神舟十三號與天和成功對接！“太空三人組”空間站里過春節

隨著神舟十三號載人飛船發射圓滿成功，中國載人航天事業又邁出了關鍵的一步。

10月16日0時23分（北京時間，下同），搭載神舟十三號載人飛船的長征二號F遙十三運載火箭，在酒泉衛星發射中心按照預定時間精準點火發射，發射取得圓滿成功。

據中國載人航天工程辦公室消息，神舟十三號載人飛船入軌后順利完成入軌狀態設置，于10月16日6時56分，采用自主快速交會對接模式成功對接于天和核心艙徑向端口，與此前已對接的天舟二號、天舟三號貨運飛船一起構成四艙（船）組合體，整個交會對接過程歷時約6.5小時。10月16日9時58分，航天員翟志剛、王亞平、葉光富先后進入天和核心艙。后續，航天員乘組將按計劃開展相關工作。

3名航天員進駐空間站后，將分別開啟天舟二號和天舟三號貨運飛船艙門，進一步開展再生生保、在軌維修等技術驗證和應用，轉移物資和廢棄物，視情進行出艙活動。駐留期間，還將擇機利用天舟二號進行機械臂轉位驗證試驗。航天員駐留180天后返回地面，任務結束后全系統完成評估，轉入空間站建造階段。這意味著“太空出差”三人組將在空間站里過春節。

神舟十三號載人飛船是中國空間站關鍵技術驗證階段的最后一次任務。此次飛行，它將驗證空間站建造和運營所需的最后幾項關鍵技術，為中國建造“天宮”打下重要基石。

首次徑向交會對接

神舟十三號載人飛船將實現多個首次，即首次與三艙組合體自主快速徑向交會對接，首次長期在軌停靠6個月，實現4個載人航天器形成組合體長期在軌飛行，首次具備天地結合多重保證的應急救援能力。

尤其值得關注的是首次徑向交會對接。

早在航天事業起步之初，老一輩航天工作者就認識到掌握空間交會對接技術是我國獨立自主建設空間站必須走出的關鍵一步，并將其確定為實現載人航天工程“三步走”中第二步要突破的核心關鍵技術之一。

自4月份以來，我國已成功實施了空間站建造任務的5次發射，其中包括被稱為“太空母港”的天和核心艙，派出兩位“太空快遞小哥”派送物資，安排兩批共6名航天員“出差”外太空。后續，我國還將實施2次空間站艙段的發射、以及多艘飛船的發射任務。

要想搭建起“太空城堡”，被稱為“太空之吻”的空間交會對接技術至關重要，而中國航天科技集團八院（下稱“八院”）研制的對接機構則是實現對接的核心。

載人飛船系統副總設計師張崇峰介紹，在我國空間站任務中，所有對接機構（包括天和核心艙在內的3個艙段與后續每一艘飛船的對接機構）都是由八院研制。

從2011年首次亮相至今，“太空之吻”已經走過了整整十年。十年間，我國共成功實施15次（含神13）精準可靠對接，經歷了從無人到有人、從自動到手控、從幾天到6.5小時、從軸向對接到徑向對接。

神舟八號以來5艘飛船與目標都是軸向對接，而徑向與軸向的夾角呈90度。此次神舟十三號首次完成與49噸級的空間站組合體自主快速徑向交會對接，我國空間站首次組成“T”字構型。與以往歷次任務中的軸向對接相比，徑向對接的初始條件更加苛刻，如何確保實現90度的“穩”，成為研制團隊的重要任務。

在發射神舟十三號前，天舟二號和天舟三號貨運飛船分別停靠核心艙的前向端口和后向端口。

這樣的布局是為了滿足神舟十三號徑向交會對接時的組合體姿態控制要求，對接機構也將面臨前所未有的對接偏心長度變大的可能。為此，八院805所對接機構分系統通過全面分析對接工況，在增加可控阻尼器的基礎上，配合總體完成任務規劃，并開展了31個工況的捕獲緩沖試驗，僅單項極偏差工況就達到24次。可有效消除對接機構與多構型、變噸位、大偏心對接目標的捕獲、緩沖、連接適應性風險，確保載人飛船與空間站組合體徑向穩妥可靠對接。

值得注意的是，因為神舟十三號在徑向對接口停靠，帆板將長期被空間站大型柔性太陽電池翼和大柱段艙體遮擋，導致載人飛船在光照區供電能力受到影響，需要空間站為飛船并網供電。軌道艙配電器為了滿足長期停靠最大并網供電能力需達到1400w的要求，進行多項適應性更改。八院805所的設計師對內部器件安裝位置及安裝方式均進行了大范圍調整，并通過鑒定級力學試驗、熱學試驗、電磁兼容試驗，驗證產品的可靠性和安全性。在神舟十二號飛行任務期間，還開展了空間站并網供電試驗，證明未來神舟十三號將可通過這條并網專線獲取需要的電能。

“對接五兄弟”

“對接機構分為主動對接機構和被動對接機構。神舟載人飛船、天舟貨運飛船以及后續發射的兩個實驗艙都配置主動端，入軌后，它們會自主完成與核心艙上的被動對接機構的捕獲、拉回、鎖緊。不同的飛船將根據任務需求，對接于核心艙上配置的各個對接口，這也是核心艙被稱為‘太空母港’的由來。”八院對接機構設計師對第一財經介紹。

核心艙上共配置了5個被動對接口，設計師稱它們為“對接五兄弟”。

“大哥”在核心艙的后端，核心艙專門的“太空快遞通道”，又稱為“后向對接口”，主要用于對接“太空快遞小哥”天舟貨運飛船，保證整個空間站的貨物輸送及在軌“能量”補充，同時也是載人飛船的備份對接通道；“二哥”在節點艙的最前端，大名叫“前向對接口”，來訪的“客人”較多，除了神舟載人飛船、天舟貨運飛船外，將來還要會先后迎接問天實驗艙、夢天實驗艙，堪稱“天宮守門人”；大哥和二哥還有特殊的補加接口，都可以為空間站補充推進劑；“三哥”又稱“徑向對接口”，本次神舟十三號載人飛船就是對接在此處，是專門的“航天員通道”；“四哥”和“五弟”在節點艙的兩側呈對稱分布，稱為“側向停泊口”，將來問天實驗艙和夢天實驗艙會永久停靠在這里，讓航天員的居住條件由“一居室”變成“三居室”，大大增加航天員的活動空間和范圍。

對“五兄弟”來說，要如此長時間暴露在太空環境中，承受88000次超過200攝氏度范圍的高低溫循環、低軌空間原子氧的剝蝕、多頻次的對接與分離后仍確保可靠，這對它們來說是一個全新的艱難考驗。“通常來說，對接機構的設計壽命為3年，而 ‘五兄弟’足以算得上高壽命了。”為此，八院805所對接機構團隊全面系統地為“五兄弟”做了“深度體檢”，并為“五兄弟”量身定制了“延壽保險”，包含了可能發生的故障預案共79項并制定了詳細處置措施，確保它們在軌期間的健康穩定工作。

據了解，按照后續空間站建造及運營規劃，八院對接機構團隊每年都要至少保證5套對接機構的生產交付，才能跟得上空間站工程高密度發射的步伐。“只要后續有航天器發射，就必須通過對接機構才能實現與空間站艙段的組合。任務重、節點緊，產品的研制生產不允許任何一個環節出現失誤，否則就會影響到整個任務的進程。”設計師介紹說。

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