蒼茫大漠，胡楊挺立。2023年10月 26日，神舟十七號(hào)航天員乘組從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射場(chǎng)出發(fā)奔赴“天宮”。20年前，也是在這樣一個(gè)金秋時(shí)節(jié)，浩瀚宇宙迎來了首位中國(guó)訪客——航天員楊利偉乘坐神舟五號(hào)載人飛船遨游太空21小時(shí)23分鐘。
從神五到神十七，從首次太空飛行到長(zhǎng)期駐守空間站，20年間，我國(guó)載人航天事業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，取得了舉世矚目的成就。
神舟載人飛船變得更智能、更舒適
神舟載人飛船被稱為太空“生命之舟”，是我國(guó)目前唯一一型天地往返的載人航天器，直接保障著航天員的人身安全。經(jīng)歷無人到有人、試驗(yàn)性飛行到應(yīng)用性飛行，神舟飛船和長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭一起，構(gòu)成了我國(guó)載人天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)。
在完成神舟一號(hào)到神舟四號(hào)的4次無人飛行任務(wù)后，2003年10月15日，我國(guó)首位航天員楊利偉乘坐神舟五號(hào)載人飛船順利進(jìn)入太空，中華民族從此飛天夢(mèng)圓。
之后，神舟飛船不斷刷新飛天紀(jì)錄。神舟六號(hào)飛船搭載2名航天員遨游太空，神舟七號(hào)飛船搭載3名航天員并實(shí)現(xiàn)了首次空間出艙活動(dòng)，神舟八號(hào)無人飛船和天宮一號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接，神舟九號(hào)飛船搭載3名航天員并實(shí)現(xiàn)了手控交會(huì)對(duì)接。
進(jìn)入新時(shí)代，將3名航天員送上太空的神舟十號(hào)飛船實(shí)現(xiàn)了與天宮一號(hào)交會(huì)對(duì)接，完成載人天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)首次應(yīng)用性飛行。神舟十一號(hào)飛船搭載2名航天員，在太空飛行長(zhǎng)達(dá)30天，為中國(guó)空間站建造運(yùn)營(yíng)和航天員長(zhǎng)期駐留奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
空間站階段任務(wù)開啟后，神舟十二號(hào)、神舟十三號(hào)、神舟十四號(hào)、神舟十五號(hào)飛船承擔(dān)了我國(guó)空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段和建造階段的載人飛行任務(wù)。從神舟十六號(hào)飛船開始，神舟十七號(hào)等后續(xù)神舟飛船，則擔(dān)起空間站應(yīng)用與發(fā)展階段往中國(guó)空間站載客的職責(zé)。
由獨(dú)立飛行到?？俊疤鞂m”空間實(shí)驗(yàn)室中期駐留，再到?？俊疤鞂m”空間站長(zhǎng)期駐留……梳理歷次任務(wù)特點(diǎn)，不難發(fā)現(xiàn)，神舟飛船在性能和設(shè)計(jì)方面已有顯著改進(jìn)創(chuàng)新。
全力以赴支持任務(wù)開展是神舟飛船改進(jìn)優(yōu)化的首要原則。
神舟六號(hào)和神舟五號(hào)并沒有太大區(qū)別，神舟七號(hào)飛船為了支持出艙，軌道艙增加了可供航天員出艙的氣閘艙功能。神舟八號(hào)600多臺(tái)（套）設(shè)備，一半以上的技術(shù)狀態(tài)發(fā)生變化，是為了改進(jìn)后讓飛船具備自動(dòng)和手動(dòng)交會(huì)對(duì)接功能。
神舟十二號(hào)任務(wù)時(shí)，為了滿足神舟飛船長(zhǎng)期?？靠臻g站期間具備隨時(shí)返回的能力，神舟團(tuán)隊(duì)通過對(duì)返回軌道策略及制導(dǎo)算法改進(jìn)優(yōu)化，使神舟飛船具備從不同軌道高度返回地球的能力。在此之前，飛船都是從固定的軌道返回地球。
提高安全性和舒適性是神舟飛船改進(jìn)優(yōu)化的基本方向。
從神舟一號(hào)開始，載人飛船就是按搭載3人要求設(shè)計(jì)，但滿載3人的情景直到神舟七號(hào)任務(wù)時(shí)才實(shí)現(xiàn)。同樣的一艘飛船，提供給3名航天員和1名航天員的有效供給顯然不同，滿載時(shí)對(duì)飛船本身空間、重量、功率等帶來的影響也不一樣。隨著任務(wù)變化，設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)實(shí)際情況對(duì)飛船進(jìn)行改進(jìn)，確保任務(wù)順利完成。
如今，神舟飛船越來越智能。圍繞神舟飛船軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙的各類分系統(tǒng)，飛船團(tuán)隊(duì)在短時(shí)間內(nèi)，以高標(biāo)準(zhǔn)多次進(jìn)行器件更改、可靠性提升等驗(yàn)證工作，全力推進(jìn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)互聯(lián)信息化、線纜總裝布局?jǐn)?shù)字化、關(guān)鍵參數(shù)檢測(cè)智能化。
飛船上更多細(xì)節(jié)被逐一改善。例如，飛船內(nèi)飾減少使用刺激性的顏色，內(nèi)部主色調(diào)為比較柔和的米黃色。設(shè)計(jì)人員還將神舟十六號(hào)載人飛船儀表顯示化繁為簡(jiǎn)，顯示界面更加清晰、直觀、舒適。
空間站任務(wù)實(shí)施以來，為了保證任務(wù)順利展開與航天員安全，神舟團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)了天地結(jié)合的應(yīng)急救援任務(wù)模式，即攜帶兩艘飛船進(jìn)場(chǎng)，在前一發(fā)載人飛船發(fā)射時(shí)，后一發(fā)載人飛船在發(fā)射場(chǎng)待命。例如，神舟十三號(hào)發(fā)射時(shí)，神舟十四號(hào)飛船就在發(fā)射場(chǎng)待命。這種滾動(dòng)備份模式，能夠有力支撐神舟飛船“一年兩艘”常態(tài)化發(fā)射需要。
中國(guó)航天科技集團(tuán)五院專家介紹，為了適應(yīng)新階段新需求，神舟飛船研制周期由原來2至3年發(fā)射1艘，縮短至1年發(fā)射2艘。
航天員太空飛行人數(shù)更多、時(shí)間更久
“中國(guó)空間站永遠(yuǎn)值得期待！”2022年11月30日，神舟十四號(hào)和神舟十五號(hào)乘組的6名航天員豎起大拇指同聲喊出這句話。中國(guó)航天員在中國(guó)人自己的空間站里，首次實(shí)現(xiàn)“太空會(huì)師”。
從太空駐留人次和時(shí)間長(zhǎng)度看，20年來，我國(guó)載人飛行經(jīng)歷了從單人單天、多人多天到兩人中期駐留再到多人長(zhǎng)期駐留的跨越，目前中國(guó)航天員在空間站能夠生活長(zhǎng)達(dá)半年之久。
航天員駐留太空時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)身心素質(zhì)和工作能力的挑戰(zhàn)越大。從去太空“轉(zhuǎn)一圈”到能在“太空之家”長(zhǎng)期生活，這一變化離不開我國(guó)航天支撐能力的提升。
生存條件得到堅(jiān)實(shí)保障。早上，中國(guó)航天員朱楊柱在中國(guó)空間站里起床，從一個(gè)透明水袋里吸了幾口飲用水?！霸缙鹨槐?，已是空間站生活的常態(tài)。
空氣和水是航天員在太空生存最關(guān)鍵的資源。早期的神舟任務(wù)中，采取飛船攜帶氧氣和水的方式補(bǔ)給；隨著航天員人數(shù)增加和飛行時(shí)間變長(zhǎng)，這些補(bǔ)給遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。多年來，科研人員不懈攻關(guān)，研發(fā)出一套再生式環(huán)控生保技術(shù)，通過電解制氧、冷凝水回收等循環(huán)利用的方式，提供氧氣和純凈水。目前，中國(guó)空間站實(shí)現(xiàn)了氧氣資源100%再生，水資源閉合度提升至95%以上。
健康狀況得到及時(shí)監(jiān)測(cè)。隨著空間飛行時(shí)間增加，太空失重環(huán)境對(duì)人體帶來的不利影響會(huì)越來越大，特別是心血管系統(tǒng)功能減退的問題變得更加突出。此外，還會(huì)出現(xiàn)一定程度的肌肉萎縮和骨丟失問題。從神舟五號(hào)任務(wù)開始，地面人員就密切關(guān)注著航天員的身體狀況，后續(xù)任務(wù)中逐漸增加了對(duì)更多生理指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。
隨著航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的深入，如今科研人員探索出幫助航天員適應(yīng)太空環(huán)境的多種方案。比如，我國(guó)空間站專門設(shè)置了健身區(qū)，鍛煉器械設(shè)備由“三大三小”組成，“三大”指太空自行車功量計(jì)、太空跑臺(tái)和抗阻鍛煉裝置，“三小”指拉力帶、握力器和呼吸肌鍛煉器。在太空，航天員每天都會(huì)進(jìn)行健身運(yùn)動(dòng)，來保持良好的身體狀態(tài)。
生活條件得到極大改善。神舟五號(hào)任務(wù)時(shí)，航天員只有“一室”居住，到神舟十號(hào)的時(shí)候，就有“兩室”，3個(gè)航天員中，兩個(gè)人可以睡到“臥室”里，一個(gè)人打“地鋪”睡在地板上；空間站更是變成了“三室兩廳”，航天員住得越來越寬敞。
從吃的食品種類看，神舟六號(hào)時(shí)就有40多個(gè)品種，神舟九號(hào)有了50多種食品供應(yīng)。航天員聶海勝和費(fèi)俊龍?jiān)趫?zhí)行神舟六號(hào)任務(wù)時(shí)，軌道艙溫度比較低，加熱食品比較少。而在聶海勝執(zhí)行神舟十二號(hào)任務(wù)時(shí)，已經(jīng)做到了7天一個(gè)食品周期，也就是一周菜品可以不重樣，而且有了加熱設(shè)備，可以吃到更豐富更熱乎的菜肴。
神舟十一號(hào)任務(wù)時(shí)，地面團(tuán)隊(duì)為航天員提供了一個(gè)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造的心理舒緩系統(tǒng)，航天員可以看到家人、家里的場(chǎng)景、熟悉的環(huán)境。航天員還能與親朋好友進(jìn)行音視頻交流。
載人航天技術(shù)向著更高層次不斷跨越
天地往返、空間出艙和空間交會(huì)對(duì)接是載人航天重要的基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)。每一次神舟任務(wù)，并不是上一次任務(wù)的簡(jiǎn)單重復(fù)，而是向著更高層次不斷跨越。
航天員出艙，就是這樣一個(gè)標(biāo)注技術(shù)突破的時(shí)刻。“我已出艙，感覺良好。神舟七號(hào)向全國(guó)人民、全世界人民問好。請(qǐng)祖國(guó)放心，我們堅(jiān)決完成任務(wù)！”2008年9月27日，翟志剛率先開展出艙活動(dòng)，中國(guó)航天員的身影首次進(jìn)入茫茫太空，中國(guó)正式成為世界上第三個(gè)掌握出艙技術(shù)的國(guó)家。
13年后，2021年7月4日，神舟十二號(hào)航天員進(jìn)行了中國(guó)空間站首次出艙活動(dòng)，出艙作業(yè)達(dá)數(shù)小時(shí)。
在后續(xù)任務(wù)中，我國(guó)航天員出艙活動(dòng)越來越頻繁。神舟十三號(hào)任務(wù)，王亞平成為中國(guó)首位進(jìn)行出艙活動(dòng)的女航天員，邁出了中國(guó)女性艙外太空行走第一步。神舟十四號(hào)航天員在空間站成功搭建“天橋”，航天員蔡旭哲通過“天橋”實(shí)現(xiàn)了首次跨艙段艙外行走，成為第一個(gè)到達(dá)中國(guó)空間站夢(mèng)天艙外的人。神舟十五號(hào)航天員乘組完成了4次出艙活動(dòng)，刷新了中國(guó)航天員單個(gè)乘組出艙活動(dòng)紀(jì)錄。
出艙時(shí)間拉長(zhǎng)、出艙活動(dòng)范圍擴(kuò)大、出艙人數(shù)變多，中國(guó)航天員“太空漫步”越來越從容。這離不開20年來一項(xiàng)項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破，例如掌握了推進(jìn)劑補(bǔ)加技術(shù)、破解了電源系統(tǒng)難題、研制出空間站機(jī)械臂、實(shí)現(xiàn)了在軌組裝建造和在軌維修等。
就拿小小的一根安全繩來說，神舟七號(hào)航天員翟志剛使用的安全繩是固定長(zhǎng)度，有效長(zhǎng)度僅有1米多。在空間站建造任務(wù)中，這根繩子變成了10余米長(zhǎng)的鋼絲繩，而且能在狹小空間里進(jìn)行上萬次、重復(fù)性的有序纏繞。這根在太空中聯(lián)結(jié)航天員和艙體的“生命線”，是我國(guó)科研人員不斷攻關(guān)取得的成果，協(xié)助航天員完成行走范圍更大、操作難度更高、安全要求更嚴(yán)格的出艙活動(dòng)。
令世人驚嘆的還有太空中多次實(shí)現(xiàn)“萬里穿針”的航天器空間交會(huì)對(duì)接。
“不突破和掌握空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)，建設(shè)空間實(shí)驗(yàn)室、空間站的設(shè)想只能是空中樓閣?！痹谥袊?guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平看來，空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)是當(dāng)今航天領(lǐng)域最為復(fù)雜的技術(shù)之一。
神舟八號(hào)無人飛船與天宮一號(hào)成功對(duì)接，標(biāo)志著我國(guó)在突破和掌握空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)上邁出了重要一步；神舟九號(hào)和天宮一號(hào)聯(lián)手，圓滿完成了我國(guó)首次載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)；神舟十號(hào)任務(wù)再次充分驗(yàn)證交會(huì)對(duì)接技術(shù)；神舟十三號(hào)航天員乘組手控遙操作完成了天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船與空間站組合體交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)……掌握了空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)，中國(guó)就有能力實(shí)現(xiàn)太空中人員和物資的可靠運(yùn)送與補(bǔ)給。
伴隨載人航天事業(yè)的發(fā)展，航天員的類型也更加豐富，包括了航天駕駛員、航天飛行工程師和載荷專家等。前不久，中國(guó)空間站空間科學(xué)與應(yīng)用項(xiàng)目申報(bào)系統(tǒng)正式開通，神舟十六號(hào)航天員、中國(guó)空間站首位載荷專家桂海潮在太空發(fā)出了一起到“天宮”做科學(xué)實(shí)驗(yàn)的邀請(qǐng)。未來，航天員選拔將更加開放。
火箭朝著更可靠、更安全、更智能的方向變化，支撐中國(guó)航天邁向太空的腳步走得更穩(wěn)更遠(yuǎn)。守護(hù)航天員天地往返的“神箭”長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭，用全戰(zhàn)全勝的成績(jī)完成從神舟一號(hào)到神舟十七號(hào)的全部發(fā)射任務(wù)。長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭、長(zhǎng)征七號(hào)火箭為空間站階段各項(xiàng)任務(wù)圓滿完成保駕護(hù)航。如今，新一代載人運(yùn)載火箭長(zhǎng)征十號(hào)也正在抓緊研制中。
載人航天成果應(yīng)用越來越廣泛
神舟十一號(hào)任務(wù)時(shí)，我國(guó)首次在太空人工栽培蔬菜。航天員景海鵬在日記中這么寫道：“當(dāng)時(shí)我和陳冬兄弟都非常高興，第一時(shí)間把這個(gè)好消息告訴了地面工作人員。我們拍了很多照片，還跟生菜芽合影留念。”6年后的2022年，中國(guó)航天員首次在太空過中秋，吃上了自己培育的新鮮生菜。航天員蔡旭哲評(píng)價(jià)：“口感很好。”
“造船為建站，建站為應(yīng)用”，這是中國(guó)太空之家的重要使命。20年來，從較小規(guī)模的“神舟”軌道艙，到中等規(guī)模的“天宮”空間實(shí)驗(yàn)室，再到“天宮”空間站這個(gè)國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室，在太空做科學(xué)實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)地也不斷升級(jí)擴(kuò)容。中國(guó)空間站已安排在軌實(shí)施了100多個(gè)空間科學(xué)研究與應(yīng)用項(xiàng)目，4000余項(xiàng)成果廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室空間應(yīng)用有序展開，成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化成效顯著。
20年來，拓展的不僅僅是空間實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，還有實(shí)驗(yàn)種類。空間站艙內(nèi)可以部署25臺(tái)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，每臺(tái)實(shí)驗(yàn)柜都是一個(gè)小型的太空實(shí)驗(yàn)室，可以支持開展單學(xué)科或多學(xué)科交叉的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。近幾次任務(wù)，航天員乘組的重要職責(zé)之一就是“解鎖”各類科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，在空間站進(jìn)行流體物理、材料科學(xué)、燃燒科學(xué)等科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
從2013年神舟十號(hào)任務(wù)期間的首次太空授課開始，“天宮課堂”也越來越精彩。授課空間更大了，從天宮實(shí)驗(yàn)室、空間站核心艙拓展到空間站問天艙、夢(mèng)天艙；授課更流暢了，天地通信保障有力，神舟十三號(hào)任務(wù)時(shí)，數(shù)倍于5G網(wǎng)速的“太空寬帶”支持天地互動(dòng)；講課教材更豐富了，航天員朱楊柱和桂海潮展示了眾多夢(mèng)天艙里的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備；授課方式更新穎了，神舟十四號(hào)航天員陳冬戴上混合現(xiàn)實(shí)眼鏡，演示植物樣品的采集操作……
回首飛天路，逐夢(mèng)新征程。目前，新一代載人飛船、月面著陸器、載人月球車等均在研制建設(shè)，我國(guó)載人登月任務(wù)已全面啟動(dòng)。中國(guó)載人航天探索的腳步不會(huì)只停留在近地軌道，一定會(huì)飛得更穩(wěn)、更遠(yuǎn)。
