6名航天员首次实现“太空会师”
2022年11月29日,我们迎来了六名中国航天员同时在太空飞行的历史时刻!

▲北京时间11月29日23时08分,在气温接近-20℃的酒泉卫星发射中心,长征二号F运载火箭点火起飞,随后将航天员费俊龙、邓清明、张陆搭乘的神舟十五号载人飞船精准送入预定轨道,中国空间站建造阶段发射任务获得全胜!

北京时间2022年11月30日5时42分,神舟十五号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱前向端口,整个对接过程历时约6.5小时。
北京时间2022年11月30日7时33分,翘盼已久的神舟十四号航天员乘组顺利打开“家门”,热情欢迎远道而来的亲人入驻“天宫”。随后,“胜利会师”的两个航天员乘组,一起在中国人自己的“太空家园”里留下了一张足以载入史册的太空合影。
后续,两个航天员乘组将在空间站进行首次在轨轮换。期间,6名航天员将共同在空间站工作生活约5天时间,完成各项既定任务和交接工作。

这将是中国空间站第一次同时停靠两艘神舟飞船在轨工作,我国将首次实现空间站三舱三船组合体结构和六名航天员在轨驻留,空间站组合体达到目前的最大规模,总重近100吨,航天员的生活空间超过100立方米。后续,两个航天员乘组将在空间站进行首次在轨轮换。期间,6名航天员将共同在空间站工作生活约5天时间,完成各项既定任务和交接工作。

▲中国空间站三舱“T”字基本构型示意图,左侧为问天实验舱,右侧为梦天实验舱,中间由近及远分别为神舟飞船、天和核心舱、天舟飞船,下方为神舟飞船(五院供图)
神舟十五号飞行任务是中国空间站建造阶段的最后一棒,也是空间站应用与发展阶段的第一棒。六名航天员在轨完成交接工作后,神舟十四号乘组将返回地球。神舟十五号乘组继续执行为期半年的在轨任务,他们将开展空间站三舱状态长期驻留的验证工作,开展40余项空间科学实验和技术试验,实施出舱活动,验证货物气闸舱出舱工作模式。
神舟十五号与神舟十四号两艘飞船外观完全一致,研制人员为每艘飞船分别定制了信息“标识码”来进行区分、控制,并制定两船、六人的紧急撤离方案,确保航天员生命安全。后续,“打一备一”、两船同时停靠、6名航天员在轨交接的运行模式,将成为空间站新常态。

▲“神箭”:长征二号F运载火箭享有美誉,发射成功率达,在此次任务中,火箭进行了起飞时间偏差修正、遥测系统发射机和导航接收机等技术升级,启用了全新的地面设备,并开展了45项技术状态改进,可靠性指标提升至,安全性达,确保火箭准时发射、稳定飞行、精确入轨,圆满完成发射任务。

▲ 长二F火箭矗立在塔架旁
截至目前,中国载人航天工程“第三步”圆满执行了12次发射任务。不久后,中国空间站将转入为期的,长征二号F运载火箭、神舟系列飞船还将继续以的频率执行发射任务。
本次发射是长征系列运载火箭第452次发射。
我们再来回顾一下这十二次发射~

2020年5月5日长征五号B运载火箭首飞,发射新一代载人飞船试验船,空间站阶段飞行任务首战告捷。
长征五号B运载火箭首飞成功,验证了火箭总体方案、各分系统方案的正确性、协调性,突破了大尺寸整流罩分离技术、大直径舱箭连接分离技术、大推力直接入轨偏差精确控制技术等一批新技术,为我国空间站在轨建造任务奠定了重要基础。

2021年4月29日长五B火箭发射空间站天和核心舱。
运载火箭经历了 8分多钟的飞行,成功托举“天和”核心舱进入预定轨道,我国空间站建设的大幕正徐徐拉开。“天和”核心舱可以分为三部分——节点舱、小柱段与大柱段。
其中,节点舱与小柱段的直径均为2.8米,大柱段的直径为4.2米。这样的设计具有充分的科学依据——由于长征五号的直径为5米,因此其整流罩底端的直径也是5米,同时再留出一部分安全空间,因此,内部载荷的最大直径就是4.2米。不仅核心舱的最大直径是这个数字,2020年5月发射的新型载人飞船试验船直径也是4.2米。
更进一步的,我们可以对空间站进行功能分区,包括用于扩大规模,同时可用于实现太空行走的节点舱;舱内成员生活、休息的区域(位于小柱段),舱内成员工作、科研与控制舱段的控制舱(位于大柱段前端以及小柱段后端),装载有燃料等重要资源的资源舱(位于大柱段后端)。

2021年5月29日长征七号运载火箭发射天舟二号货运飞船。
天舟二号货运飞船是中国空间站关键技术验证阶段发射的首艘货运飞船,天舟二号货运飞船将与空间站天和核心舱在太空中完成交会对接。据悉,此次,天舟二号飞船密封舱携带的货物重量约 4.69 吨,推进剂约 1.95 吨,物资总重近 6.64 吨。其中包括,能供3人3个月使用的消耗品、2套舱外航天服以及平台物资等。本次发射是为后续航天员进驻空间站做生活物资准备。

2021年6月17日长征二号F运载火箭发射神舟十二号载人飞船。
北京时间2021年6月17日9时22分,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射。此后,神舟十二号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。这是我国载人航天工程立项实施以来的第19次飞行任务,也是空间站阶段的首次载人飞行任务。
据了解,飞船入轨后,将按照预定程序,与天和核心舱进行自主快速交会对接。组合体飞行期间,航天员将进驻天和核心舱,完成为期3个月的在轨驻留,开展机械臂操作、太空出舱等活动,验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术。目前,天和核心舱与天舟二号的组合体已进入对接轨道,状态良好,满足与神舟十二号交会对接的任务要求和航天员进驻条件。
神舟十二号载人飞行任务是中国空间站关键技术验证阶段第四次飞行任务,也是空间站阶段首次载人飞行任务。该任务将在轨验证航天员长期驻留、再生生保、空间物资补给、出舱活动、舱外操作、在轨维修等空间站建造和运营关键技术,首次检验东风着陆场的航天员搜索救援能力;开展多领域的空间应用及试验;综合评估考核工程各系统执行空间站任务的功能和性能,进一步考核各系统间的匹配性和协调性,为后续任务积累经验。神舟十二号任务作为我国空间站建造的首次载人飞行,承上启下,十分关键,任务实施期间恰逢党的百年华诞,我国航天事业建设发展的辉煌历程中汲取经验力量、提振信心斗志,正在以高昂的精神状态,紧张投入到任务各项准备中。

2021年9月20日长七火箭发射天舟三号货运飞船。
北京时间2021年9月20日15时10分,搭载天舟三号货运飞船的长征七号遥四运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射,约597秒后,飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,15时22分,飞船太阳能帆板顺利展开且工作正常,发射取得圆满成功。后续,天舟三号货运飞船将与在轨运行的空间站组合体进行交会对接。这是我国载人航天工程的第 20次发射任务,也是长征系列运载火箭的第 389次飞行。

2021年10月16日长二F火箭发射神舟十三号载人飞船。
北京时间2021年10月16日0时23分许,长征二号F遥十三运载火箭在酒泉卫星发射中心点火起飞,托举载有翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员的神舟十三号载人飞船进入太空。
6时56分,采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱径向端口,与此前已对接的天舟二号、天舟三号货运飞船一起构成四舱(船)组合体,整个交会对接过程历时约6.5小时。
9时58分,航天员翟志刚打开打开核心舱双向承压舱门,航天员翟志刚、王亚平、叶光富依次进入天和核心舱。
本次任务是空间站关键技术验证阶段第六次飞行任务,也是该阶段最后一次飞行任务。待航天员乘组安全返回东风着陆场、工程总体对空间站关键技术验证阶段进行全面评估后,中国载人航天工程将正式转入空间站建造阶段。
神舟十三号的主要任务
开展机械臂辅助舱段转位、手控遥操作等空间站组装建造关键技术试验;进行2—3次出舱活动,安装大小机械臂双臂组合转接件及悬挂装置,为后续空间站建造任务做准备;进一步验证航天员在轨驻留6个月的健康、生活和工作保障技术;进行航天医学、微重力物理领域等科学技术试验与应用,开展多样化科普教育活动;全面考核工程各系统执行空间站任务的功能性能,以及系统间的匹配性。
神舟十二号才回来不久,为何本月又发一个?
9月17日,神舟十二号载人飞船返回舱才刚平安着陆于东风着陆场。可能很多人有这个疑问,我们为什么这么着急的再次执行载人飞船发射任务?
原因是,在神舟十二号航天员离开后,“天宫”空间站目前正处于调试阶段,有一系列技术需要验证。虽然,近年来随着人工智能的技术和虚拟现实技术的发展,有人提出过为了减少空间站的运行成本,可以采取短期有人长期无人的运行模式。但在地球400公里左右的地球轨道上孤零零的驻守着,它面临着空间辐射、失重和温度剧烈变化等“困境”,目前还是不能太久“无人值守”为好。
神舟十三号即将面临的最大挑战
在太空中,由于失重的影响会容易引起航天员很多身体问题——如骨质疏松、肌肉萎缩、视力受损等。这也是为什么每次航天员着陆地球后都要被抬着走的原因之一。在太空中上百天的留守,对人的生理、心理的影响和考验巨大,因此,神舟十二号三名航天员要面临最大的挑战就是时间的长度。
但由于我国未来的空间站计划是半年一轮换飞行乘组,保持空间站中一直有航天员驻守。因此,不得不从此次的神舟十三号任务就开始验证我国目前所采取的抵抗措施是否有效。
除了与人类的生理、心里问题对抗以外,神舟十三号的技术任务也即将面临多个前所未有的挑战:
1、神舟十三号将采用难度极大的径向交会对接的方式停靠空间站。因为空间站天和核心舱的节点舱设置了3个对接口和2个停泊口,径向交会对接是迟早都要克服的难点。径向交会对接是神舟飞船以垂直的方式、径向的方式,垂直向上,从下面和组合体来进行交会对接。这项技术的难度非常大,此前,没有在太空当中验证过。北京航天飞行控制中心空间站任务总师孙军表示:“径向交会对接和我们之前采用的后向对接和前向对接,还是有很大不同的。因为它是从核心舱的下方来接近,实际上飞船和核心舱在轨道高度上就有一个偏差,前向和后向对接是在轨道同样的水平面上的,所以它的运动是比较稳定的。由于轨道高度的偏差,不同高度的速度是不一样的,所以就需要在这个径向对接的接近过程中,除了在径向方向有速度的位置的改变以外,还要去控制它在速度方向的角度。所以这样的整个对接过程它是高动态的,是控制系统要实时的去敏感核心舱的位置,并且实时进行控制。”
2、挑战即自动交会对接和手动交会对接外的,第三种交会对接方式——遥操作交会对接。
3、机械臂将10吨量级的天舟二号进行水平转位
4、航天员在轨时长最长计划
5、这是我国首次由女航天员入驻空间站并执行出舱任务,王亚平也即将开授“太空第二课”。
综上,神舟十三号任务的难度、挑战性都可谓比十二号“更上一层楼”。

2022年5月10日长七火箭发射天舟四号货运飞船。
北京时间2022年5月10日1时56分,搭载天舟四号货运飞船的长征七号遥五运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射。约10分钟后,飞船与火箭成功分离,进入预定轨道。2时23分,飞船太阳能帆板顺利展开工作,发射取得圆满成功。后续,天舟四号货运飞船将与在轨运行的空间站组合体进行交会对接。
这是我国载人航天工程的第22次发射任务,是空间站建设从关键技术验证阶段转入在轨建造阶段的首次发射任务,也是长征系列运载火箭的第420次飞行。

2022年6月5日长二F火箭发射神舟十四号载人飞船。
北京时间2022年6月5日10时44分,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,约577秒后,神舟十四号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。这是我国载人航天工程立项实施以来的第23次飞行任务,也是空间站阶段的第3次载人飞行任务。飞船入轨后,将按照预定程序,与空间站组合体进行自主快速交会对接。后续,航天员将进驻天和核心舱,开启为期6个月的在轨驻留,开展空间站平台维护与照料、机械臂操作、出舱活动、舱段转移等工作以及空间科学实验、技术试验。目前,空间站组合体已进入对接轨道,状态良好,满足与神舟十四号交会对接的任务要求和航天员进驻条件。
陈冬、刘洋、蔡旭哲3名航天员将执行神舟十四号载人飞行任务,由陈冬担任指令长。
航天员乘组将在轨工作生活6个月
6月4日,神舟十四号载人飞行任务新闻发布会在酒泉卫星发射中心召开。发布会上介绍,神舟十四号载人飞行任务是空间站建造阶段第二次飞行任务,也是该阶段首次载人飞行任务,航天员乘组将在轨工作生活6个月,任务的主要目的为:配合问天实验舱、梦天实验舱与核心舱的交会对接和转位,完成中国空间站在轨组装建造;完成空间站舱内外设备及空间应用任务相关设施设备的安装和调试;开展空间科学实验与技术试验;进行日常维护维修等相关工作。
按计划,神舟十四号飞船入轨后,将采用自主快速交会对接模式,对接于天和核心舱径向端口,与天和核心舱及天舟三号、天舟四号货运飞船形成组合体。在轨驻留期间,神舟十四号飞行乘组3名航天员将迎来空间站两个实验舱以及天舟五号货运飞船、神舟十五号载人飞船的来访对接,并与神舟十五号飞行乘组进行在轨轮换,于12月返回东风着陆场。
此次任务航天员担负的主要任务
发布会上介绍,神舟十四号飞行任务是我国空间站建造阶段第一次载人飞行任务,任务期间将全面完成以天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱为基本构型的天宫空间站建造,建成国家太空实验室。
具体讲,神舟十四号飞行乘组将和地面配合完成两个实验舱与核心舱的交会对接和转位;首次进驻问天实验舱和梦天实验舱,建立载人环境;配合地面开展两舱组合体、三舱组合体、大小机械臂、气闸舱出舱等相关功能的测试工作;首次利用位于问天实验舱的气闸舱实施2-3次出舱活动;完成问天实验舱和梦天实验舱十余个科学实验机柜解锁、安装;继续开展“天宫课堂”太空授课及其他公益活动。除此之外,神十四乘组还将开展在轨健康监测与检查、防护锻炼、在轨训练与演练,以及大量空间站平台巡检测试、设备维护、维修验证、物资管理和站务管理等工作。
在轨期间,乘组将面临构型多(期间经历9种组合体构型),状态新(要操控小机械臂和组合臂、从问天舱气闸舱实施出舱),任务密(实施5次交会对接、3次分离撤离、2次转位、2~3次出舱,各次任务环环相扣)等挑战,对乘组执行任务能力提出了很高要求。
针对这些特点,在完成通用训练科目的基础上,我们主要从以下三个方面对神舟十四号乘组进行了针对性强化训练:一是完成了问天舱、梦天舱进驻状态设置和三舱工作生活以及健康保障、物资管理、站务管理等训练,乘组具备了三舱在轨驻留技能;二是完成了小机械臂操作、利用问天气闸舱出舱活动和遥操作实验舱交会对接等训练,乘组具备了完成空间站建造任务技能;三是针对三舱实(试)验项目增多的情况,完成了约30项空间实(试)验项目及平台相关操作训练,乘组具备了开展相应科学实(试)验的技能。此外,我们多次安排神舟十四号乘组与神舟十二号、神舟十三号乘组交流,也将在神舟十三号任务基础上进一步改进和完善航天员长期飞行保障措施,确保航天员在轨健康生活、高效工作,圆满完成飞行任务。

2022年7月24日长五B火箭发射空间站问天实验舱。
北京时间2022年7月24日14时22分22秒,中国天宫空间站首个实验舱“问天”成功在文昌航天发射场升空,准确进入预定轨道,即将与核心舱“天和”完成交会对接任务。
“问天”实验舱很特殊。它既是专注于空间生命科学的实验舱,也是另一个“核心舱”。
“问天”可看作是“天和”核心舱的备份,具备空间站统一管理和控制能力,带有航天员生命维持系统。在未来两个航天员班组轮换阶段,共有6名航天员驻留天宫空间站,两大舱段各自容纳三名航天员的工作与生活。
“问天”是个不折不扣的巨无霸:它重达20吨级,长度17.9米,甚至比“天和”核心舱还要长出一截来。在整个人类载人航天史上,它是单一舱段长度的新纪录。
“问天”发射后,将实现我国首次在空间站有人驻留情况下交会对接。
目前,三名航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲已经在天宫中迎接“问天”。而他们所属的神舟十四号任务,也是我国载人航天史上一次具有里程碑意义的任务。一方面,他们要完成天宫空间站的主体建设;另一方面,该乘组完全由新一代(第二批)航天员组成,也是历史上首次。
如此重要的任务,全部由“新人”完成,可见他们已经完全扛起了中国航天的大梁。而随着我国空间科学研究越发深入,我国的第三批航天员也在培训中,他们之中也开始有了专门从事研究的“载荷专家”。
“问天”是个20吨级的大个子,必须在飞行方向与“天和”核心舱的节点舱对接,这里拥有最全面稳妥的多种交会对接辅助系统。在此前几天,对接于此处的天舟三号货运飞船已功成身退,最终从天宫撤离并焚毁于大气中。
在确认对接后,“问天”并不能长期占用这个宝贵的对接位置。毕竟未来还会有“梦天”实验舱、货运和载人飞船等在此对接,它需要在机械臂辅助下进行90度的转位,整体从“一字型”变成“L字型”,整个过程对于可靠性和稳定性的要求可想而知。
“问天”对接后要干什么?
对接并转位后的首要任务,是开启生命维持系统,航天员入驻实验舱。组装各个科学实验柜,开启先期的多个学科既定实验,确保实验舱整体工作状态达到预期。
它配置了能进行生命生态、生物技术和变重力科学研究的实验柜,可支持开展多种类植物、动物、微生物等在空间条件下的生长、发育、遗传、衰老等响应机理研究,有力推动我国在生命生态、生物技术和变重力科学等重大前沿科技突破。
在神舟十四号任务期间,三名航天员也将从这里进行2-3次出舱行走,完成舱外作业。新版的天宫课堂,也将在崭新的“问天”实验舱内进行。同时,它还要为即将到来的神舟十五号任务,提供天宫的第二间“卧室”。

2022年10月31日长五B火箭发射空间站梦天实验舱。
北京时间2022年10月31日15时37分,搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭,在我国文昌航天发射场准时点火发射,约8分钟后,梦天实验舱与火箭成功分离并准确进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
长五B火箭成功发射梦天实验舱,完成我国空间站“T”字基本构型在轨建造任务。梦天实验舱是中国空间站第三个舱段,也是第二个科学实验舱,由工作舱、载荷舱、货物气闸舱和资源舱组成,起飞重量约23吨,主要用于开展空间科学与应用实验,参与空间站与组合体管理,货物气闸舱可支持货物自动进出舱,为舱内外科学实验提供支持。
梦天实验舱主要面向微 重力科学研究,配置了流体物理、材料科学、燃烧科学、基础物理以及航天技术试验等多学科方向的实验柜。位于舱体尾端的资源舱是实验舱的“能源仓库”,资源舱上安装的两副巨大太阳翼,可通过持续旋转、稳定对日为空间站提供充足的能源支持。
这是我国载人航天工程立项实施以来的第25次飞行任务,也是长征系列运载火箭的第446次飞行。

2022年11月12日长七火箭发射天舟五号货运飞船。
北京时间2022年11月12日10时03分,搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭,在我国文昌航天发射场准时点火发射。12时10分,天舟五号采取自主快速交会对接模式,成功对接于空间站天和核心舱后向端口,中国航天员首次在空间站迎接货运飞船来访。
此次发射任务从点火发射到完成交会对接,全程仅用2个小时,一举改写了2020年10月14日俄罗斯联盟号MS-17与国际空间站的3小时3分交会对接纪录。快速交会对接技术成功在轨实施,标志着我国航天交会对接技术取得了新突破。
作为空间站的地面后勤补给航天器,天舟货运飞船与通用推进舱模块组合形成全密封货运飞船、半密封货运飞船和全开放货运飞船3种型谱。其中,天舟五号为全密封货运飞船,是世界现役货物运输能力最大、在轨支持能力最全面的货运飞船。
此次天舟五号上装载了航天员系统、空间站系统以及空间应用领域的货物共计约5吨,携带补加推进剂约1.4吨,将为神舟十五号乘组3人6个月在轨驻留、空间站组装建造和空间应用领域提供物资保障。同时,天舟五号还充分利用货运飞船上行运力资源,搭载多项试验载荷,支持开展空间科学与技术试验,具备承担空间站姿态轨道控制、并网供电,以及空间站遥测、数据传输支持等能力。
天舟五号的对接目标,是达到80吨量级的空间站组合体。此次任务的成功,充分证明了货运飞船对接机构对大吨位目标的适应性。同时,此次任务是在中国空间站有人驻留的情况下进行的首次货运飞船交会对接。为了进一步提高近距离交会对接过程的可靠性,天舟五号还具备故障情况下手控遥操作交会对接的能力。交会对接完成后,航天员可以很快进入飞船,“签收”来自地面的“包裹”。
天舟五号上,搭载了五院529厂自主研发的燃料电池发电系统载荷,计划开展我国首次燃料电池空间在轨试验。此外,天舟五号上还搭载了五院航天东方红卫星有限公司抓总研制的“澳门学生科普卫星一号”。不久后,这颗卫星将从天舟五号上放飞,再次为我们带来“太空科普大片”。
