科普 | 托举“神十九”的科技新力量

科技 2024-10-31 20:07 新疆

10月30日4时27分，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。飞船进入预定轨道，发射取得圆满成功。

　　星空浩渺，探索不止。科技的创新突破一次又一次托举中国人奔赴太空，探寻宇宙奥秘。神舟十九号载人飞行任务背后，是什么在为航天员保驾护航？有哪些值得挖掘的科技亮点？一起解码此次发射中的科技新力量。

　　装载货物数量最多、重量最大

　　从1999年11月神舟一号试验飞船成功发射并返回，到2003年10月神舟五号载人飞船成功实施我国首次载人航天飞行任务，再到2022年11月神舟十五号载人飞船与中国空间站三舱组合体交会对接，拉开空间站应用与发展阶段的序幕……25年间，中国载人航天工程连战连捷、发发圆满。

　　神舟十九号载人飞船是中国载人航天工程进入空间站应用与发展阶段以来的第4艘载人飞船，也是以往型号中装载的货物数量最多、重量最大的一次。

　　作为航天员实现天地往返的“生命之舟”，神舟飞船采取由轨道舱、返回舱和推进舱构成三舱结构布局，共有14个分系统，是我国可靠性、安全性要求最严格的航天器。

　　“神舟飞船就像一艘保证航天员生命安全的运输飞船。同时我们也在追求提升它的运输载荷能力，力争装载更多物资和产品。”中国航天科技集团陈同祥介绍，研制人员通过对系统进行优化、为设备减重、重新整理空间布局等措施，使飞船的重量不变，但增加了装载能力。陈同祥说，相比神舟十八号载人飞船，神舟十九号在外形上别无二致，但是装载体积增加了20%，装载重量增加了30%多，为携带更多有时效性要求和临时需求物资提供了条件。

　　此举不仅有助于推动神舟十九号载人飞船以及后续新批次飞船的持续改进，逐步提升飞船的上下行载荷运输能力，也将为中国空间站长期运营提供更加高效、稳定的在轨支持。

　　锂电“上岗”，满格护航太空征程

　　从神舟十八号载人飞船开始，神舟飞船的主电源储能电池将镉镍蓄电池升级为锂离子蓄电池，单组电池扩容30%以上，同时新增了更为精准的充电分流控制模式，安全控制策略自适应能力进一步提升。

　　锂电“上岗”这半年表现如何？相比其他航天器，神舟飞船的电源工作环境比较复杂。有单船飞行时的大负载自主供电，有遮挡严重和光照条件较差时接受空间站的并网供电，还有返回途中的安全供电、故障时的应急供电……神舟十八号停靠在天和核心舱径向端口，更是覆盖了所有在轨恶劣工况，因而经历了更多的能源供给难题。

　　“锂电能量更高、循环寿命更长、无记忆效应。其在应对复杂工况时，无须开展特殊的在轨维护工作。另外，相比镉镍蓄电池，锂电能量保持能力更强，能使太阳帆板基本处于停转状态，间接减少机械结构的损耗。”神舟飞船电源分系统研制人员表示。

　　在太空“上岗”至今，神舟十八号载人飞船锂离子蓄电池的性能与入轨初期相比几乎没有改变。神舟十九号作为神舟十八号的应急救援待命船，其锂离子蓄电池已在地面“待机”半年之久。研制人员重点比对了锂离子蓄电池在出厂、进场及发射三个阶段的数据，电池状态与刚出厂时基本没有差异，目前仍处在巅峰状态。

　　“神箭”技术革新精益求精

　　作为目前我国航天员唯一的“专列”，素有“神箭”美誉的长征二号F是目前我国系统最复杂的运载火箭。自执行神舟十二号飞船发射任务起，该型火箭开始采取“发射1发、备份1发”以及“滚动备份”的发射模式，为航天员的生命安全加上“双保险”。

　　面对常态化快节奏发射，型号队伍在确保发射可靠性的前提下，不断优化发射场流程，将长征二号F火箭“发一备一”发射场流程，从空间站建造初期的49天逐步压缩到37天。经过一次次任务的不断积累，本次发射首次采用“待命箭不测试”的全新测发模式，将发射场流程进一步压缩至30天。

　　此外，本次任务还试用了中国航天科技集团一院研制的“天际”“天元”等自主可控软件平台，提升任务的自动化、规范化水平。

　　相比普通运载火箭，载人火箭最显著的特点，就是在火箭顶部增加了逃逸系统，其也被称为“逃逸塔”，是为确保飞船发射阶段航天员生命安全而设计的“生命之塔”。在火箭发射升空阶段，一旦出现危及航天员生命安全的重大故障，逃逸系统就将按指令点火工作，在2秒左右时间内，将载有航天员的飞船舱体带到2千米至3千米以外。

　　据中国航天科技集团魏威介绍，本次任务中，研制团队继续对逃逸系统进行了技术改进，让长征二号F火箭的可靠性和安全性始终保持在国际前列水平。

来源：科技日报

编辑：胡江梁雯制作：孙瑞雪

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