為何10月16日發(fā)射？如何打造太空之家？神十三問天征途

　　問天征途 神十三打贏決勝之戰(zhàn)

　　□ 本報記者 陳麗平 廉穎婷

　　這是一場決勝之戰(zhàn)。

　　10月16日0時23分，搭載著神舟十三號載人飛船的長征二號F遙十三運(yùn)載火箭(簡稱“長二F遙十三火箭”)，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功，打贏了我國空間站建造承前啟后的關(guān)鍵之戰(zhàn)。之后，3名航天員翟志剛、王亞平、葉光富成功進(jìn)駐空間站天和核心艙。

　　這次神舟十三號飛船發(fā)射任務(wù)，是空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證階段第六次飛行任務(wù)，也是該階段的決勝之戰(zhàn)、收官之戰(zhàn)。

　　一座瞄準(zhǔn)間一支穿云箭

　　在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，由中國航天科技集團(tuán)有限公司所屬中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研制的長二F遙十三火箭塔架旁，有一座方方正正的小房子，距離發(fā)射塔架約150米，這里是火箭的瞄準(zhǔn)間。都說火箭發(fā)射“失之毫厘，謬以千里”，這里就是火箭校毫厘之微、蓄千里之力的地方。

　　火箭轉(zhuǎn)場至發(fā)射區(qū)之前，瞄準(zhǔn)人員的工作就開始了。長二F遙十三火箭地面支持系統(tǒng)發(fā)射隊員王超說：“火箭轉(zhuǎn)場前，瞄準(zhǔn)人員要完成瞄準(zhǔn)儀自檢，核定關(guān)鍵參數(shù)，并開展預(yù)瞄準(zhǔn)試驗?！?/p>

　　以“角秒”為單位的瞄準(zhǔn)儀，自檢精確并非易事。王超說，1度等于3600角秒，瞄準(zhǔn)儀精度達(dá)0.5角秒，完成如此精度的校準(zhǔn)，對技術(shù)和經(jīng)驗都是嚴(yán)峻的考驗?；鸺l(fā)射前經(jīng)歷近10次瞄準(zhǔn)，要使用兩套瞄準(zhǔn)設(shè)備，在小小的瞄準(zhǔn)間里，火箭院瞄準(zhǔn)人員與發(fā)射場一崗瞄準(zhǔn)人員反復(fù)校正，有時一校就是一天。

　　長二F遙十三火箭地面總體發(fā)射隊員宋晶說，瞄準(zhǔn)就是要讓火箭知曉初始方位，精度不僅關(guān)系火箭起飛滾轉(zhuǎn)等動作，還關(guān)系火箭殘骸能否落在劃定落區(qū)范圍內(nèi)及飛船入軌精度等，因此瞄準(zhǔn)人員從設(shè)備自檢開始，就進(jìn)入高度緊張狀態(tài)。

　　火箭瞄準(zhǔn)分為粗瞄和精瞄，幾乎貫穿火箭在發(fā)射區(qū)的全流程。對高度接近20層樓、體重數(shù)十噸的火箭來說，任何偏差都可能導(dǎo)致不可挽回的后果。

　　首次粗瞄在火箭轉(zhuǎn)場后。此時，火箭扛著數(shù)噸重的載荷，走了近1.5公里的路，在發(fā)射塔架旁剛剛站穩(wěn)腳。粗瞄的首要任務(wù)，就是為火箭正身姿、找定位。

　　全系統(tǒng)發(fā)射演練、緊急關(guān)機(jī)總檢查……每個關(guān)鍵環(huán)節(jié)之后，火箭都要瞄準(zhǔn)，負(fù)責(zé)瞄準(zhǔn)的“教官”們一點點修正火箭站姿偏差，直到它進(jìn)入執(zhí)行任務(wù)的狀態(tài)，成為一名真正征戰(zhàn)太空的“戰(zhàn)士”。

　　距離發(fā)射越近，瞄準(zhǔn)就越謹(jǐn)慎，推進(jìn)劑加注之后，火箭還要經(jīng)歷一系列嚴(yán)苛的精瞄。

　　經(jīng)過前期的瞄準(zhǔn)后，火箭位置、身姿已很正，但原來肚子空空的火箭加注了數(shù)百噸推進(jìn)劑，體重一下子增加了十幾倍，在多重力共同作用下，火箭會出現(xiàn)一定程度的下沉，此時瞄準(zhǔn)人員會為火箭進(jìn)一步核準(zhǔn)站姿等細(xì)節(jié)。

　　火箭從發(fā)射前-6小時起，精瞄工作高密度展開，瞄準(zhǔn)人員精力高度集中，一遍遍糾正瞄準(zhǔn)參數(shù)。發(fā)射前-5小時的瞄準(zhǔn)參數(shù)，會成為最終的瞄準(zhǔn)結(jié)果，與火箭彈道等數(shù)據(jù)一起，裝訂進(jìn)火箭控制系統(tǒng)計算機(jī)，指導(dǎo)火箭執(zhí)行發(fā)射任務(wù)。

　　此時，瞄準(zhǔn)工作并未結(jié)束。瞄準(zhǔn)人員還要繼續(xù)監(jiān)測瞄準(zhǔn)參數(shù)，并與-5小時提供給控制系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)諸元進(jìn)行比較，如果偏差超出規(guī)定值，必須查找原因并解決。

　　發(fā)射前-15分鐘，火箭進(jìn)入發(fā)射倒計時，發(fā)射區(qū)大部分隊員已經(jīng)撤離，此時火箭狀態(tài)已趨于穩(wěn)定，瞄準(zhǔn)人員終于放下心來，成為最后一批撤離的人。這時，往往也是王超心情最復(fù)雜的時候。坐在撤離的車上，他忍不住一遍遍回頭，望著那枚早已站直站穩(wěn)的火箭。

　　“瞄準(zhǔn)偏差0.1度，入軌點就會偏差數(shù)百公里，這是瞄準(zhǔn)人員決不允許出現(xiàn)的失誤。”王超說。有著10余年火箭瞄準(zhǔn)經(jīng)驗、執(zhí)行了近10次長二F火箭瞄準(zhǔn)任務(wù)，王超從未出現(xiàn)過這樣的失誤。

　　為何選擇10月16日發(fā)射

　　10月15日，中國空間站建造階段第二艘載人飛船神舟十三號進(jìn)入發(fā)射前的最后時刻。21時許，飛船開始加電，會簽流程開始注入，一聲聲“明白”從酒泉現(xiàn)場傳到北京航天飛行控制中心大廳，屏幕上是一片黑夜中的長二F遙十三火箭。

　　此次發(fā)射選擇在16日凌晨。該時間段的選擇，是根據(jù)飛船的運(yùn)行軌道、工作條件、核心艙組合體的運(yùn)行狀態(tài)、跟蹤測控窗口等因素確定的。為了實現(xiàn)與天和核心艙、天舟二號、天舟三號共同組成的一字型組合體的徑向交會對接，發(fā)射窗口具有唯一性的特點。

　　“這次任務(wù)有新的挑戰(zhàn)和不同。神舟十三號將首次采用徑向直接交會對接方式，徑向?qū)訝顟B(tài)新、航天員在軌駐留時間長、在軌試驗難度大、地面提供常態(tài)支持與應(yīng)急控制的要求高?！北本┖教祜w行控制中心主任李劍說。

　　10月15日22時13分，三名航天員進(jìn)入飛船艙內(nèi)，畫面上出現(xiàn)他們身著艙內(nèi)壓力服的身影。進(jìn)入艙內(nèi)后，一系列操作有條不紊地進(jìn)行著。

　　10月16日0時23分，“滴滴滴”的倒計時聲不絕于耳?！捌痫w!”從東風(fēng)的指揮員到北京的總調(diào)度，起飛時刻的通報在兩地大廳響起，通過話音系統(tǒng)的擴(kuò)聲傳遍參加任務(wù)的各個點號。

　　582秒后船箭分離，飛船進(jìn)入預(yù)定軌道。分離后約25分鐘，在北京航天飛行控制中心的控制下，神舟十三號進(jìn)入自主快速交會對接模式。

　　“徑向?qū)悠陂g，空間站組合體遮擋和飛船大幅度姿態(tài)調(diào)整，對中繼測控和飛船能源帶來較大影響，測控支持模式和飛行程序安排調(diào)整變化大，這些都增加了地面狀態(tài)監(jiān)視判斷和應(yīng)急處置的難度?！北本┖教祜w行控制中心副主任張躍東說。

　　北京航天飛行控制中心大廳里，通信調(diào)度馬忠正無暇欣賞神箭的英姿，他的耳機(jī)會商里傳來的是圖像話音各個崗位的匯報，手上比對的是切換流程，眼睛里看的是實際屏幕顯示的圖像結(jié)果，話筒里傳出的是自己的決策口令。這就是每次發(fā)射任務(wù)的常態(tài)。

　　經(jīng)過6次遠(yuǎn)導(dǎo)控制、尋的段4脈沖控制，飛船到達(dá)中瞄點，隨后調(diào)整俯仰角至90度，分別在徑向停泊至200米和19米處，最終在10月16日6時56分，與天和核心艙徑向端口對接，形成天和核心艙、天舟二號、天舟三號及神舟十三號組合體。8時20分，對接通道檢漏、復(fù)壓完成，約2個小時后，航天員成功進(jìn)入天和核心艙，交會對接段圓滿結(jié)束，任務(wù)轉(zhuǎn)入組合體運(yùn)行階段。

　　眾多挑戰(zhàn)在現(xiàn)場的監(jiān)視判斷中被克服，“對解鎖鎖緊完成”的聲音為太空之吻作出見證。

　　天地一體測控網(wǎng)護(hù)航太空之旅

　　作為此次任務(wù)的軌道計算備份中心與陸基測控網(wǎng)調(diào)度管理中心，西安衛(wèi)星測控中心為任務(wù)全過程提供關(guān)鍵測控支持。

　　“渭南，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)!”

　　“青島，USB、雷達(dá)跟蹤正常!”

　　在發(fā)射任務(wù)直播中，伴隨著嘹亮的調(diào)度口令，觀眾可以清晰地看到火箭與飛船的飛行軌跡以及飛船內(nèi)航天員的實時畫面，這一切都得益于我國布局合理、功能完善的USB測控網(wǎng)。

　　西安衛(wèi)星測控中心工程師張卓告訴記者，我國已建成陸、海、天基全面覆蓋的USB測控網(wǎng)，其綜合性能已達(dá)到國際先進(jìn)水平。這一測控網(wǎng)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(lián)系的唯一信息線。

　　“在快速自主交會對接過程中，飛船完全依靠自主運(yùn)行，地面基本不需要干預(yù)控制。這期間，地面主要靠天鏈中繼衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤測控?！睆堊空f，“陸基USB測控設(shè)備整體性能相對更加穩(wěn)定，在太空各種情況都未知的情況下，我們通過與中繼衛(wèi)星互為補(bǔ)充，組成天地一體測控網(wǎng)，共同護(hù)航航天員的太空之旅?！?/p>

　　火箭點火后，在西安衛(wèi)星測控中心測控指揮大廳全新升級的顯示屏幕上，一條條代表火箭飛行狀態(tài)的曲線，正在隨著火箭的飛行而實時變化。

　　火箭飛行約十分鐘后，大屏實時畫面與遙測數(shù)據(jù)同時顯示船箭分離，軌道計算崗位科技人員猶如聽到發(fā)令槍響一般，立刻投入到緊張的計算中。很快，飛船初始軌道與分離點參數(shù)便計算完成，相關(guān)數(shù)據(jù)同步傳至北京航天飛行控制中心并實現(xiàn)比對，為判斷發(fā)射任務(wù)圓滿成功提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。

　　“針對此次任務(wù)的新情況、新特點，我們西安中心通過改進(jìn)中心計算機(jī)系統(tǒng)，優(yōu)化軌道計算模式，實現(xiàn)了對載人飛船初始軌道以及分離點參數(shù)的快速計算，盡最大可能確保了時效性?！蔽靼残l(wèi)星測控中心正高級工程師楊永安說。

　　在載人航天任務(wù)中，西安衛(wèi)星測控中心作為軌道計算備份中心，與北京航天飛行控制中心共同負(fù)責(zé)對航天器發(fā)射入軌、在軌運(yùn)行、返回再入等階段進(jìn)行精準(zhǔn)跟蹤監(jiān)視與計算分析。完成計算后，兩個中心需通過數(shù)據(jù)比對，確保兩者計算結(jié)果在誤差允許范圍以內(nèi)，才能實時判斷飛船的軌道數(shù)據(jù)、運(yùn)行工作狀態(tài)、返回艙落點等信息。

　　“‘備份’是世界航天界通用的國際慣例，是為了確保重大航天任務(wù)的穩(wěn)妥可靠、萬無一失特意設(shè)置的。早在載人航天工程啟動之初，我國便在建設(shè)全新任務(wù)控制與指揮中心的同時，對西安衛(wèi)星測控中心進(jìn)行改造利用，充分利用西安中心豐富的衛(wèi)星測控經(jīng)驗，為載人航天任務(wù)的測控工作設(shè)置牢固‘雙保險’?！蔽靼残l(wèi)星測控中心總工程師楊開忠介紹。

　　在對航天器返回落點的計算中，該中心提供的落點預(yù)報能夠?qū)嶋H落點與理論落點的偏差始終控制在一公里的“十環(huán)”范圍以內(nèi)，為地面搜救贏得寶貴時間。神舟十二號載人飛船返回測控任務(wù)中，該中心計算出的返回艙理論落點與實際落點僅相差不足百米，刷新了載人飛船返回艙落點預(yù)報精度新紀(jì)錄。

　　為航天員打造舒適太空之家

　　在太空，航天員能吃到可口的中國味道、能享受太空按摩、能實時健康監(jiān)測，這些都?xì)w功于中國航天科工集團(tuán)有限公司的技術(shù)和產(chǎn)品。

　　此次隨神舟十三號飛船出征的食品加熱裝置、氣體流量調(diào)節(jié)閥、液路截止閥、生理信號測試盒、心電記錄裝置，主要用于神舟飛船環(huán)控生保分系統(tǒng)和醫(yī)監(jiān)醫(yī)保設(shè)備分系統(tǒng)，它們是“太空廚房”“太空空調(diào)”“太空醫(yī)院”的一部分，這些產(chǎn)品給航天員提供全方位關(guān)懷，為航天員打造舒適的太空之家。

　　“太空廚房”中的食品加熱裝置安裝在飛船內(nèi)，可定量對航天食品和飲料進(jìn)行加熱，加熱時間可調(diào)節(jié)。它是一個長寬高均不足30厘米，重量僅為4.4千克的白色方盒，內(nèi)有三層加熱空間，輕輕按下電源開關(guān)，只需耐心等待少許時間，航天員便可在太空中享受到熱乎乎的飯菜。

　　“太空廚房”里食品加熱器的鎖緊裝置采用機(jī)械結(jié)構(gòu)，保證航天員能夠自如地掀開“鍋蓋”，這個小巧精致的鎖由7個零件組成。

　　全國五一勞動獎?wù)芦@得者李剛，是太空產(chǎn)品的指定裝配專家。為保證航天員能夠自如地掀開“鍋蓋”，李剛反復(fù)摸索拆裝，找到最合適的力矩控制指標(biāo)，既易打開，又能安全抵御發(fā)射飛行過程中的強(qiáng)大沖擊力。

　　航天員出征時，佩戴在大腿外側(cè)的生理信號測試盒、心電記錄裝置是“太空醫(yī)院”產(chǎn)品，由航天員隨身攜帶，只有煙盒大小，可實時監(jiān)測航天員飛行過程中的心電、呼吸、體溫三項生理指標(biāo)，并傳至地面指揮中心，由地面醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行診斷。

　　心電記錄裝置主要對接收到的航天員心電信號采樣處理并存儲，可累計記錄超過1000小時，這些數(shù)據(jù)待返回地面后進(jìn)一步分析。

　　這兩種產(chǎn)品在航天員升空、在軌飛行、返回等過程中均發(fā)揮用途，全程陪同航天員完成整個飛行任務(wù)。

　　與其他位置固定的設(shè)備不同，這兩種“太空醫(yī)院”產(chǎn)品放置在航天服的口袋外側(cè)，隨著航天員處于活動狀態(tài)，這對它的外形、體積、接插件連接、電氣性能等提出更高要求。

　　生理信號測試盒最后成型的壁厚僅1.5毫米，薄壁零件加工受力顫抖，極易變形。趙連海、王東華、蔣霜劍等技能大師研究設(shè)計出新型工裝，增強(qiáng)零件剛性，選擇合理的加工走刀參數(shù)，并成功避開零件與旋轉(zhuǎn)刀具的共振點防顫，加工的零件平面度滿足要求?！疤蔗t(yī)院”其他結(jié)構(gòu)件也運(yùn)用這種加工方法，產(chǎn)品合格率大幅提高。