全方位解析神舟十八號載人飛船

2024-04-26 17:28:42 來源：科技日報

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4月25日20時59分，在長征二號F運載火箭托舉下，搭載著葉光富、李聰、李廣蘇三名航天員的神舟十八號載人飛船從中國酒泉衛星發射中心升空。

神舟系列載人飛船由中國航天科技集團研制，是航天員實現天地往返的“生命之舟”。該系列飛船由軌道艙、返回艙和推進艙構成，共有14個分系統，是我國可靠性、安全性要求最嚴格的航天器。

神舟十八號飛船具備哪些特點，將在任務中展現什么“絕活”？相關人員對此做出全方位解析。

徑向對接再次上演，“神舟舵手”穩如泰山

神舟十八號飛船順利入軌后，將采用6.5小時自主快速交會對接模式，與空間站核心艙實施徑向交會對接，這是此次任務中的關鍵一環。

與前向和后向交會對接任務相比，徑向交會對接堪稱高難度動作。空間站百噸級組合體對飛船測量敏感器的遮擋，以及空間站組合體發動機工作時羽流間的相互影響，都會給徑向對接帶來很大挑戰。

為了消除這些風險，研制團隊通過研制產品化、流程標準化措施，把每一發對接機構的傳感器、執行機構以及彈簧的性能參數偏差控制在最小，通過數十次地面標準流程捕獲緩沖試驗，驗證對接機構在多種復雜工況下的捕獲緩沖能力。

2023年5月30日，神舟十六號飛船與中國空間站成功實現首次徑向對接。神舟十八號飛船再次實施徑向對接，標志著我國自主研發的空間交會對接GNC（制導導航與控制）技術進一步成熟。

GNC是神舟飛船的核心分系統，被研制人員稱為“神舟舵手”。該系統負責飛船從發射時與火箭分離開始，到與空間站的交會對接，再到飛船從空間站撤離以及返回地球的全過程控制，同時還負責獨立飛行過程中的姿態與軌道控制、太陽翼帆板控制等。

因此，盡管徑向交會對接難度較大，飛船在“穩如泰山”的GNC系統自主操控下，依然能夠圓滿完成交會對接全過程。　

飛船“心臟”更強大，高效長壽還減重

電源堪稱飛船的“心臟”。為飛船在軌飛行提供電能的主電源、關鍵階段可確保航天員安全的應急電源、為返回艙提供電能的返回著陸電源、為軌道艙和返回艙提供火工控制能源的火工品電源等，在此次任務中都至關重要。

相較于神舟十六號和神舟十七號飛船，神舟十八號飛船的電池容量更大、系統可靠性更高，能為任務提供更好的支持。

在神舟十八號飛船上，主電源儲能電池由鎘鎳電池更改為鋰離子電池。該產品已成功用于空間站、貨運飛船等航天器，安全性可靠性得到了廣泛驗證，其能量更高、循環壽命更長、高倍率充電更佳，還能為整船減重約50公斤。

飛船入軌后，太陽電池翼展開是確保實現能源供給的關鍵動作。為保證該動作可靠完成，研制團隊利用數字化手段，將關鍵產品重要指標的實測數據方差控制在千分之一以內，再利用地面部組件測試結果，綜合計算出太陽電池翼在軌展開所需的時間。多次飛行驗證顯示，太陽電池翼可實現8秒左右的快速穩定展開并鎖定。

“太空天路”再升級，智慧“翻譯”顯身手

目前，我國空間站各艙（船）均配備了中繼終端。它們與中繼衛星緊密配合、高效協作搭建“太空天路”，能讓飛船與地面的通信暢通無阻，也能確保地面測試人員實時掌握飛船的狀態。神舟十八號飛船上采用的中繼終端產品，均按目前最新技術要求進行了優化升級。

載人飛行任務中，儀表與照明分系統是與航天員直接實現交互的重要系統，在該系統中，儀表控制器應用軟件承擔著“秘書”與“翻譯”的角色。

當神舟十八號飛船各分系統開始運行時，產生的數據會匯集到數管分系統。這些數據經過儀表控制器應用軟件的匯總，再轉換為航天員可以直觀識別和操作的內容，最后轉發到飛船儀表上顯示出來。

據設計人員介紹，該軟件的圖形顯示技術，不僅能呈現新穎的儀表控制器顯示效果，還能實現儀表中的圖形、文字處理，為航天員執行任務提供清晰、直觀、舒適的顯示界面。