神舟十三號徑向對接模擬圖
將陪伴航天員在軌駐留半年的天舟三號貨運飛船，是今年9月20日發射的，里邊裝載了近5噸的貨物，有200多個貨包。這里面都有啥，都是干什么用的？從火箭發射到飛船成功對接核心艙，再到航天員順利進駐，神舟十三號如何過關斬將？背后都有哪些“功臣”為它保駕護航？此次航天員為什么要在太空停留這么久呢？對于這些熱點問題，航天專家來為大家一一解答。
從顛簸震動到舒適加倍，航天員火箭“專列”再升級
神舟十三號發射升空，伴隨著巨大的火箭尾焰和轟鳴聲，我們從直播畫面中看到，三位航天員的神情似乎與在地面無異，也沒有明顯的搖晃。
與之形成鮮明對比，在神舟五號載人飛行任務中，當火箭飛行到三四十公里高度時，火箭和飛船發生了急劇抖動，產生共振，讓楊利偉承受了極大的不適。后來，楊利偉在《太空一日》中回憶了那“難以承受的”26秒：“痛苦的感覺越來越強烈，五臟六腑似乎都要碎了。我幾乎難以承受，覺得自己快不行了。”
如何讓這26秒不再“難以承受”？研制人員通過減少火箭助推器蓄壓器上的膜盒，減小振動量級和時間，但振動問題仍未完全解決；研制團隊再次優化設計，將助推器蓄壓器改為變能量蓄壓器。燃料的振動頻率和火箭結構的振動頻率不再接近，火箭因此就不會產生POGO振動。
作為航天員“專列”，安全性能無疑是第一位的。長二F火箭是我國第一枚有明確0.997安全性指標要求的運載火箭。安全性指標，表示火箭出現故障時還能保障航天員安全返回的條件概率；0.997安全性指標，即假設發射出現1000次故障，所采取的救助措施中，僅允許3次不成功。
為確保航天員安全，研制人員對長二F火箭逃逸安控體制進行改進，提高了保密安全性能和抗干擾性能。研制人員在現有控制逃逸發動機的基礎上，新增發動機點火功能，使逃逸飛行器可以向垂直于地面風的方向逃逸，更加安全、靈活。“比如，地面刮的是南、北風，現在逃逸能力提升了，可以提前選擇與南、北風垂直的方向逃逸，避開地面風。”中國航天科技集團一院長二F火箭總體主任設計師常武權說。
神舟首次徑向?？靠臻g站，技術革新讓對接更準更穩
這次是神舟飛船首次徑向?？靠臻g站，即飛船與核心艙徑向對接口進行對接。對接時，核心艙和飛船呈垂直狀態。
為何神舟飛船要和空間站進行徑向交會對接？
“因為后期要進行航天員乘組輪換，同時有兩艘飛船對接空間站，徑向交會對接能提高進駐空間站的通道和手段。”北京航天飛行控制中心空間站任務總師孫軍表示，神舟飛船的發動機、控制系統和敏感器，都是專門為全方位與空間站對接而設計，也只有神舟飛船能和空間站進行徑向交會對接。
中國航天科技集團五院總體設計部飛船型號系統總體副主任設計師高旭告訴記者，徑向交會對接有“三難”——難在持續控制姿態和軌道、難在確定姿態和相對位置、難在航天員手控交會模式，這也讓此次太空“華爾茲”更加扣人心弦。
徑向交會對接的復雜場景，也對微波雷達提出了更高要求。據中國航天科工集團二院25所交會對接微波雷達主任設計師姚元福介紹，神舟十三號上安裝的是微波雷達二代產品，體積小、重量輕、功耗低，除了具備基本的高精度測量功能，還具有通信功能，能夠根據切換指令與不同應答機進行通信，實現了核心艙多對接口對接。
微波雷達的測量精度有多精？研制人員打過一個有趣的比方：類似于從北京識別出石家莊的一張A4紙。那高精度測量是如何實現的？“微波雷達采用偽碼測距、多普勒測速、干涉儀測角等原理實現兩器之間相對距離、速度、角度的高精度測量。”姚元福說。
USB測控網陸、海、天基全面覆蓋，航天測控通信性能更強
“光學跟蹤正常”“USB雷達跟蹤正常”“遙測信號正常”……火箭在酒泉衛星發射中心騰空而起，幾十秒后，指揮大廳內工作人員發出的各項“正常”口令回蕩在發射場夜空。
“從載人航天工程上馬以來，經過近30年的探索與實踐，我國已建成陸、海、天基全面覆蓋的USB測控網。”西安衛星測控中心工程師張卓告訴記者，測控網在頻段和體制上與國際兼容，集測軌、遙測、遙控、語音、電視等功能于一體，綜合了測控和天地通信功能，是飛船升空后與地面聯系的唯一信息線。
此次徑向交會對接整個過程都是在制導導航與控制（GNC）系統指揮下，由飛船智能自主完成。
“在快速自主交會對接過程中，地面基本不需要干預控制，主要靠天鏈中繼衛星進行跟蹤測控。”張卓說，陸基USB測控設備整體性能相對更加穩定，在太空各種情況都未知的情況下，通過與中繼衛星互為補充，組成天地一體測控網，共同護航航天員的太空之旅。
“為確保應急故障及時有效處置，我們針對神舟十三號任務設計了400多個故障預案，組合體相關預案高達2500個，最緊急時，15秒內就必須完成發令處置。”北京航天飛行控制中心空間站任務總師孫軍說。
天舟三號攜帶貨物中含備份艙外航天服
將陪伴航天員在軌駐留半年的天舟三號貨運飛船，是今年9月20日發射的，里邊裝載了近5噸的貨物，有200多個貨包。這里面都有啥，都是干什么用的？
航天科技集團五院貨運飛船系統總體主任設計師楊勝表示：主要還是以貨物的運輸，包括駐留支持為主，后續的話會為整個空間站組合體提供天舟三號攜帶的推進劑，包括它的發動機可以提供給核心艙使用，來進行整個組合體的姿態和軌道控制，來定期軌道維持等，給組合體的安全運行提供一個保障。
除此之外，天舟三號還帶了一套艙外航天服前往空間站。艙外航天服是航天員出艙作業的必要裝備，隨著空間站建設任務的推進，航天員出艙作業次數增加，就需要天舟三號帶上去一套全新的艙外服，在緊急情況下，作為備份使用。
延長太空駐留時間拓展星際探索空間
首先，是探索未知的需要?？臻g站本身就是非常難得的微重力實驗室，它所提供的近乎無限時的微重力科研條件，可以得出在地面得不到的實驗結果。
其次，空間站還可以幫助我們長期觀測地球，同時獲得空間站運行軌道內的太空輻射和電磁場長期數據，可以研究其對人類身體、各種儀器和材料的影響等。
第三，探索宇宙是全人類的共同夢想，只有通過不斷技術積累，我們才能監控預測氣候變化，拓展生存空間，從行星文明邁向星系文明。
本版文圖綜合央視新聞、人民日報、中國紀檢監察報等
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