神十九筑夢(mèng)九天再出征！為啥總是神舟配“神箭”？

2024年10月30日，神舟十九號(hào)載人飛船在“長(zhǎng)征二號(hào)F”火箭的托舉下進(jìn)入太空，與“天宮號(hào)”空間站交會(huì)對(duì)接，開展新一輪的“在軌輪換”，將接替神舟十八號(hào)乘組，繼續(xù)開展空間科學(xué)試驗(yàn)任務(wù)。

圖片來(lái)源：新華社（李鑫 攝）

為啥總是神舟配“神箭”？

作為我國(guó)目前唯一一型在役載人火箭，“長(zhǎng)征二號(hào)F”火箭被命名為“神箭”，肩負(fù)著保障航天員安全進(jìn)入太空的特殊使命和責(zé)任。從2003年將我國(guó)第一位航天員楊利偉送入太空至今，一直是由她托舉神舟飛船進(jìn)入太空。

圖片來(lái)源：中國(guó)載人航天工程網(wǎng)

相比于航天員乘坐的飛船，載人運(yùn)載火箭的技術(shù)含量一點(diǎn)也不低。目前世界上只有中國(guó)、俄羅斯和美國(guó)擁有載人運(yùn)載火箭。作為載人航天系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，載人運(yùn)載火箭確保超高的可靠性是其第一要?jiǎng)?wù)。對(duì)于不載人的運(yùn)載火箭，可靠性指標(biāo)達(dá)到0.91就行，但載人運(yùn)載火箭，其可靠性要求在0.97以上。

中國(guó)載人航天工程中目前使用的“長(zhǎng)征二號(hào)F”載人運(yùn)載火箭，采取了多種措施來(lái)提高可靠性。例如，對(duì)火箭元器件、部件進(jìn)行嚴(yán)格篩選和測(cè)試；對(duì)關(guān)鍵部件采取備份措施，控制器的CPU及電路采用三冗余配置；還嵌入了故障診斷系統(tǒng)，可以在點(diǎn)火前30分鐘開始工作，自行判斷火箭的工作狀態(tài)；火箭整體測(cè)試與試驗(yàn)更加嚴(yán)格，能在地面發(fā)現(xiàn)和解決潛在的問(wèn)題或隱患。采取上述措施后，“長(zhǎng)征二號(hào)F”火箭的可靠性從其前身“長(zhǎng)征二號(hào)E”火箭的0.91提高到0.97，成為中國(guó)可靠性指標(biāo)最高的運(yùn)載火箭。

為了進(jìn)一步提高航天員的安全性水平，我國(guó)“長(zhǎng)征二號(hào)F”載人運(yùn)載火箭還設(shè)計(jì)安裝了逃逸救生系統(tǒng)，使航天員的安全性達(dá)到99.7%。萬(wàn)一載人運(yùn)載火箭無(wú)法正常工作，面臨墜毀、爆炸等風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，火箭上的逃逸救生系統(tǒng)就會(huì)立即點(diǎn)火啟動(dòng)，與火箭本體分離，將飛船上的航天員及時(shí)帶離險(xiǎn)境。

“長(zhǎng)征二號(hào)F”載人運(yùn)載火箭還特別注重解決航天員的乘坐舒適性問(wèn)題。對(duì)于人體而言，一般運(yùn)載火箭飛行所帶來(lái)的高強(qiáng)度振動(dòng)、沖擊、過(guò)載、噪音環(huán)境，可能造成極度的不舒適。尤其是縱向耦合振動(dòng)，可能會(huì)使航天員感覺(jué)十分痛苦。為此，“長(zhǎng)征二號(hào)F”載人運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)了包括蓄壓器在內(nèi)的一整套解決方案，將縱向耦合振動(dòng)的量級(jí)控制到了極低水平，滿足了載人航天的要求。

新一輪“太空出差”有何亮點(diǎn)？

神舟十九號(hào)任務(wù)是空間站應(yīng)用與發(fā)展階段第4次載人飛行任務(wù)，也是載人航天工程第33次飛行任務(wù)。其主要目的是：與神舟十八號(hào)乘組完成在軌輪換，在空間站駐留約6個(gè)月，開展空間科學(xué)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，實(shí)施航天員出艙活動(dòng)及貨物進(jìn)出艙，進(jìn)行空間站空間碎片防護(hù)裝置安裝、艙外載荷和艙外設(shè)備安裝與回收等，開展科普教育和公益活動(dòng)，以及空間搭載試驗(yàn)，進(jìn)一步提升空間站運(yùn)行效率，持續(xù)發(fā)揮綜合應(yīng)用效益。

神舟十九號(hào)載人飛船入軌后，采用了自主快速交會(huì)對(duì)接模式，與天和核心艙前向端口對(duì)接，形成三船三艙組合體。隨著3名航天員順利進(jìn)駐中國(guó)空間站，“70后”、“80后”、“90后”航天員齊聚“天宮”，完成中國(guó)航天史上第5次“太空會(huì)師”。

2024年10月30日在北京航天飛行控制中心拍攝的神舟十九號(hào)航天員乘組和神舟十八號(hào)航天員乘組“全家?！薄?/p>

圖片來(lái)源：新華社（李杰 攝）

在軌駐留期間，神舟十九號(hào)航天員乘組還將迎來(lái)天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船和神舟二十號(hào)載人飛船的來(lái)訪，計(jì)劃于明年4月下旬或5月上旬返回東風(fēng)著陸場(chǎng)。

神舟十九號(hào)航天員乘組進(jìn)行飛船程序訓(xùn)練（2024年5月23日攝）。圖片來(lái)源：新華社（孔方舟 攝）

神舟十九號(hào)乘組飛行期間，將重點(diǎn)圍繞近期發(fā)布的《國(guó)家空間科學(xué)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2024—2050年）》中的“太空格物”主題，開展微重力條件下生長(zhǎng)蛋白晶體的結(jié)構(gòu)解析、軟物質(zhì)非平衡動(dòng)力學(xué)等86項(xiàng)空間科學(xué)研究與技術(shù)試驗(yàn)，覆蓋空間生命科學(xué)、微重力基礎(chǔ)物理、空間材料科學(xué)、航天醫(yī)學(xué)、航天新技術(shù)等領(lǐng)域，預(yù)計(jì)在基礎(chǔ)理論前沿研究、新材料制備、空間輻射與失重生理效應(yīng)機(jī)制、亞磁生物效應(yīng)及分子機(jī)制等方面取得一批科學(xué)成果。

我國(guó)空間站助推空間科學(xué)的發(fā)展

本次神舟十九號(hào)任務(wù)，恰逢中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家航天局、中國(guó)載人航天工程辦公室聯(lián)合發(fā)布《國(guó)家空間科學(xué)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2024—2050年）》。作為我國(guó)開展空間科學(xué)研究國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室，天宮空間站將重點(diǎn)聚焦于“太空格物”主題。這一主題不僅關(guān)乎人類對(duì)宇宙的基本理解，更是推動(dòng)科技進(jìn)步、實(shí)現(xiàn)太空夢(mèng)想的重要基石。

該主題旨在揭示太空條件下的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和生命活動(dòng)規(guī)律，深化對(duì)量子力學(xué)與廣義相對(duì)論等基礎(chǔ)物理的認(rèn)知。擬解決的重大科學(xué)問(wèn)題包括微重力多過(guò)程耦合新體系下復(fù)雜流體物理基礎(chǔ)理論，引力場(chǎng)中的量子效應(yīng)、廣義相對(duì)論高精度檢驗(yàn)與新物理探索，地球生命的空間環(huán)境適應(yīng)性和生存策略等。

微重力科學(xué)是研究在微重力環(huán)境下物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和變化規(guī)律的科學(xué)。在太空環(huán)境中，由于重力大大減弱，物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與地球上截然不同。天宮空間站為科學(xué)家提供了一個(gè)獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以開展許多在地球上無(wú)法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。例如，通過(guò)微重力環(huán)境下的流體實(shí)驗(yàn)，可以觀察到流體在失重狀態(tài)下的獨(dú)特行為，如液滴的合并與分離、氣泡的形成與演化等。這些實(shí)驗(yàn)不僅有助于揭示流體運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)規(guī)律，還可以為材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域提供新的研究思路和方法。

量子力學(xué)和廣義相對(duì)論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基礎(chǔ)理論。在天宮空間站的太空環(huán)境中，由于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和相互作用方式發(fā)生變化，這兩個(gè)理論也將面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。例如，在宏觀引力場(chǎng)中觀測(cè)量子效應(yīng)，可以檢驗(yàn)廣義相對(duì)論與量子力學(xué)的兼容性，并探索新的物理現(xiàn)象。此外，通過(guò)精確測(cè)量引力波的傳播速度和波形，還可以進(jìn)一步驗(yàn)證廣義相對(duì)論的預(yù)言。

空間生命科學(xué)是研究在太空環(huán)境中生命體的生長(zhǎng)、發(fā)育和變化規(guī)律的科學(xué)。在太空環(huán)境中，由于重力、輻射等環(huán)境因素的變化，生命體的生理和遺傳特性也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。通過(guò)空間生命科學(xué)的研究，可以了解生命體在太空環(huán)境中的適應(yīng)機(jī)制和生存策略，有助于揭示生命的本質(zhì)規(guī)律，推動(dòng)生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的進(jìn)步，為未來(lái)的載人航天和太空移民提供科學(xué)依據(jù)。

作者：于遠(yuǎn)航 北京宇航系統(tǒng)工程研究所高級(jí)工程師

審核：倪茂林 中國(guó)宇航學(xué)會(huì)研究員

策劃：薛紅玉

出品：科普中國(guó)×中國(guó)宇航學(xué)會(huì)