空間站應用與發展階段首次載人發射任務告捷

5月30日，由中國航天科技集團五院抓總研製的神舟十六號載人飛船，在長征二號F運載火箭的托舉下，從酒泉衛星發射中心點火升空，搭載著景海鵬、朱楊柱和桂海潮3名航天員奔向太空，發射任務取得圓滿成功。

神舟十六號載人飛船是我國空間站應用與發展新階段的正選載人飛船，也是我國開展的第十一次載人航天飛行任務。據悉，神舟十六號載人飛船與空間站組合體徑向交會對接後，3名航天員將進駐空間站核心艙，與神舟十五號乘組進行在軌輪換，6名在軌航天員將「會師」太空。

5月30日，酒泉衛星發射中心，搭載著神舟十六號載人飛船的長征二號F遙十六運載火箭點火發射。圖/視覺中國

都是徑向交會對接，但此次交會對接難度不一樣

中國空間站應用與發展階段首艘載人飛船的交會對接任務，也是空間站三艙「T」字構型下實施的首次徑向交會對接任務。新京報記者從航天科技集團五院502所獲悉，相較於空間站建造階段神舟十三號、十四號載人飛船實施的徑向交會對接，神舟十六號載人飛船的交會對接任務有著不一樣的難度。

首先是面臨著更大的組合體質量。據五院502所有關負責人介紹，隨著問天實驗艙、夢天實驗艙，以及神舟載人飛船、天舟貨運飛船等更多艙段和飛船的相繼加入，空間站組合體的尺寸、質量、慣量以及重心位置等影響姿態控制的核心要素與核心艙單艙時相比變化較大，部分參數甚至存在跨數量級的增長。

飛船交會對接特別是近距離對接時採用的是相對姿態位置控制方法，空間站運動特性的變化將直接影響飛船的交會對接控制過程。雖然神舟十五號已經成功完成空間站「T」字構型的交會對接任務，但其對接的位置為空間站前向對接口，由於空間站在不同方向上的運動特性有所區別，神舟十六號進行的徑向交會對接需要GNC系統依靠自身的能力克服上述變化帶來的影響。

其次是面臨著更大的組合體尺寸。神舟十六號載人飛船在進行徑向交會對接任務時，將沿著天和核心艙下方的徑向對接口逐漸靠近空間站組合體，從飛船的視角看，天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙、天舟六號貨運飛船以及神舟十五號載人飛船均會出現在神舟十六號載人飛船的視野中。

這對於安裝在飛船上的、需要以宇宙背景或太陽作為觀測目標的測量敏感器來說將產生視線上的遮擋，且隨著神舟十六號載人飛船和組合體距離的逐漸逼近，遮擋會越來越多。上述負責人表示，這就需要GNC系統配備的敏感器依靠自身的抗干擾或目標特性識別能力加以區分和屏蔽，或者採用不同測量方位、測量體制的備份測量敏感器來保證持續、準確的測量能力。

最後面臨的是更複雜的羽流影響。據瞭解，空間站組合體尺寸的增大，還使得飛船和空間站組合體的發動機在工作時，其羽流間的相互影響比以往發射和對接任務都更加複雜。飛船在近距離交會過程中需要頻繁啟動發動機進行相對姿態和位置的調整，這將對懸浮在太空中的空間站姿態產生影響，且由於組合體艙段的增加，神舟十六號載人飛船任務中的上述特性更為複雜。同樣，空間站的噴氣控制也會影響飛船自身的控制。對於這一問題，需要GNC系統在發動機分組使用和控制方法上優化，並通過地面的仿真計算加以驗證，確保交會對接過程在諸多影響下仍能成功完成任務。

中繼終端升級後，其產品減重近10公斤

在過去近5個月的太空生活中，神舟十五號乘組按計劃完成了空間站平台維護照料、在軌維修維護等各項工作以及4次出艙活動，飛船上的測控和通信信號均通過中繼終端來完成。新京報記者瞭解到，截至目前，航天科技集團五院西安分院已為空間站天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙、天舟貨運飛船、神舟載人飛船配備了中繼終端，讓「感覺良好」持續在線。

本次發射的神舟十六號載人飛船，將繼續通過中繼終端搭建的「太空天路」，實現飛船與地面通信的暢通無阻，確保地面測試人員實時掌握飛船的飛行狀態。據航天科技集團五院西安分院載人航天工程任務負責人餘曉川介紹，與以往的空間站飛行器不同的是，神舟十六號載人飛船採用了具備三大優勢的升級版中繼終端。該中繼終端上的所有產品均進行了優化升級，以更小更優的產品為中國空間站穩定高效的運行貢獻力量。

首先是集成程度更高。之前發射的空間站各類航天器使用的中繼終端產品重量接近36公斤。通過工藝技術創新，研製團隊對產品進行了小型化、集成化設計，在原有功能和性能不變的情況下，實現升級版產品減重至27公斤。

其次是處理能力更強。相比以前處理一項工作需要依靠產品中的幾個芯片共同完成，在對產品的數字處理功能進行大量優化升級後，現在僅需一個芯片便可輕鬆應對同一項工作。

最後是國產化率更高。研製團隊大幅提升了國產化元器件的使用，升級後的中繼終端元器件國產化率目前已超過95%。

值得注意的是，在神舟十六號載人飛船儀表上，共有50餘幅頁面顯示飛船各部分的情況，根據載人交會對接任務的需要，顯示包括世界地圖、航天員身體情況等相關內容。這些都是由作為智能管理員的儀表控製器應用軟件提供的。儀表控製器應用軟件作為「智慧大腦」，是與航天員直接實現交互的重要系統。

儀表控製器應用軟件採用獨特的圖形顯示技術，通過文字、圖形、動畫的方式，顯示飛船軌跡、姿態、飛行狀態以及各分系統信息。據五院西安分院神舟十六號載人飛船儀表控製器應用軟件設計師張赤萍介紹，使用這一獨特的圖形顯示技術，不僅能得到新穎的儀表控製器顯示效果，而且實現了空間智能化儀表中圖形、文字的處理與顯示，為航天員執行任務提供了清晰、直觀、舒適的顯示界面。

飛船的「太空出征服」，裁剪效率已提升5倍

熱控多層安裝在航天器及星表設備表面，猶如衣服一樣確保航天器在太空運行過程中處於正常工作溫度，降低高低溫交變環境對航天器的影響，於航天器在軌穩定運行而言至關重要。據瞭解，神舟十六號載人飛船的「太空出征服」，由航天科技集團五院研製完成。

隨著空間站應用與發展階段拉開序幕，載人飛船的研製週期由原來的2到3年發射1艘縮短至1年發射2艘，以空間複雜曲面為代表的熱控多層的數量和製作難度急劇增加。面對高密度、高強度的研製任務，航天科技集團五院總裝與環境工程部突破了基於超輕超薄/彈性網狀材料的航天器熱控多層集成製造技術，實現了熱控多層的批量數字化設計和自動化製造。

在神舟十六號載人飛船熱控多層研製過程中，熱控多層三維數字化設計系統發揮了重要作用，不僅可以對形狀複雜的設備表面的熱控多層進行數字化拓撲建模，也可以對整艘飛船表面的熱控多層進行智能包覆、快速分塊和搭接設計。

此外，設計系統構建了精確展平算法，可將三維曲面模型快速、精確展平為自動化生產線可識別的加工圖紙，準確度優於技術指標，徹底改變手工牛皮紙取樣的傳統工作模式，效率提升5倍以上。飛船的「太空出征服」蓬鬆輕薄，由輕質薄膜和高伸縮網狀材料組成，「鋪設」過程中容易出現褶皺、多層疊放、不易精準重合等難題。鋪縫一體設備的鋪設模塊則能輕鬆有效地解決這些問題，還實現了無人值守的自動鋪設。

據五院總裝與環境工程部有關負責人介紹，飛船的「太空出征服」有多個部分、多種形狀，「縫製」過程中，經裁剪容易開散。縫製模塊通過對熱控多層內部進行仿外輪廓形狀縫製，有效避免了熱控多層裁剪後的開散問題，縫製效率為傳統手工縫製效率的6至7倍，縫製精度提升10倍。

多功能數控裁床通過多種刀頭的合理組合，實現熱控多層自動連續精確裁剪，裁剪精度優於指標要求，裁剪效率提升5倍，同時，可將其拓展應用至載人飛船內裝飾、熱控泡沫、加熱被和各類絕緣膜的畫線、裁剪及衝孔等製作過程中。

據悉，熱控多層生產線建設期間，研製團隊攻克了輕柔網狀材料張力控制、輕質薄膜平整鋪設、針步自適應仿形縫製、高精度數字化裁剪等多項關鍵技術，使熱控多層生產能力實現了從當初年產2000套到今天可以年產10000套以上的跨越式提升。

新京報記者 張建林

編輯 陳靜 校對 李立軍