上個月，天問一號成功登陸火星，并釋放出我國首輛火星車「祝融」，在一次發(fā)射中出色地完成了圍繞火星飛行、降落、巡航的任務(wù)，堪稱人類航天史上的壯舉。

而今天，我們將再進一步。

就在剛剛，被稱作「神箭」的長征二號 F 遙十二運載火箭搭載著神舟十二號載人航天飛船發(fā)射了，聶海勝、劉伯明和湯洪波三位宇航員將乘坐這班飛船飛往我國自主載人航天空間站天宮，而且這次將大幅度提升駐留時間，達 3 個月之長。

時隔近 5 年，我們終于再度跨上了載人航天之旅，建設(shè)「天宮」。

目標(biāo)「天宮」，出發(fā)！

這次負責(zé)運送的長征二號 F 運載火箭對于不少人來說已經(jīng)是熟面孔了，專為發(fā)射載人飛船的它，可將 8.6 噸的有效載荷運送到近地點 200 公里、遠地點 350 公里的地球近地軌道。

▲ 圖片來自：航天愛好者網(wǎng)

長征二號 F 火箭的安全性表現(xiàn)十分不錯，目前它所參與的發(fā)射任務(wù)全部圓滿成功，這也是它被稱作「神箭」的原因之一，而這次它和航天員們飛往的目的是天和核心艙，也是我國空間站天宮的核心組成部分。

在這里三位宇航員將開展長達 3 個月的工作，同時天和核心艙也是他們主要的生活區(qū)域，為了保證航天員基礎(chǔ)生活體驗，天和核心艙配備有設(shè) 3 個臥室 1 個衛(wèi)生間，同時準(zhǔn)備了 120 多種航天食品，航天員還可以使用太空跑臺和自行車進行鍛煉。

▲ 天和核心艙曾在珠海展覽. 圖片來自：新京報

籌備發(fā)射時，央視還對中國載人航天工程副總設(shè)計師楊利偉進行了采訪，他表示此次參與航天任務(wù)的三位宇航員均是從第一批和第二批宇航員中選出，他還透露目前具備航天飛行的宇航員共計為 16 位。

航天員聶海勝參加過神舟六號、神舟十號載人飛行任務(wù)，航天員劉伯明參加過神舟七號載人飛行任務(wù)，航天員湯洪波是首次飛行。

其他宇航員在之后也有機會按照規(guī)劃登上我國空間站天宮去執(zhí)行任務(wù)，而這次對參與神舟十二號任務(wù)的宇航員的要求是三人全部需要具備出艙能力，以便進行輪換。

也正因此，宇航員們?yōu)榇硕歼M行了嚴密的訓(xùn)練，除了比較常見的體能訓(xùn)練、失重模擬訓(xùn)練，更為重要的是模擬工作訓(xùn)練，包括宇航員在天和核心艙上要完成的裝備組裝、在機械手幫助下的出艙設(shè)備更換等工作等。

而這次發(fā)射正值疫情期間，也給整個火箭發(fā)射、入駐空間站的任務(wù)提出了不小的挑戰(zhàn)，還好神舟十二號載人航天團隊快速反應(yīng)，打通了航天員中心到 AIT 大廳的多個網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)節(jié)，同時引入機器判讀，減少了現(xiàn)場人員配置，在減少交流的同時做好發(fā)射籌備與執(zhí)行。

我國上一次載人航天任務(wù)是由神舟十一號飛船在 2016 年完成的，當(dāng)時航天員景海鵬、陳東出色地完成了任務(wù)，在太空駐留時間達一個月，而這次隨著神舟十二號的發(fā)射，這一紀(jì)錄將被打破，三位航天員將駐留 3 個月。

值得一提的是，駐留期間三位航天員也將在太空中享受一把特殊的?「拆快遞」體驗，上個月天舟二號貨運飛船成功發(fā)射并于天宮空間站交接，這艘飛船所裝包裹達到了 160 多件，等待航天員去開啟。

▲ 天舟二號 圖片來自：航天科技五院

駐留時間大幅度增長，除了對航天器、空間站的考驗，也是對航天員本身體力和心理的巨大考驗，作為核心艙「天和」的首批入駐人員，他們此次任務(wù)也將為后續(xù)其他宇航員登上空間站提供寶貴經(jīng)驗。

同時這也是我國載人航天三步走戰(zhàn)略的新起點，按規(guī)劃之后我國將繼續(xù)發(fā)射夢天和問天兩大實驗艙，與此前發(fā)射的天和核心艙、天舟二號貨運飛船、載人航天飛船等組成完整的天宮載人航天空間站。

▲ 天宮空間站的基本結(jié)構(gòu). 圖片為藝術(shù)圖

這次神舟十二號載人航天任務(wù)更像是一次空間站載人實訓(xùn)，為 2022 年空間站全面建設(shè)投入使用打好基礎(chǔ)。

神舟十二號，載人航天工程「三步走」的新起點

早在上世紀(jì) 90 年代，我國就定下了載人航天工程三步走的戰(zhàn)略，這次神舟十二號載人航天發(fā)射正是第三步「建造空間站，解決有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間應(yīng)用問題」的重要步驟。

為此我國已經(jīng)籌備了多年，它們當(dāng)中有不少已經(jīng)成為了這次神舟十二號載人航天飛船任務(wù)的基礎(chǔ)技術(shù)或設(shè)施，建設(shè)天宮空間站是一段學(xué)習(xí)之旅，同樣是一段創(chuàng)新之旅。

以載人航天中最關(guān)鍵的技術(shù)之一空間交會對接技術(shù)為例，中國空間技術(shù)研究院空間站系統(tǒng)總設(shè)計師楊宏曾表示：

兩個航天器的機、電、熱，各個多專業(yè)系統(tǒng)要有機地融為一體，就相當(dāng)于 1 加 1 還要等于 1。分離的時候，兩個航天器還要各自成為獨立的飛行器。

要將幾噸的航天器接上并不容易，為此經(jīng)過不斷摸索與創(chuàng)新，天宮一號與神舟八號完成了空間對接作為轉(zhuǎn)折點，此后相關(guān)技術(shù)不斷進步，這次神舟十二號飛船與空間站對接按計劃也會用上和天舟二號一樣的快速自動對接技術(shù)。

根據(jù)光明日報的報道，對比以往快速自動對接技術(shù)有巨大的提升，做到了全相位、全自動快速對接。全相位指的是無論是飛行器與空間站的相對位置是 1/4 圈還是半圈、整圈，都能以最快速度或在規(guī)定時間內(nèi)對接好，不需要根據(jù)空間站位置來定發(fā)射時間。

▲ 天舟二號與空間站對接

全自動指的的則是自動對接，在上一次天舟二號與空間站的對接中就做到全自動，據(jù)中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船副總設(shè)計師黨蓉表示：

以往飛船的交會對接從發(fā)射到具備交會對接條件需要大約 2 到 3 天時間，過程中還需要大量的人工參與。而此次天舟二號與天和核心艙對接，整個過程歷時約 8 小時，不用地面干預(yù)，就像無人駕駛汽車一樣。

當(dāng)然了為了任務(wù)能順利，飛船一般也還會配備一套手動對接系統(tǒng)。而我國的 8 小時快速對接技術(shù)在全球范圍內(nèi)也屬于最快的那一批，SpaceX 的龍航天飛船最近與國際空間站對接就耗費了 40 小時，而去年俄羅斯的聯(lián)盟號航天飛船僅花費 3 小時左右就完成了與國際空間站對接。

▲ SpaceX 龍飛船

更快的對接速度不僅可以減少航天員在飛船狹小空間內(nèi)滯留的時間，還可以更好更快地將一些對時間保存要求高的物品，如生物制劑送到空間站內(nèi)妥善保存。

這次航天員將前往的天和核心艙同樣也是我國高端技術(shù)的結(jié)晶，核心艙全長約 16.6 米，大柱段直徑? 4.2 米，小柱段約 2.8 米，重量達到了 20 噸級，不僅具備長期飛行能力、支持航天員生活，還能開展航天醫(yī)學(xué)、空間科學(xué)等實驗。

▲天和核心艙

為了保障航天員在太空穩(wěn)定駐留，核心艙中就有不少相應(yīng)的支持技術(shù)，中國航天科工集團有限公司二院 206 所研發(fā)的環(huán)控生保尿處理子系統(tǒng)正是其中之一，據(jù)該所空間空間機電技術(shù)研究室主任崔廣志表示：

在單一工作周期內(nèi)，尿處理子系統(tǒng)能夠從 6 升尿液中提出 5 升的蒸餾水，且經(jīng)過凈化的再生水超出國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，完全可以滿足在空間站中長期駐留的航天員飲用、清潔、制氧等多種用途。

這不僅保障了航天員們安全駐留在空間站，同時也通過循環(huán)利用減輕了空間站負載壓力。

▲天宮空間站. 圖片來自：新華社

同樣的，為了保障安全駐留天舟二號貨運船中儲藏室的物資還配備了一個具備無線射頻識別功能的標(biāo)簽，航天員可以通過專用設(shè)備快速找到具體的物資，這無論是在生活物資取用還是裝備轉(zhuǎn)載方面都提升了效率，時間在太空駐留中顯得極為重要。

說到這里，你可能會覺得這些技術(shù)離普通人有些遙遠，但其實它們已經(jīng)在潛移默化地改變我們的生活了。

功在當(dāng)代，利在千秋

載人航天工程無疑是個需要耗費巨大人力物力的國家項目，但同時它也在創(chuàng)造經(jīng)濟效益甚至改變?nèi)藗兊纳?，早?2016 年中國長征火箭有限公司就推出了相應(yīng)的中國火箭商業(yè)化服務(wù)體系。

▲ 圖片來源：Quartz

服務(wù)體系中包括了提供火箭發(fā)射方案，利用現(xiàn)有長征系列火箭發(fā)射任務(wù)的剩余運力，面向商業(yè)市場提供高性價比的載荷搭載服務(wù)，未來甚至還會開發(fā)相應(yīng)的太空載人旅游服務(wù)，這些都能創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益。

而對于建設(shè)我國自有空間站天宮而言，一方面將發(fā)射技術(shù)掌握在自己手中，可以省下不少「船票錢」，NASA 就曾多次向俄羅斯購買船票，讓航天員搭乘航天飛船前往空間站。

而且俄羅斯一直在提升船票價格，從 2000 多萬美元提到了 9000 萬美元，NASA 甚至一度僅僅船票錢就花了 30 多億美元，SpaceX 的航天飛船被 NASA 選中的原因之一就是價格優(yōu)勢。

另一方面我國并沒能參與到目前正在運營的國際空間站當(dāng)中，而要在太空中進行長期有規(guī)律的技術(shù)試驗，空間站的重要性不言而喻，建設(shè)自有空間站也就十分必要了。

除了航天領(lǐng)域的火箭商業(yè)化，影響更加深遠的是空間實驗技術(shù)，根據(jù)《瞭望》雜志我國近年來的 1000 多種新材料中，80% 是在空間技術(shù)的牽引下研制完成的，其中有不少已經(jīng)民用化、商業(yè)化。

其創(chuàng)造的直接經(jīng)濟利益是十分龐大的，民生證券研報稱，商業(yè)航天項目預(yù)計投資超千億，航天板塊或迎戰(zhàn)略機遇期。美國、歐洲多家評估機構(gòu)顯示，航天領(lǐng)域每投入 1 元，將產(chǎn)生 7 元至 12 元的回報。

對太空的探索是全人類的目標(biāo)，我國空間站建成后也將基于「和平利用、平等互利、共同發(fā)展」的原則與全球多個國家和地區(qū)開展合作，已遴選出來自?17 個國家的 9 個項目，參與在天宮空間站的聯(lián)合實驗項目。

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另一方面太空技術(shù)也確實在改變我們每一個人的生活，如航天員在微重力環(huán)境容易流失骨質(zhì)，在這方面的研究以及相關(guān)藥物不僅解決了航天員在太空的生活問題，相關(guān)藥物還能治療老年人的骨丟失疾病，眼動儀、耳式溫度計以及利用醫(yī)學(xué)影像來檢測內(nèi)部損傷和癌癥等產(chǎn)品和技術(shù)，都和航天技術(shù)密切相關(guān)。

現(xiàn)在火熱的自動駕駛技術(shù)中也有航天技術(shù)的身影，中國航天科技集團八院利用航天科技的積累打造出國內(nèi)首款低成本防撞雷達，幫助測量周邊物體位置，輔助駕駛的同時保障安全，相關(guān)技術(shù)還在不斷發(fā)展。

此外還有生物、網(wǎng)絡(luò)通訊等多方面的技術(shù)研究，而且此次三位航天員進駐天和核心艙的時間更長，除了為之后航天員登上空間站做準(zhǔn)備外，還有更多時間可以籌備相關(guān)空間實驗。

上一次載人航天之旅中，雖然入駐時間只有一個月，但航天員們?nèi)匀贿M行了實驗，他們甚至親手種下了生菜種子。

毫無疑問的是隨著這次神舟十二號發(fā)射我們離建設(shè)天宮空間站更進了一步，隨之而來的是相關(guān)技術(shù)的沉淀，它們當(dāng)中有的直接成為了新技術(shù)，有的則將會未來改善我們的生活水平。