出差6個(gè)月、回家9小時(shí)創(chuàng)紀(jì)錄的神十三究竟“神”在哪

4月16日9時(shí)56分，隨著神舟十三號(hào)載人飛船返回艙緩緩降落在東風(fēng)著陸場(chǎng)，神舟十三號(hào)載人飛行任務(wù)取得成功，這也標(biāo)志著中國(guó)空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段任務(wù)就此圓滿(mǎn)收官。

打破多項(xiàng)紀(jì)錄、實(shí)現(xiàn)眾多“首次”的神舟十三號(hào)刷新了中國(guó)航天的新高度。此次我國(guó)航天員“太空出差”較以前的任務(wù)究竟有哪些不同？

“太空出差”為啥是6個(gè)月

從2021年10月16日出發(fā)，到2022年4月16日安全著陸，“太空出差”三人組在中國(guó)空間站度過(guò)了6個(gè)月的時(shí)間，駐留時(shí)間相比神舟十二號(hào)乘組的3個(gè)月足足延長(zhǎng)了一倍，創(chuàng)造了中國(guó)航天史上新的太空駐留時(shí)間紀(jì)錄。而待我國(guó)空間站全面建成后，6個(gè)月的時(shí)長(zhǎng)也將成為我國(guó)空間站的常規(guī)輪換周期。

但為什么是6個(gè)月？航天員就不能在空間站多住一段時(shí)間嗎？國(guó)際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席、中國(guó)航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光解釋道，6個(gè)月的輪換周期其實(shí)是綜合各方面考慮后的結(jié)果。

首先，是對(duì)航天員身體情況的考慮。楊宇光指出，失重環(huán)境對(duì)人體健康的影響會(huì)隨著失重時(shí)間的增加而逐漸增大?？臻g站中的太空跑步機(jī)、太空自行車(chē)等健身設(shè)備，便是為幫助航天員克服失重環(huán)境帶來(lái)的肌肉萎縮、骨質(zhì)流失等負(fù)面影響所設(shè)置的。中國(guó)載人航天工程航天員系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師黃偉芬也曾表示：“長(zhǎng)期處于失重環(huán)境對(duì)人體的心血管系統(tǒng)、肌肉和骨骼系統(tǒng)等影響效應(yīng)更加凸顯，出現(xiàn)應(yīng)急醫(yī)學(xué)問(wèn)題的概率將增高?！?/p>

楊宇光表示，目前我國(guó)對(duì)于航天員長(zhǎng)期駐留空間站的經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少，對(duì)長(zhǎng)期駐留帶來(lái)的相關(guān)健康問(wèn)題仍在不斷摸索研究階段。因此，6個(gè)月的駐留時(shí)間是較為穩(wěn)妥的選擇。

此外，除了航天員需要換班休息，載人飛船同樣也要輪換。由于長(zhǎng)時(shí)間暴露在太空輻射中，載人飛船部分電子元器件受到的輻射劑量隨時(shí)間積累，在軌時(shí)間存在上限。而6個(gè)月的任務(wù)時(shí)長(zhǎng)能夠保證飛船各項(xiàng)指標(biāo)均處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，一旦飛船在太空中暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則可能產(chǎn)生無(wú)法預(yù)估的風(fēng)險(xiǎn)。楊宇光表示，6個(gè)月左右的換班周期也是國(guó)際通行做法。

當(dāng)然，這一國(guó)際通行做法也并非沒(méi)有例外，宇航員也有“加班”的情況——半個(gè)月前剛剛從國(guó)際空間站返回的美國(guó)宇航員馬克·范德·海，便在空間站中駐留達(dá)355天。但據(jù)楊宇光介紹，航天員在軌駐留長(zhǎng)達(dá)一年的情況較為少見(jiàn)，也并非常態(tài)。即使出現(xiàn)個(gè)別航天員長(zhǎng)時(shí)間駐留的情況，載人飛船同樣也會(huì)換班，“新的乘組來(lái)訪(fǎng)換班時(shí)，舊乘組就會(huì)把舊的飛船開(kāi)回去，留下新到訪(fǎng)的飛船?！睏钣罟庹f(shuō)。因此，即使航天員可以連續(xù)駐留近一年時(shí)間，飛船也是要“到點(diǎn)打卡下班”的。

神十三返回怎么能這么快

從北京時(shí)間4月16日0時(shí)44分，神舟十三號(hào)載人飛船與中國(guó)空間站天和核心艙成功分離，到當(dāng)日9時(shí)56分返回艙成功著陸，整個(gè)返回過(guò)程僅耗時(shí)約9小時(shí)，大致相當(dāng)于乘高鐵從北京去往廣州的時(shí)間。

在此前中國(guó)航天科技集團(tuán)五院載人飛船系統(tǒng)項(xiàng)目技術(shù)副經(jīng)理邵立民介紹神舟十三號(hào)任務(wù)時(shí)便曾提到，神舟十三號(hào)將首次實(shí)施快速返回，進(jìn)一步提升航天員的舒適性及任務(wù)實(shí)施效率。要知道，神舟十二號(hào)返回時(shí)，從飛船與中國(guó)空間站天和核心艙分離，到其安全降落在東風(fēng)著陸場(chǎng)，大約花費(fèi)了28.5小時(shí)。當(dāng)然，其中包括了神舟十二號(hào)飛船返回時(shí)驗(yàn)證徑向交會(huì)對(duì)接技術(shù)所花費(fèi)的4.5小時(shí)。如果去掉這部分時(shí)間，整個(gè)返回過(guò)程則剛好約為24小時(shí)。返回艙內(nèi)部空間狹小，3名航天員要“擠”在里面24個(gè)小時(shí)動(dòng)彈不得，這無(wú)疑是對(duì)航天員身體和心理的雙重考驗(yàn)。

從28.5小時(shí)到9小時(shí)，快速返回快在了哪個(gè)環(huán)節(jié)？

我們不妨先來(lái)回顧一下神舟十二號(hào)的返回過(guò)程。神舟十二號(hào)飛船在與中國(guó)空間站脫離后，并沒(méi)有著急啟動(dòng)返回程序。而是先繞到了空間站天和核心艙的下方，與徑向?qū)涌诳繑n，對(duì)徑向交會(huì)對(duì)接的各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。也正是有了神舟十二號(hào)的“鋪路”，神舟十三號(hào)在交會(huì)對(duì)接時(shí)首次成功采用徑向交會(huì)對(duì)接技術(shù)，為后續(xù)空間站全面建成、運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

驗(yàn)證任務(wù)結(jié)束后，神舟十二號(hào)便進(jìn)入了繞地環(huán)繞階段。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，便是圍著地球不停繞圈。楊宇光解釋道，繞圈是為了尋找一個(gè)合適的“窗口期”。由于載人飛船攜帶的燃料有限，返回時(shí)無(wú)法主動(dòng)調(diào)整軌道面來(lái)對(duì)準(zhǔn)著陸場(chǎng)所在區(qū)域。因此，只能讓著陸場(chǎng)“主動(dòng)瞄準(zhǔn)”飛船。由于地球自轉(zhuǎn)和飛船運(yùn)行軌道的限制，這樣的機(jī)會(huì)每繞一圈只有一次。而飛船連續(xù)不斷地圍著地球繞圈，便是為了尋找一個(gè)時(shí)間、氣象等條件都處于最佳的返回“窗口期”。神舟十二號(hào)返回時(shí)，在這個(gè)階段花費(fèi)了大量時(shí)間，它繞地球轉(zhuǎn)了大約11圈，每轉(zhuǎn)一圈便要消耗1.5小時(shí)。因此，盡可能地減少“繞圈”次數(shù)，便是此次神舟十三號(hào)快速返回的關(guān)鍵。

楊宇光介紹，通過(guò)對(duì)最佳返回“窗口期”的精密計(jì)算，神舟十三號(hào)能夠?qū)γ撾x空間站的時(shí)機(jī)進(jìn)行提前安排，從而保證飛船脫離空間站，進(jìn)入繞地軌道后不久，東風(fēng)著陸場(chǎng)便可“瞄準(zhǔn)”飛船，省去了大量繞地時(shí)間。據(jù)了解，此次神舟十三號(hào)在這一階段僅繞行地球5個(gè)圈次。“這整個(gè)過(guò)程需要一系列的復(fù)雜操作，因此必須保證該技術(shù)成熟穩(wěn)定后，才可進(jìn)行?！睏钣罟庹J(rèn)為，快速返回技術(shù)的應(yīng)用也是我國(guó)航天事業(yè)不斷走向成熟、強(qiáng)大的象征。

相關(guān)鏈接非專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)空間站要做哪些準(zhǔn)備

在不久前的全國(guó)兩會(huì)期間，中國(guó)載人航天工程副總設(shè)計(jì)師楊利偉曾被問(wèn)及普通人未來(lái)是否有機(jī)會(huì)進(jìn)入中國(guó)人自己的空間站，他自信地表示：“只要有這種需求，我們的資源允許，技術(shù)不是問(wèn)題?！?/p>

而就在大約10天前，美國(guó)東部時(shí)間4月9日，在經(jīng)歷了近21個(gè)小時(shí)的飛行后，美國(guó)太空探索技術(shù)公司“奮進(jìn)號(hào)”龍飛船順利抵達(dá)國(guó)際空間站并成功完成對(duì)接。“奮進(jìn)號(hào)”龍飛船上搭載的是全球第一個(gè)到訪(fǎng)國(guó)際空間站的“私人宇航團(tuán)”。他們將在國(guó)際空間站駐留8天左右。

雖然此前也曾有普通人到訪(fǎng)國(guó)際空間站，但通常僅作為乘組隨行人員進(jìn)行短暫停留。而此次則是第一次由全私人乘組駕駛私人航天器前往國(guó)際空間站，可以說(shuō)是一次真正意義上的“自費(fèi)出差”。與此前單純的私人太空旅游不同，該團(tuán)隊(duì)此次有著明確的科研目標(biāo)——他們將在國(guó)際空間站開(kāi)展約100小時(shí)的多學(xué)科研究，包括天體物理學(xué)、光學(xué)、通信、生物、醫(yī)療保健、神經(jīng)病學(xué)等。

當(dāng)然這早已不是普通人第一次上太空，但相比只是為了“到此一游”的太空旅行，常態(tài)化的私人團(tuán)隊(duì)進(jìn)入空間站開(kāi)展研究是否真的可行呢？

私人團(tuán)隊(duì)進(jìn)入空間站開(kāi)展研究，第一道要跨過(guò)的門(mén)檻便是昂貴的“差旅費(fèi)用”。以此次“奮進(jìn)號(hào)”龍飛船為例，除擔(dān)任指揮官的美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）退役宇航員、美國(guó)公理航天公司副總裁阿萊格里亞外，其余3人每人需要支付約5500萬(wàn)美金（約合人民幣3.5億元）的“船票”。而發(fā)起此次任務(wù)的美國(guó)公理航天公司，則要向美國(guó)太空探索技術(shù)公司支付巨額的運(yùn)輸費(fèi)用，以及向NASA支付國(guó)際空間站使用費(fèi)用。

但即使如此，也并不意味著人人都可以進(jìn)入空間站。事實(shí)上，普通人在進(jìn)入空間站進(jìn)行一定時(shí)間的駐留前，要進(jìn)行嚴(yán)苛的身體訓(xùn)練，如高原適應(yīng)訓(xùn)練、離心機(jī)訓(xùn)練、微重力和模擬器訓(xùn)練、緊急演習(xí)等。尤其是要讓身體適應(yīng)飛船起飛、降落時(shí)強(qiáng)大的重力加速度和空間站中長(zhǎng)時(shí)間的失重狀態(tài)。

而除可能面臨的生理健康問(wèn)題外，空間站環(huán)境相對(duì)狹小、封閉，且?jiàn)A雜著復(fù)雜的噪聲、振動(dòng)等，常常會(huì)使長(zhǎng)期生活、工作在其中的航天員產(chǎn)生心理健康問(wèn)題。而這些都需要通過(guò)前期訓(xùn)練來(lái)克服。

此外，如果想在空間站內(nèi)從事科研活動(dòng)，則還要學(xué)習(xí)掌握各類(lèi)相關(guān)的理論知識(shí)和操作規(guī)程。只是相對(duì)于動(dòng)輒駐留半年且任務(wù)繁重的航天員來(lái)說(shuō)，普通人進(jìn)入空間站所需的訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)將有所降低。

根據(jù)《2021中國(guó)的航天》白皮書(shū)顯示，“十四五”期間我國(guó)將培育發(fā)展太空旅游。楊利偉也認(rèn)為，商業(yè)航天將是未來(lái)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大趨勢(shì)。從工程角度來(lái)講，更多不同性質(zhì)的企業(yè)參與進(jìn)來(lái)，也將對(duì)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生助力。