神舟十九號載人飛船已經順利發射升空,乘組由蔡旭哲、宋令東、王浩澤 3 名航天員組成,蔡旭哲擔任指令長。這次航天員乘組有個特點,宋令東和王浩澤都是「90後」,也都是首次執行飛行任務,模式也延續了「一老帶二新」的方法,由一名已執行過載人飛行任務的航天員擔任指令長,再帶兩名新人航天員。
神舟十九號乘組:蔡旭哲、宋令東、王浩澤。圖源:CCTV
這種模式可以又快又穩地壯大航天員隊伍,透過一年兩次載人飛行,可培養 4 名新人航天員。王浩澤則是中國目前唯一的女性航天飛行工程師。
今年 5 月,中國航天員選拔工作已經完成第四批,由 8 名航天駕駛員和 2 名載荷專家組成。目前,神舟十八號乘組已經在軌域上等待神舟十九號乘組,對接過程需要 6.5 小時,屆時中國空間站上航天員人數將達到 6 人,形成三艙三船的最大構型。
神舟十九號載人飛行任務徽章。圖源:CCTV
神舟十九號的任務亮點
神舟十九號依然延續了以開展空間科學與套用實(試)驗等為核心的任務目的,對空間站進行日常維護,開展空間科學研究。在滿足日常執行的同時,神舟十九號任務突出了增強飛船與空間站安全性的目標。一方面采用全流程品質確認制,常態化對載人飛船、運載火箭等各系統開展覆核復查,確保不帶問題上天。
今年 6 月 5 日,波音公司在乘員飛行測試載人任務中發生服務艙氦氣泄漏問題,導致兩名美國太空人滯留太空。由於沒有合適的飛船搭載返回地球,任務時長從原先的一周左右變成了 8 個月,需要到 2025 年才能返回地球。
神舟十九號矗立發射台。圖片來源:CCTV
神舟十九號采用了一艘飛船發射、另一艘飛船隨時待命的輪轉模式,這意味著神舟二十號其實已經制造完畢,而且已經處於隨時可進入發射狀態的模式,此時就在酒泉發射中心總裝廠房內待命。航天活動充滿了危險性,我們能做的就是充分考慮可能出現的危險,並做好相關的應對措施。
另一方面,神舟十九號乘組在執行任務期間,還將進行空間站空間碎片防護裝置安裝。該任務在神舟十八號乘組在軌期間就已經展開,目的是保護空間站關鍵部位不受近地軌域上的微小碎片撞擊。
地球周圍的空間碎片示意圖。圖片來源:NASA
據科學家估算,直徑小於 1 厘米的軌域碎片可能高達 1.28 億個,就連油漆斑點這樣的軌域碎片在高速運動下都可能對航天器造成威脅。比較著名的事件是,挑戰者號太空梭前窗被一塊油漆碎片擊中,形成了一個超過 1 公釐的坑。1995 年,法國「櫻桃」偵察衛星的重力梯度穩定臂不偏不倚被太空碎片擊中,導致衛星嚴重受損。
2009 年,「銥星33號」和「科斯莫斯-2251」衛星在西伯利亞北部相撞,相對速度達到 11.7 千米/秒,形成了數千塊微小碎片。所以,近地軌域上其實「擠滿」了大大小小的各種碎片,對航天活動的威脅是顯而易見的,做好防禦工作,防患於未然也是本次神舟十九號的任務亮點之一。
中國空間站的近期發展規劃
神舟十九號任務屬於空間站套用與發展階段,這是載人航天三步走戰略的第三步。經過神舟十六號、十七號、十八號的任務,中國空間站的日常執行已經進入正軌。在結構上,空間站形成了三艙兩船的基本格局,包括天和核心艙、夢天實驗艙、問天實驗艙,一艘神舟載人飛船和一艘天舟貨運飛船。當神舟十九號對接空間站後,空間站則將同時對接神舟十八號和十九號兩艘載人飛船,在軌航天員人數也達到 6 名。
中國空間站全貌。圖源:中國載人航天
預計到 2026 年後,中國空間站將又有一次新的變化,或者說升級——巡天號光學艙將進入軌域。根據中國國家博物館展出的巡天空間望遠鏡模型和相關資料推斷,巡天號光學艙的直徑將達到 2 米級,視場可達到哈柏望遠鏡的 300 多倍,是中國第一個定點在軌域上的大型可見光天文望遠鏡。巡天號光學艙上攜帶的巡天相機,總像素為 25 億,傳感器效能也比哈伯更強大。
從科研角度看,將光學望遠鏡定點在軌域上,可避免陸基望遠鏡在觀測宇宙天體時受到大氣層的幹擾,有助於中國科研人員開展目前國際上非常重視的系外行星探測,以及活動星系核的觀測等。
在中國國家博物館內展出的巡天號光學艙模型。圖源:中國國家博物館
巡天號光學艙雖然是空間站的一部份,但可能采用了工作分時離執行、維護時對接空間站的營運策略。其執行軌域可能比空間站更高一些,還配備了太陽能電池板,可獨立執行和展開科研任務。在需要維護的時候,可降低軌域與空間站對接,由空間站派出航天員進行艙外維護。當前,空間站可產生 25 噸拖動力的機械臂已經安裝到位,可用於捕獲巡天號光學艙。這種模式可大大增強巡天號光學艙的生存能力。根據經驗,哈柏望遠鏡曾經出現了嚴重的故障,只能依賴太空梭進行維護,在太空梭退休後,克卜勒望遠鏡的故障就無人工修復的可能。巡天號光學艙利用空間站作為依托平台,則可以成功建立後勤維護的保障機制。
哈柏望遠鏡全貌。圖源:NASA
登月時間已錨定
神舟十九號任務的實施,預示著載人航天的空間站部份已總體接近穩定,下一步我們將把註意力集中在載人登月上。
近期,有兩個重點節點同時指向了載人登月:
第一個是根據 2024 年 10 月 15 日,中國科學院、國家航天局、中國載人航天工程辦公室聯合釋出的【國家空間科學中長期發展規劃(2024—2050年)】明確指出,在營運中國空間站的同時,要推進實施載人月球探測。
第二個是在神舟十九號載人飛行任務新聞釋出會上,中國載人航天工程辦公室副主任林西強指出,錨定 2030 年前實作中國人登陸月球的目標,各項工作正在全面推進。包括長征十號運載火箭、新一代夢舟載人飛船等等,與載人登月相關的配套工程都已進入不同研發和測試階段。
可以預見,在空間站任務之後,中國人登陸月球將是近期中國航天的主要方向。
中國新一代載人飛船縮比模型。圖源:NASA
載人登月的主力是夢舟載人飛船,這是中國自主研發的可重復使用的載人飛船。得益於多年營運神舟飛船的成功經驗,夢舟飛船的研發工作也在順利推進中。夢舟載人飛船可執行空間站任務和環月軌域任務,在近地軌域任務中可搭載 4 至 7 名航天員,在環月軌域任務時可搭載 3 名航天員。夢舟載人飛船還突出了可重復使用能力,其返回艙在設計上可重復使用 10 次,目的是降低成本,主要用於中國載人月球探測任務,同時也兼顧空間站營運。
結語
隨著神舟十九號任務的成功發射和執行,中國航天事業再次邁出了堅實的一步。神舟十九號的成功不僅是一次任務的完成,更是中國航天新征程的一個起點。我們有理由相信,人類探索宇宙的腳步將越走越遠,而中國將在這一偉大征程中扮演越來越重要的角色。
參考文獻
[1]神十九乘組、港澳航天員、登月工程……內容滿滿!這場釋出會有點兒燃
[2]國家空間科學中長期發展規劃(2024—2050年)
[3]維基百科:空間碎片
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