全方位解析神舟十八号载人飞船

2024-04-26 17:28:42 来源：科技日报

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4月25日20时59分，在长征二号F运载火箭托举下，搭载着叶光富、李聪、李广苏三名航天员的神舟十八号载人飞船从中国酒泉卫星发射中心升空。

神舟系列载人飞船由中国航天科技集团研制，是航天员实现天地往返的“生命之舟”。该系列飞船由轨道舱、返回舱和推进舱构成，共有14个分系统，是我国可靠性、安全性要求最严格的航天器。

神舟十八号飞船具备哪些特点，将在任务中展现什么“绝活”？相关人员对此做出全方位解析。

径向对接再次上演，“神舟舵手”稳如泰山

神舟十八号飞船顺利入轨后，将采用6.5小时自主快速交会对接模式，与空间站核心舱实施径向交会对接，这是此次任务中的关键一环。

与前向和后向交会对接任务相比，径向交会对接堪称高难度动作。空间站百吨级组合体对飞船测量敏感器的遮挡，以及空间站组合体发动机工作时羽流间的相互影响，都会给径向对接带来很大挑战。

为了消除这些风险，研制团队通过研制产品化、流程标准化措施，把每一发对接机构的传感器、执行机构以及弹簧的性能参数偏差控制在最小，通过数十次地面标准流程捕获缓冲试验，验证对接机构在多种复杂工况下的捕获缓冲能力。

2023年5月30日，神舟十六号飞船与中国空间站成功实现首次径向对接。神舟十八号飞船再次实施径向对接，标志着我国自主研发的空间交会对接GNC（制导导航与控制）技术进一步成熟。

GNC是神舟飞船的核心分系统，被研制人员称为“神舟舵手”。该系统负责飞船从发射时与火箭分离开始，到与空间站的交会对接，再到飞船从空间站撤离以及返回地球的全过程控制，同时还负责独立飞行过程中的姿态与轨道控制、太阳翼帆板控制等。

因此，尽管径向交会对接难度较大，飞船在“稳如泰山”的GNC系统自主操控下，依然能够圆满完成交会对接全过程。　

飞船“心脏”更强大，高效长寿还减重

电源堪称飞船的“心脏”。为飞船在轨飞行提供电能的主电源、关键阶段可确保航天员安全的应急电源、为返回舱提供电能的返回着陆电源、为轨道舱和返回舱提供火工控制能源的火工品电源等，在此次任务中都至关重要。

相较于神舟十六号和神舟十七号飞船，神舟十八号飞船的电池容量更大、系统可靠性更高，能为任务提供更好的支持。

在神舟十八号飞船上，主电源储能电池由镉镍电池更改为锂离子电池。该产品已成功用于空间站、货运飞船等航天器，安全性可靠性得到了广泛验证，其能量更高、循环寿命更长、高倍率充电更佳，还能为整船减重约50公斤。

飞船入轨后，太阳电池翼展开是确保实现能源供给的关键动作。为保证该动作可靠完成，研制团队利用数字化手段，将关键产品重要指标的实测数据方差控制在千分之一以内，再利用地面部组件测试结果，综合计算出太阳电池翼在轨展开所需的时间。多次飞行验证显示，太阳电池翼可实现8秒左右的快速稳定展开并锁定。

“太空天路”再升级，智慧“翻译”显身手

目前，我国空间站各舱（船）均配备了中继终端。它们与中继卫星紧密配合、高效协作搭建“太空天路”，能让飞船与地面的通信畅通无阻，也能确保地面测试人员实时掌握飞船的状态。神舟十八号飞船上采用的中继终端产品，均按目前最新技术要求进行了优化升级。

载人飞行任务中，仪表与照明分系统是与航天员直接实现交互的重要系统，在该系统中，仪表控制器应用软件承担着“秘书”与“翻译”的角色。

当神舟十八号飞船各分系统开始运行时，产生的数据会汇集到数管分系统。这些数据经过仪表控制器应用软件的汇总，再转换为航天员可以直观识别和操作的内容，最后转发到飞船仪表上显示出来。

据设计人员介绍，该软件的图形显示技术，不仅能呈现新颖的仪表控制器显示效果，还能实现仪表中的图形、文字处理，为航天员执行任务提供清晰、直观、舒适的显示界面。