2023-05-31 08:06:01 来源：环球时报
【环球时报报道 记者 樊巍】5月30日上午9时31分，搭载着神舟十六号载人飞船的长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。在经过6.5小时自主快速交会对接后，神舟十六号载人飞船与空间站组合体径向交会对接，神舟十六号乘组的3名航天员景海鹏、朱杨柱和桂海潮进驻空间站核心舱，与等待多时的神舟十五号乘组“太空会师”，并进行在轨轮换。6名航天员太空“会师”名场面再现，我国空间站应用与发展阶段的首次载人飞船发射任务取得圆满成功。
“神箭”可靠性进一步提升
作为中国航天史上技术最复杂的“航天员专列”，被誉为“神箭”的长征二号F运载火箭的每一次亮相，其可靠性和安全性都会再度提升。
(资料图)
据《环球时报》记者了解，长二F运载火箭是在长征二号E运载火箭的基础上，按照发射载人飞船的要求，以提高可靠性、确保安全性为目标研制的火箭。该型火箭在长二E运载火箭基础上增加了逃逸系统和故障检测处理系统，可靠性指标从0.91提升至0.98，安全性指标达0.997，完成了普通运载火箭到载人运载火箭的跨越。作为我国现役唯一一型载人运载火箭，长二F运载火箭的发射成功率达100%。
中国航天科技集团一院（以下简称“火箭院”）长二F火箭副总设计师刘烽向《环球时报》记者介绍称，此次发射的长二F遥十六火箭相比遥十五火箭，共有20项技术状态变化。通过针对所有故障模式制定有效措施，如设置强制检验点等，长二F研制团队进一步降低了全箭故障发生的概率，提升了火箭可靠性。此次长二F遥十六运载火箭可靠性设计改进工作持续开展，继续从冗余度提升和工艺性能方面进行改进。例如进一步提升火工品的发火环节冗余程度，提升分离可靠性。
针对涉及控制系统、火工品、发动机等关键产品，影响飞行成败的点火、分离等关键环节，长二F运载火箭团队开展了设计指标闭合检查工作。针对点火—起飞、逃逸塔分离、助推器分离、级间分离、整流罩分离、船箭分离等多个正常飞行时序功能，4个逃逸程序和船箭应急分离飞行时序功能，开展指标闭合性检查。通过对火箭各系统射前地面工作流程和飞行时序的设计正确性，系统间时序动作协调匹配性，控制系统、火工品、发动机等重要产品的设计状态、实际指标等重要因素进行复查确认，保证全箭飞行动作的稳妥可靠。刘烽介绍称，“火箭的控制系统应用了起飞时间偏差修正技术，使火箭点火时间出现偏差时，可以在一定范围内自动修正轨道完成入轨和交会对接任务。同时，型号队伍对遥测系统也进行了升级迭代，使遥测精度得到进一步提升。”
此外，从空间站建造任务开始，长二F火箭开启了常态化快节奏发射。特别是自从执行神舟十二号载人飞船发射任务开始，长二F火箭采取“发射一发、备份一发”以及“滚动备份”的发射模式。每一次发射，研制团队都要完成约1.7发火箭的准备工作。
面对新常态，研制团队在确保发射可靠性的前提下，通过调整测试顺序、并行工作、整合测试项目等措施，不断优化发射场流程。目前，长二F火箭“发一备一”发射场流程已从空间站建造初期的49天压缩到35天。随着空间站转入应用与发展阶段，研制团队还将以30天为目标，进一步提高发射场工作效率，以更快速度将航天员安全精准送入太空。
神舟、天宫交会对接难度升级
在发射入轨约6.5小时后，神舟十六号载人飞船采取径向对接的方式与空间站进行交会对接，停靠于空间站核心舱的径向端口。这是中国空间站应用与发展阶段首艘载人飞船的交会对接任务，也是在空间站三舱“T”字构型下实施的首次径向交会对接任务，相较于空间站建造阶段神舟十三号、十四号载人飞船实施的径向交会对接，神舟十六号载人飞船的交会对接任务有着不一样的难度。
据《环球时报》记者了解，此前神舟十四号载人飞船径向停靠空间站，飞船的对接目标为47吨级，此次神舟十六号载人飞船将首次在空间站有人驻留情况下，与90吨级的空间站组合体进行径向对接。更大的组合体质量和尺寸无疑会带来新的难度，作为载人天地往返的关键核心产品，对接机构将再次面临与多构型、大吨位、大偏心对接目标的捕获、缓冲、刚性连接等全新挑战。
《环球时报》记者从中国航天科技集团五院获悉，空间站组合体的尺寸、质量、惯量以及重心位置等影响姿态控制的核心要素与核心舱单舱相比变化较大，部分参数甚至存在跨数量级的增长。飞船交会对接特别是近距离对接时采用的是相对姿态位置控制方法，空间站运动特性的变化会直接影响飞船的交会对接控制过程。虽然此前神舟十五号已成功完成空间站“T”字构型的交会对接任务，但其对接的位置为空间站前向对接口。空间站在不同方向上运动特性有所区别，神舟十六号进行的径向对接，需要制导导航与控制系统依靠自身的能力克服上述变化带来的影响。
神舟十六号载人飞船在进行径向交会对接任务时，是沿着天和核心舱下方的径向对接口逐渐靠近空间站组合体。从飞船的视角看，天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、天舟六号货运飞船以及神舟十五号载人飞船均会出现在神舟十六号载人飞船的视野中，这对于其上安装的需要以宇宙背景或太阳作为观测目标的测量敏感器来说，会产生视线上的遮挡。随着神舟十六号载人飞船和组合体距离逐渐逼近，遮挡会越来越多，需要依靠制导导航与控制系统配备的敏感器自身的抗干扰或目标特性识别能力加以区分和屏蔽，或采用不同测量方位、测量体制的备份测量敏感器来保证持续、准确的测量能力。
同时，空间站组合体尺寸的增大还会使得飞船和空间站组合体的发动机工作时，羽流间的相互影响相比以往发射和对接任务的情况变得更加复杂。飞船在近距离交会过程中需要频繁启动发动机进行相对姿态和位置的调整，这将对悬浮在太空中的空间站姿态产生影响。组合体舱段的增加，导致神舟十六号载人飞船任务中的上述特性更为复杂。此外，空间站的喷气控制也会影响飞船自身的控制。对于这一问题，神舟飞船制导导航与控制系统在发动机分组使用和控制方法上进行优化，并通过地面的仿真计算加以验证，确保任务成功。
作为航天员往返天地的交通工具，神舟飞船的舒适性也至关重要。从神舟四号飞船开始，神舟飞船团队就对人机界面进行详细设计并不断完善。经过不断磨合和悉心付出，神舟飞船目前的状态已经可以满足航天员各项任务要求以及舒适性要求。在神舟十六号载人飞船上，设计人员将飞船仪表的数据显示化繁为简，从使用者角度出发进行设计，为航天员执行任务提供更加清晰、直观、舒适的显示界面。
为满足空间站任务需求，神舟十六号载人飞船在确保可靠性、安全性的前提下，以最短时间、最高标准完成了上百项器件更改和可靠性提升等验证工作，进一步增强自主健康管理功能，全面实现了神舟飞船在“空间站时代”的再升级。
