盘点神舟十三号任务亮点：验证长期在轨及空间站建造所需关键技术

本文转自：中国网

中国网：2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，飞行任务圆满成功，标志着中国空间站关键技术验证阶段完美收官。6个月的太空飞行中，航天员翟志刚、王亚平、叶光富圆满完成了2次出舱活动、2次“天宫课堂”太空授课活动，开展了多项科学技术试验与应用项目。返回舱首次采用快速返回方案，王亚平成为中国首位进行出舱活动的女航天员，航天员首次在轨通过遥操作完成货运飞船与空间站对接，飞行乘组创下了中国航天员连续在轨飞行时长新纪录，为后续建造空间站奠定了坚实基础。神舟十三号任务有哪些亮点？这些技术的突破对于未来我国完成空间站建造起到哪些作用？本期节目，特别邀请国际宇航联空间运输委员会副主席、中国航天科工集团二院研究员杨宇光为您解读。

国际宇航联空间运输委员会副主席、中国航天科工集团二院研究员杨宇光解读神舟十三号任务两亮点。 中国网 杨佳 摄影

中国网：杨老师，您好！回顾此次六个月的“太空出差”三人组，三名航天员主要完成了哪些任务？

杨宇光：我想这次因为我们神舟十三号任务是我们在关键技术验证阶段的最后一次飞行任务，意义确实是非常重大。这次飞行任务，我认为最核心的（任务）还是验证了我们能够在轨长期驻留六个月所需要的、所相关的各项关键技术。因为未来我们空间站在运营的阶段，它的正常情况下，可能会有调整，会有伸缩，但是正常的情况下计划就是每六个月进行一次乘组轮换。过去我们国家其实是没有过这么长时间的在轨驻留的经验，尽管我们神舟十二号打了一个很好的基础，但也是三个月，尽管都是长期在轨驻留，但三个月和六个月，毕竟时间多了一倍，那么这个过程中，我们需要各项关键技术，我想这个是我们所不可回避的一件事，这是它的最大的收获。

除此之外，还验证了很多和我们空间站的建造和运行相关的各项关键技术，我们的主要在工程方面。

那么还有比较大的亮点当然是在教育方面，我们进行了两次正式的太空授课以及和港澳中学生进行互动，我想这也是我们这次飞行任务的一个非常大的亮点。

中国网：神舟十三号任务是在神舟十二号任务的基础之上又开展了20多项的在轨科学实验，这些实验获得了哪些成果，带回的数据又具有怎样的价值和意义？

杨宇光：我认为这次其实在工程上，像您说的做的这些实验和进行的验证，可能就是说更为重要一些，原因在于我们未来就是，我们空间站的基本配置是由天和一号核心舱和问天和梦天两个实验舱组成的。天和一号因为它要承担我们航天员的居住舱的职能以及我们整个空间站的管理，无论是供电的管理，推进的管理，还有通信的管理，数据的管理等等，它要起到这样枢纽的作用，其实客观上来说，它所带的专门用于科学研究的机柜的数量不是很多，有几个确实已经有很多的成果了。

在我个人看来非常大的亮点就是，王亚平成为中国第一位进行出舱活动的女性航天员，这个是非常非常重要的。因为我们知道未来空间站无论是在它的建造，它的运行，科学实验还有各种维修的工作，离不开舱外活动，那么这个对于我们空间站工程来说都是至关重要的。那么通过我们神舟十二号、神舟十三号两个乘组，四次，实际上是8人次进行了舱外活动，就是对我们第二代的飞天航天服进行了充分的验证。

这个过程其实就是说未来会更常态化。对标一下国外，目前国际空间站它的航天员出舱，无论是维修还是科学实验就是一个常态，几乎每一个乘组都要有这方面的任务，有这方面的机会去做舱外活动的，就是因为太重要了，而且太常用了，所以我们必须掌握它。

我们可以期待未来在空间站的正式运营的阶段，有更多的女航天员，（让我们）能够看到他们穿着我们飞天舱外航天服在浩瀚太空中的身影。所以我认为这也是极大的亮点，验证了我们整个舱外活动的技术，而且它做的很多复杂操作也是为未来进行了准备。比如说亚平站在脚限位器上，进行各种极限动作的测试，我看看到底我最极限能到什么位置，这都是为我们科学的工程上的研究，来积累宝贵的数据。

无论是作为男性还是作为女性，他去看看我最极端的情况我能到什么程度，包括之前神舟十二乘组，汤洪波做的紧急返回的动作，这个在特殊情况下，也有可能遇到的，你不能完全排除这种可能性，所以这样情况下，和航天服、舱外航天服相关的这些验证，我们做的次数确实使我们进了一大步，这是一大亮点。

第二大亮点，我们利用机械臂进行的操作。其实要注意这么大型的机械臂，我们是第一次上天就完成了这么多的任务，包括把航天员固定上去，快速地进行位置转移，包括舱外的一些操作，甚至我们最重要的一件事，让天舟二号货运飞船去模拟未来的实验舱，尽管天舟二号只有13吨多，未来的实验舱有20吨，但是用它作为一个模拟件，然后我的机械臂抓着它，从正面的前方的对接口，给它转到侧面的靠泊口，这个是对于我们未来空间站的建造是至关重要的。因为正常的情况下，我的问天和梦天实验舱，它是具备独立飞行能力的这样一个飞行器，它会首先飞过来，交会对接，和我们核心舱对接，运用前向对接口和它对接，之后要利用它上面的转位机构转到侧向的靠泊口，进行永久性的停留。注意一点，这个转位机构，我们之前也没有试过，这也是头一次用。所以说如果要是转位机构出现问题的话，我们还要利用机械臂让它抓取我们实验舱，给它转到侧面靠泊口，给它对上去。说起来简单，其实涉及到的问题非常多，包括我们对接机构都有几千个零部件，那是非常复杂的。所以说这个过程，你是需要事先进行验证的，将来有可能会用得到。所以说这个过程也是我们在神舟十三号乘组密切监视的情况下进行的。

还有一件事完全是他们本人操作水平的成就了，就是进行遥操作的交汇对接。我们知道我们国家第一次的手动的交会对接是我们的神舟九号乘组，是由刘旺完成的，第二次是神舟十号乘组，是由聂海胜指令长完成的。那么这两次手动的交会对接当时也是为了攒经验值，就说一旦我们自动对接系统出现问题，那我就可以及时地切换到手动的交汇对接，这样的话就可以和目标飞行器对接上。 所以说我们增加一种对接的手段，但是对载人飞船来说你是坐在飞船里面进行操纵，手动对接。货运飞船怎么办，货运飞船你又不能坐在里面，它是没有坐舱的，那么你只能采用遥控的方式，这是非常特殊的。也就是货运飞船如果它的自动对接系统出现了问题，那么我们就利用我们的航天员在空间站里边操作台，他去利用遥控的方式，去操纵货运飞船，让它去和空间站进行手动的对接。这个是我们需要掌握的一项技能，需要攒的经验值。

但是你注意一点，历史上出现过非常大的灾难性的事故，在俄罗斯运营和平号空间站时期，有一艘货运飞船叫进步M-34号，这艘飞船也是到了和平号空间站附近，它的自动交会对接出现问题，改成手动交会对接，结果这个操纵过程中出现了事故，货运飞船直接就撞到空间站上。空间站有个舱叫光谱号舱，直接把这个舱给撞裂了，撞裂了之后，这个舱就变成真空了。从这个时候开始到后来直到和平号空间站陨落，整个这个过程，这个舱都再没有人居住的条件了。所以我们可以看，这个动作其实也是很危险的一个动作。那么就是说我们的航天员能够成功地实施这样一个对接的操作，那么就证明我们整个当初的设计以及我们航天员的训练是合理的，这个也完成了我们整个这方面的工作。

我们可以看到刚才讲的这几个例子，有的是为了以防万一，有的是你在运营阶段就会遇到的，所以说都是在为未来做准备，应当说也是这次飞行任务的一大亮点。

节目录制现场。 中国网 杨佳 摄影

中国网：从任务亮点上来看，神舟十三号载人飞船也是创造了我国载人航天史上多个首次，比如说首次驻留了六个月，首次具备了空天救援能力，包括刚才提到的首位女航天员出舱等等，这些技术的突破对于未来我国完成空间站从关键技术验证阶段到建造阶段会起到怎样的重要作用？

杨宇光：这个确实非常重要的。因为我们知道载人航天有三大基本技术：天地往返技术，交会对接技术和出舱活动技术。那么这个其实在我们实施天和一号发射之前，这个技术其实我们都已经掌握了。但注意一点，这个是三大基本技术，也就是它是必修课，无论你要想搞载人登月，还是搞长期有人驻留的空间站，你必须去掌握这些技术。但注意你掌握了这些基本的技术，并不意味着你能够很好地去验证一个或者说是执行一个空间站这样一个项目。其实我们国家，不要忘了，现在我们国家依然是一个发展中国家，虽然是航天大国，但是我们需要利用有限的经费和投入，有限的飞行任务的机会，去尽可能多地去掌握我们需要的各项关键技术。那就要我们“精打细算”，去让每一次飞行任务去验证更多的事情，很多东西其实都是头一次上天，但是就是我们一步就把它做好了。

比如在轨六个月，它因为长时间在轨，不受重力的刺激，等于是会出现骨流失、骨量减少、神经系统弱化，还有肌肉萎缩等等这样一些现象，现在我通过太空跑台，太空自行车和拉力器等等这样一些措施去验证，是不是有效？所以说我们的航天员在轨做的这些训练的安排是不是合适？本身就是一个需要摸索的事情，那么这回证明它合适的。

除此之外，等于我们整个空间站的这个生命保障与环境控制系统也是头一次经受这样的考验，而且比过去要复杂得多。过去，天宫一号和天宫二号空间实验室其实使用的是和神舟飞船类似的这样一些环控生保系统，比如氧气是我们带上去的，然后这个水我喝完了，用完了，就没水了，然后我的二氧化碳，我用氢氧化锂给搜集完了，去除二氧化碳，我氢氧化锂也就废掉了。现在你不能这么干，你要验证你的可再生式的环控生保系统，因为我们一年发射一到两艘货运飞船，天舟能够带去六吨多的货物。刚才已经提到了我们是个发展中国家，我们肯定希望它的效益最大化，你效益最大化你就应该带更多的科学仪器上天去做科学研究，怎么样做到这点？你如果说你不是一个可再生式的航空生保系统，可能你大部分上行的能力都被这些水、食物这些消耗品给占了。

那么现在我们通过神舟十二号、神舟十三号任务，我们验证了我们可再生式的二氧化碳的搜集，可再生式的冷凝水的搜集，尿液的处理，冷凝水的处理，甚至我们处理完的水都能达到饮用水的标准，然后用它进行电解水制氧或者做其他的用途等等，这个过程其实虽然我们用的是物理方法或者化学方法，但确实是非常复杂的。国外已经做了几十年了，咱们是头一次，所以说这个过程我们去充分验证以后，它的意义不仅仅在于我们具备了空间站正常运营的条件，而且在于它整个的因为有了这样的技术，空间站就不再需要天舟货运飞船给它上行那么多生活必需品了。所以说这样的话，我就可以最大限度地压缩这些生活必需品的补给，最大限度地把这些上行货舱的舱位留给科学实验，科学仪器。这样的话，我们未来就可以更大，更高效地来发挥我们空间站作为一个国家级的空间实验室的这样一个角色。所以说呢这方面的验证也是非常重要的。

还有就是空间的生命保障，我们这个环境控制本身，你想一想我们空间站里边整个温度、湿度，有害气体的去除，通风，甚至噪音，都必须得仔细考虑，而且我们执行的比国外更为严格的标准，为了让航天员能够睡好觉，我们的睡眠区的要求的噪音是要比国外标准要低的。所以说这方面我们一定要精益求精，未来还会有更多的进步。但其实这个过程并不容易，都需要做很精心的设计。你要注意到这是我们的头一次做，能做到这个程度，我觉得就是非常了不起的一个成就，所以说环控生保系统本身它的验证可以说是使我们的经验值往前涨了一大块。

包括里面还有就是说我们这些有害气体的去除以及微生物的控制。我们航天员除了一周是六天的工作制以外，他们还要有大扫除的时间，要保证空间里面足够的洁净。就是这些微生物的滋生不仅仅是影响我们航天员的舒适和健康，有些微生物，比如说它可能是具有腐蚀性的，比如它在你的导线的蒙皮上滋生，有可能会破坏导线。无论是有害气体的控制，也就是微量的有害气体物质的去除，还有就是微生物的控制，包括我刚才说的大气里面的微生物的控制，所以每个细节都必须考虑到，这样的话才能保证正常的在轨，所以说在上面你即使没有做科研的工作，你在上面能够正常的生活，都是一件非常非常不容易的事情。

中国网：正如那句话所说的，一次实现只能验证它的正确性，但是多次实现才能够体现它的全面性和成熟度。

杨宇光：是这样的。