力一起上陣。長征二號(hào)F負(fù)責(zé)發(fā)射8噸級(jí)的神舟載人飛船，長征七號(hào)負(fù)責(zé)發(fā)射13.5噸級(jí)的天舟貨運(yùn)飛船，長征五號(hào)B負(fù)責(zé)發(fā)射22.5噸級(jí)的天宮核心艙和實(shí)驗(yàn)艙（圖源：中國載人航天辦公室）

建造天宮的難度遠(yuǎn)超以往，它具備三個(gè)核心部分：空間站核心與實(shí)驗(yàn)艙段、載人飛船和貨運(yùn)飛船。它們不僅功能、尺寸、重量完全不同，還需要搭配完全不同的運(yùn)載火箭和發(fā)射場系統(tǒng)等。2021年4月29日，天宮空間站核心艙“天和”順利升空；5月29日，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船順利升空，二者對(duì)接后開始等待載人飛船的到來，即今天發(fā)射的神舟十二號(hào)。這也標(biāo)志著，天宮正式進(jìn)入載人駐留運(yùn)營狀態(tài)。

二、神舟十二，四大特點(diǎn)支撐新階段發(fā)展

神舟十二號(hào)飛行任務(wù)的執(zhí)行，距離神舟十一號(hào)已有5年之久。經(jīng)過這幾年的蟄伏和發(fā)展，新的神舟十二號(hào)飛行任務(wù)將通過四大特點(diǎn)，滿足未來中國空間站常態(tài)化運(yùn)營下的更高需求。

1.飛船性能大幅提高。神舟十二載人飛船增加了自助快速交會(huì)對(duì)接功能，這將大大縮短航天員在對(duì)接空間前的等待時(shí)間。在天宮一號(hào)和二號(hào)飛行期間，對(duì)接的神舟九號(hào)、十號(hào)和十一號(hào)飛船都需要在發(fā)射后在軌等待兩天左右，期間不斷調(diào)整軌道才達(dá)到最佳對(duì)接狀態(tài)，而快速交會(huì)對(duì)接模式下，僅需6小時(shí)左右即可完成。考慮到未來空間站積木式布局和對(duì)接口位置，它還能實(shí)現(xiàn)徑向?qū)印Ｋ谠偃敕祷乜刂品矫孢M(jìn)行了一定提升，首次啟動(dòng)應(yīng)急救援模式，更加安全可靠。

神舟十二號(hào)載人飛行任務(wù)標(biāo)識(shí)（圖源：中國載人航天辦公室）

2.長期駐留保障能力大幅提高。神舟十一號(hào)飛行任務(wù)曾經(jīng)創(chuàng)造了33天在軌工作時(shí)間記錄，但這對(duì)于長期伴飛天宮空間站并不夠。在設(shè)計(jì)方面，神舟十二號(hào)的飛行壽命大幅增加到180天，足夠?qū)崿F(xiàn)未來空間站穩(wěn)定運(yùn)行階段半年一次的航天員輪換頻率。這意味著再生資源回收復(fù)用、生命維持系統(tǒng)和航天員健康管理等方面，都進(jìn)行了大幅提升。

3.在軌作業(yè)難度更大。在三個(gè)月內(nèi)，神舟十二飛行任務(wù)要進(jìn)行至少兩次出艙行走，期間需要使用核心艙所攜帶的機(jī)械臂作業(yè)，時(shí)間長達(dá)數(shù)小時(shí)，整體難度遠(yuǎn)超神舟七號(hào)執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)進(jìn)行的約半小時(shí)艙外活動(dòng)。未來的天宮建設(shè)階段，機(jī)械臂將起到“搭積木”等建設(shè)、維修和維護(hù)核心作用。

帶機(jī)械臂操作將是神舟十二航天員出艙行走的重要任務(wù) （圖源：中國空間技術(shù)研究院）

4.首次在載人航天中啟用東風(fēng)著陸場。在此前任務(wù)中，位于內(nèi)蒙古中部的四子王旗一直作為主要著陸場，而這次任務(wù)將首次測(cè)試載人任務(wù)著陸位于內(nèi)蒙古西部的東風(fēng)著陸場，這里距離發(fā)射場更近，在發(fā)射階段應(yīng)急著陸能力更強(qiáng)，是我國新一代載人飛船試驗(yàn)船的著陸地。這次在載人航天中全面啟用，將為未來常態(tài)化應(yīng)用打下重要基礎(chǔ)。

三、聶海勝三入太空，功勛航天員傳幫帶

作為任務(wù)的焦點(diǎn)，三名進(jìn)入太空的航天員頗受關(guān)注。其中，“英雄航天員”、航天員大隊(duì)大隊(duì)長聶海勝已經(jīng)是第三次進(jìn)入太空，他今年已經(jīng)57歲。作為1998年選拔出的中國首批航天員，他在過去23年內(nèi)見證了中國載人航天事業(yè)的快速發(fā)展。聶海勝參與的三次飛行任務(wù)，也恰好是三個(gè)階段的最好見證：2005年，神舟六號(hào)飛行任務(wù)中，他和費(fèi)俊龍實(shí)現(xiàn)了首次多人太空飛行；2013年，神舟十號(hào)飛行任務(wù)中，實(shí)現(xiàn)了多人對(duì)接空間實(shí)驗(yàn)室并中期生存；如今，他又將見證天宮空間站的運(yùn)行。

新聞發(fā)布會(huì)上的三名航天員：湯洪波（左）、聶海勝（中）和劉伯明（右），他們胸前衣服上繡制的星星數(shù)量（0，2，1）說明了他們執(zhí)行過幾次任務(wù)（圖源：我們的太空）

劉伯明已經(jīng)是二次升空，早在2008年的神舟七號(hào)任務(wù)中，他配合翟志剛共同完成了中國首次太空出艙行走，這是載人航天技術(shù)的一個(gè)重大突破。作為我國第二批航天員的湯洪波，將進(jìn)行首次飛行任務(wù)，逐漸接過首批航天員打下的重要基礎(chǔ)。

四、空間站時(shí)代，中國載人航天將迎來跨越式發(fā)展

按照計(jì)劃，整個(gè)天宮空間站建設(shè)將包括11次任務(wù)：三次長征五號(hào)B火箭發(fā)射核心艙和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，四次長征二F火箭發(fā)射四艘神舟飛船，四次長征七號(hào)火箭發(fā)射天舟飛船，預(yù)計(jì)于2022年天宮空間站將正式建成。這將是兩個(gè)發(fā)射基地、三型長征火箭和十一個(gè)航天器共同建設(shè)的結(jié)果。

天宮空間站示意圖（圖源：人民日?qǐng)?bào)）

于此同時(shí)，顛覆性的新一代載人飛船也在快速發(fā)展中，它已經(jīng)于2020年5月5日長征五號(hào)B火箭首飛中測(cè)試并取得圓滿成功。相比較三艙段（推進(jìn)艙，軌道艙和返回艙）、一次性、最大運(yùn)力3人、壽命相對(duì)較短的神舟飛船，它將使用兩個(gè)艙段（推進(jìn)艙、返回艙）、可復(fù)用、最大運(yùn)力7人、壽命大幅增加到2-3年。由于嶄新的設(shè)計(jì)和隔熱、防輻射、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等多方面的大幅提高，它也能飛離地球進(jìn)行更加復(fù)雜的深空探測(cè)任務(wù)，是能讓中國航天員走向“星辰大海”的國之重器。

世界主流現(xiàn)役和在研載人飛船對(duì)比，中國新一代載人飛船的能力已經(jīng)處于世界前列水平（授權(quán)圖源：Memorian-QN）

未來隨著最重可達(dá)21.6噸的新一代載人飛船投入使用，運(yùn)力在8.6噸級(jí)的長征二號(hào)F火箭能力也將無法應(yīng)對(duì)，我們還需要新一代載人火箭。在2018年舉辦的第十二屆中國國際航空航天博覽會(huì)（簡稱珠海航展），它也嶄露頭角，它起飛重量約2000噸，大大超過長征二號(hào)F的464噸，可將近70噸有效載荷送入近地軌道，甚至運(yùn)送25噸有效載荷進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道。模塊化設(shè)計(jì)允許它根據(jù)任務(wù)需求提供不同運(yùn)力選項(xiàng)，這也將成為未來中國載人航天的重要主力火箭。

載人航天工程建設(shè)29年來，中國航天人用長征、神舟、天舟、天宮等一系列浪漫名詞，搭起了溝通天與地的“天梯”，讓“天神”們?nèi)胱　疤鞂m”。這一切輝煌與矚目成就，離不開千千萬萬默默在背后耕耘的航天人們。今天，感謝他們！