完成空間站在軌組裝建造神十四面臨關鍵一戰

6月5日，長征二號F遙十四運載火箭將神舟十四號航天員乘組順利送入太空。這是中國航天員第九次太空遠征，也是中國空間站建造階段的首次載人飛行。

進入太空后，陳冬、劉洋、蔡旭哲3名航天員先后進入空間站核心艙、天舟四號和天舟三號貨物艙，開啟了為期6個月的太空之旅。

在軌駐留期間，神舟十四號飛行乘組將迎來兩個實驗艙，配合完成空間站組裝建設，還將與來訪的神舟十五號飛行乘組完成首次在軌輪換，任務艱巨，使命重大。

“神箭”安全性不斷提升

神舟十四號發射之前，長征二號F遙十四火箭已經站著“值班”了6個多月，再加上發射準備時間，火箭的站立時長創造了中國載人火箭之最。

超長的待命時間源于安全的考慮。中國運載火箭技術研究院故檢軟件設計師錢航說，為確保航天員的生命安全，從神舟十二號飛行任務開始，長二F火箭采取“發射一發、備份一發”以及“滾動備份”的發射模式。

此次發射的長二F遙十四火箭是神舟十三號飛行任務的應急救援火箭，2021年下半年便完成了基礎級總裝測試，并見證了長二F遙十三火箭發射的全過程。隨著神舟十三號飛行乘組成功返回，遙十四火箭正式由應急狀態轉入正常任務狀態。

“在中國載人航天的歷史上，長征二號F系列運載火箭執行了從神舟一號至今所有的載人飛船和目標飛行器的發射任務，發射成功率達到100%，無愧于‘中國神箭’的稱號。”中國運載火箭技術研究院長二F火箭總指揮荊木春說。

為了進一步提升火箭可靠性，研制人員不斷進行技術改進。長二F火箭總體主任設計師常武權說，就像考試從90分提高到91分，哪怕只有1分甚至0.1分的提升，背后的工作量也是巨大的。

目前，長二F火箭的可靠性評估值達到0.9894，安全性評估值達到0.99996這一國際先進水平。“這意味著火箭發射100次，才有可能出現一次飛行故障；假設出現飛行故障，依靠逃逸系統逃逸100次，才可能出現不到一次逃逸失敗。”常武權說。

為了保障航天員的生命安全，長二F火箭專門設計了逃逸系統，如火箭突發意外情況，逃逸飛行器會像“拔蘿卜”一樣，帶著返回艙飛離故障火箭。“我們按照最高標準、最嚴質量來研制逃逸火箭。但永遠不讓這個功能啟用，是每個航天人的心愿。” 錢航說。

“最忙太空出差三人組”迎接挑戰

陳冬、劉洋、蔡旭哲——神舟十四號飛行乘組首次全部由中國第二批航天員組成。6個月的時間里，3名航天員將配合問天實驗艙、夢天實驗艙與核心艙交會對接和轉位，完成中國空間站在軌組裝建造等重要使命。作為中國空間站建造的關鍵一戰，被稱作“最忙太空出差三人組”的神十四航天員，面對的困難更多、挑戰更大。

據介紹，在軌駐留期間，神舟十四號乘組將和地面配合完成空間站組裝建設工作，從單艙組合體飛行逐步建成三艙組合體飛行狀態，經歷9種組合體構型、5次交會對接、3次分離撤離和2次轉位任務；首次進駐問天實驗艙和夢天實驗艙，完成載人環境的建立；配合地面開展兩艙組合體、三艙組合體、大小機械臂測試、氣閘艙出艙相關功能測試等工作；首次利用氣閘艙實施出艙活動；完成問天實驗艙和夢天實驗艙十余個機柜解鎖、安裝等工作。

中國載人航天工程新聞發言人、中國載人航天工程辦公室副主任林西強說，在軌期間，乘組面臨構型多、狀態新、任務密等挑戰，對執行任務能力提出了很高要求。

除此之外，3名航天員還將開展“天宮課堂”太空授課及其他公益活動，開展在軌健康監測與檢查、防護鍛煉、在軌訓練與演練以及大量空間站平臺巡檢測試、設備維護、維修驗證、物資管理和站務管理等工作。神舟十四號任務期間，中國人將第一次在太空上為祖國慶祝生日、第一次“天上人間”共度浪漫的中秋節。

在神舟十四號任務末期，神舟十五號乘組也將入駐空間站。中國航天史上首次航天員在軌輪換將會精彩上演。屆時，將有6名中國航天員同時在艙內工作生活，中國空間站將迎來最熱鬧的時刻。

一臂之力升級成“兩臂”之力

神舟十四號任務期間，航天員將首次利用氣閘艙進行出艙活動。此前神舟十二號和神舟十三號航天員執行出艙任務時，均通過天和核心艙前方的節點艙出艙。后續問天實驗艙發射對接后，航天員將從實驗艙后方的氣閘艙進入太空。

與節點艙相比，氣閘艙的艙門更大，為航天員提供了更大的活動空間。未來，問天實驗艙的氣閘艙將成為航天員出艙的主要“通道”。一旦氣閘艙在出艙過程中出現問題，航天員仍可通過節點艙回到艙內，保證出艙活動安全可靠。與此同時，夢天實驗艙將配備貨物專用氣閘艙。航天員可以利用機械臂，在不出艙的情況下將空間實驗載荷傳遞出艙。

神舟十四號航天員的另一項挑戰是機械臂——問天實驗艙將配備一個小機械臂，航天員將首次利用小機械臂出艙，還會同時利用小臂和大臂組合出艙。全新的出艙活動狀態，既有看點，也充滿挑戰。

作為中國航天事業發展的新領域和空間站的“明星”部件，機械臂融合了機、電、熱、控制、光學等多項技術。林西強介紹，大小兩個機械臂分工各有側重，又相互配合，可滿足空間站任務的需求。

與大機械臂相比，小機械臂有不少新特點。形態上更加精巧，重量和長度均約為大臂的一半，負載能力約為大臂的1/8，運動和操控靈活；操作上更加精準，小臂的末端定位精度更高，位置精度、姿態精度優于大臂，能夠完成精度要求更高的精細操作；小臂可被大臂抓取形成組合機械臂，艙外作業覆蓋范圍更廣，通過大范圍轉移滿足去往不同位置進行精細作業的需求。

林西強舉例說，如后續需要在艙外安裝設備，可以通過貨運飛船上行至夢天實驗艙的貨物氣閘艙，通過組合臂的抓取和轉移，完成在艙外載荷平臺上的安裝。此外，大小機械臂還可協同開展艙外操作任務。

開展近百項實驗項目

根據計劃，中國空間站將在今年底完成建造，建成國家太空實驗室。此后，工程將轉入為期10年以上的應用與發展階段。

林西強表示，作為國家太空實驗室，中國空間站內可以部署25臺科學實驗柜，每臺實驗柜都是一個小型的太空實驗室，可以支持開展單學科或多學科交叉的空間科學實驗。

其中，問天實驗艙主要面向空間生命科學研究，配置了生命生態、生物技術和變重力科學等實驗柜，能夠支持開展多種類植物、動物、微生物等在空間條件下的生長、發育、遺傳、衰老等響應機理研究以及密閉生態系統的實驗研究等。

夢天實驗艙主要面向微重力科學研究，配置了流體物理、材料科學、燃燒科學、基礎物理以及航天技術試驗等多學科方向的實驗柜，支持開展重力掩蓋下的多相流與相變傳熱、基礎燃燒過程、材料凝固機理等物質本質規律研究以及超冷原子物理等前沿實驗研究等。

此外，實驗艙外還安排了材料艙外暴露試驗裝置和元器件與組件艙外通用試驗裝置，用于開展艙外實驗項目。后續還將發射與空間站共軌飛行的巡天空間望遠鏡研究設施，開展廣域巡天觀測。

林西強說，依托上述艙內科學實驗機柜、艙外試驗裝置和巡天空間望遠鏡，空間站建造階段共安排了近百項實驗研究項目。