中國空間站元年發射第一艘神舟載人飛船

今天,中國載人航天迎來歷史性時刻:聶海勝、劉伯明、湯洪波三人搭乘神舟十二號飛船飛向天和號核心艙,這是中國空間站元年發射的第一艘神舟載人飛船,意味着中國空間站開始常態化、不間斷常駐航天員。與此同時,開啓了中國空間站與國際空間站雙載人航天並行時代。

發射過程

今天上午9時22分,中國最早航天發射場、也是唯一載人航天發射場——內蒙古酒泉衛星發射場1號發射位SLS-1(也稱921工位),第15枚「神箭」長征二號改進型、序號遙12火箭準時發射升空,搭載着神舟十二號載人飛船以及三名航天員順利飛往中國空間站天和號核心艙。

這次發射按照國際慣例官方全程直播,信息披露及時。從發射前一天舉行新聞發佈會,到發射過程進行全網直播,自帶節奏感充滿着航天人的自信和從容。

北京時間6月17日9:22,素有中國神箭美譽的長征二號F/G改進型火箭準時發射升空,12秒後利用重力轉向,神箭開始飛向東南方;升空兩分鐘,火箭最上方、高達8.35米的逃逸塔分離拋棄。貌似火箭避雷針的逃逸塔,其使命是在火箭起飛前900秒一直到起飛後120秒這一時間段內,萬一火箭發生故障,可以迅速讓箭船分離,拉拽軌道艙和返回艙降落在安全地帶。當然,最佳狀態就是用不上逃逸塔,到點分離拋棄。

T+2:31,4枚2.25米直徑助推器完成使命,與第一級主火箭分離,緊接着二級發動機啓動點火。二級發動機由主機DaFY21-2和遊動發動機DaFY22-1組合而成。DaFY21-2屬於高空大噴管發動機,真空推力約爲746.97kN。DaFY22-1遊動發動機屬於小推力高空短噴管發動機,在主機關機後繼續工作100多秒,護送神舟飛船到達預定軌道。

發射升空近3分半鐘,整流罩分離拋棄;T+7:33二級主發動機DaFY21-2關閉,T+9:32遊動發動機DaFY22-1隨之關閉。緊接着接近200公里高度的預定部署軌道,釋放神舟十二號飛船。隨後不久,飛船順利展開太陽翼,意味着發射環節大功告成。

預計發射升空約6小時後,神舟十二號採用快速對接模式,目標對接天和號核心艙的前向端口。屆時,神舟十二號飛船與天和號核心艙、天舟二號貨運飛船形成組合體。聶海勝、劉伯明、湯洪波進入天和號,正式成爲中國空間站首批進駐航天員,開始爲期3個月的太空生活。這將是迄今中國載人航天任務期限最長的一次。與此同時,也意味着開啓中國空間站與國際空間站雙載人航天的並行時代。

中國神箭

中國載人航天發射任務目前使用長征二號F/G改進型運載火箭(G表示改進型),是國內目前可靠性、安全性最高的火箭。截至目前總計發射15次,成功率100%,素有「中國神箭」之美譽。

長征2F/G採用兩級推進模式,火箭第一級、第二級、助推器發動機的推進劑均爲偏二甲肼、四氧化二氮。一級發動機由4臺代號爲DaFY11-1發動機通過機架並聯而成。每臺發動機海平面推力約爲740.4kN,可沿箭體切線方向搖擺,最大擺角±10°。二級發動機由主機DaFY21-2、遊動發動機DaFY22-1通過機架組合而成。DaFY21-2屬於一臺高空大噴管發動機,固定在機架中央,真空推力約爲746.97kN。DaFY22-1遊動發動機是小推力高空短噴管發動機,在主機關機後繼續工作100多秒,能夠將神舟飛船送至近地點200公里的預定軌道。

長征2F/G分爲載人版、無人版。載人版箭高58.34米(比長征五號57米還要高),裝配逃逸塔,專發神舟系列載人飛船,載荷質量8.1噸;無人版箭高52米,用來發射天宮一號、天宮二號、無載人神舟飛船,實現載荷質量8.6噸,設計最大運力13噸。

長征2F/G至少會使用到2022年,目前排期至火箭序號遙15,計劃發射神舟十五號載人飛船。

神舟飛船

神舟飛船是中國載人航天計劃(921工程)專門研製的載人飛船,原型飛船神舟一號早在1999年11月20日成功發射,神舟五號在2003年10月15日成功發射並歷史性成就了楊利偉,2011年11月1日發射的神舟八號成爲正式定型的型號。

神舟飛船與俄羅斯聯盟號飛船相似,但尺寸更大、結構更新。在SpaceX載人龍飛船啓用之前,神舟飛船一度是現役最大的載人飛船。神舟飛船由推進艙、返回艙、軌道艙、附加段構成。總長度爲9米,總重8噸,直徑2.8米,太陽翼寬幅17米,承運量3人,適居容積14立方米。

神舟飛船是目前全球三款現役載人飛船之一(俄羅斯聯盟號飛船、中國神舟飛船、美國載人龍飛船),也是載人航天史上9款載人航天器之一(蘇聯東方號飛船、美國水星號飛船、蘇聯上升號飛船、美國雙子座飛船、蘇聯聯盟號飛船、美國阿波羅飛船、美國航天飛機、中國神舟飛船、美國載人龍飛船)。

▲中國神舟飛船與其他載人飛船對照表 三體引力波製圖

▲中國載人航天前6次任務航天員全家福 三體引力波製圖

從1999年發射神舟一號飛船開始,迄今爲止神舟飛船總計發射12次,5次無載人(神一、二、三、四、八)、7次載人發射(神五、六、七、九、十、十一、十二),迄今承運12人、17人次(神五1人、神六2人、神七3人、神九3人、神十3人、神十一2人、神十二3人,其中景海鵬3次、聶海勝3次、劉伯明2次)。

神五:楊利偉

神六:費俊龍、聶海勝

神七:翟志剛、劉伯明、景海鵬

神九:景海鵬、劉旺、劉洋

神十:聶海勝、張曉光、王亞平

神十一:景海鵬、陳冬

神十二:聶海勝、劉伯明、湯洪波

中國下一代飛船

2020年5月8日,世界微笑日,中國新一代載人飛船試驗船成功挑戰高速再入大氣層,順利着陸既定降落目標區——人煙稀少的東風着陸場。新一代載人飛船試驗船,由中國航天科技集團旗下的中國空間技術研究院負責研製,儘管目前屬於試驗船而不是1.0版正樣船,不過相差並不太大。目標就是取代神舟飛船,成爲中國新一代載人飛船,這一設定目標並不遙遠,有可能就在兩三年內。

新一代載人飛船貌似更像載人龍飛船,而不是上一代神舟飛船或者聯盟號飛船。設計亮點主要體現在兩艙集成、多次複用、深空飛船。

①兩艙集成:由上一代神舟飛船三艙(服務艙、返回艙、推進艙)集成爲兩艙(服務艙、返回艙)。使用體積增加,運輸能力增強。客兩用,更大更能裝,承載量從3人提升至6~7人。

②多次複用:採用可拆卸式複用翻新技術,經過拆卸隔熱層可實現多次複用,使用目標多達10次。

③深空飛船:超越上一代神舟飛船隻用於近地軌道限制,未來用於高軌道飛行、深空航行。執行繞月、登月任務甚至火星任務。這就需要新飛船變得更強勁,能夠應對更惡劣的深空輻射環境,以及能適應更高速再入能力。就像NASA正在測試的獵戶座飛船,中國新一代載人飛船具備深空飛行能力,有能力作爲月球軌道載人飛船、火星軌道載人飛船。

如何評價長五B首飛任務,一艙返回失敗,一船成功着陸?

三名航天員

神舟十二號載人飛船搭載的三名航天員:聶海勝、劉伯明、湯洪波,直至發射前一天(6月16日)才由中國載人航天辦公室官方正式公佈。之前一度廣爲流傳的乘員組合(聶海勝、鄧清明、葉光富)只好作爲參考。承擔這次載人航天任務的航天員組合,一如既往地沿襲了新老交替,以老帶新模式。

●聶海勝——此次任務指令長,第三次執行太空任務。

湖北棗陽人,博士學位。1964年9月出生,現年57歲,1983年入伍,2014年任中國人民解放軍航天員大隊大隊長,現爲航天員大隊特級航天員,專業技術少將軍銜。1998年入選中國首批航天員。2005年10月,執行神舟六號飛行任務;2013年6月,執行神舟十號飛行任務,擔任指令長;2019年12月入選神舟十二號飛行任務,擔任指令長,2021年6月執行神舟十二號任務。

●劉伯明——此次任務飛行工程師,第二次執行太空任務。

黑龍江依安人,碩士學位。1966年9月出生,現年55歲,1985年6月入伍,現爲中國人民解放軍航天員大隊特級航天員,少將軍銜。1998年1月入選中國首批航天員。2008年9月,執行神舟七號飛行任務。2019年12月入選神舟十二號飛行任務,2021年6月執行神舟十二號任務。

●湯洪波——此次任務飛行工程師,第一次執行太空任務。

湖南湘潭人,碩士學位。1975年10月出生,現年46歲,1995年9月入伍,現爲中國人民解放軍航天員大隊二級航天員,大校軍銜。2010年5月入選中國第二批航天員。2016年5月,入選神舟十一號飛行任務備份航天員。2019年12月入選神舟十二號飛行任務,2021年6月執行神舟十二號任務。

神舟十二號任務

這次神舟十二號飛行任務是中國第7次載人航天、神舟飛船第7次載人航天任務、神舟飛船第12次發射,還是中國空間站首次載人航天任務、中國空間站建設期11次發射任務第3發。

三名航天員在爲期三個月的太空生活中,執行天地同步作息制度,更富人性化,三人各自擁有一個獨立臥室,共用一個衛生間,可以喫到120多種航天食品,使用太空跑臺、太空自行車健身,還可以實現與地面雙向視頻通話、收發電郵等。

在此期間將進行一系列太空任務,比如航天員出艙活動、艙外操作、人機結合的機械臂操控、在軌維修、空間技術驗證、空間實驗等等。

駐留3個月後,三名航天員搭乘神舟十二號飛船返回艙既定着陸返回於東風着陸場,這將是首次檢驗東風着陸場的航天員搜索救援能力,以往返回着陸點都在四子王旗着陸場。

當然,神舟十二號任務只是拉開了中國空間站常態化載人運行的大幕,後續任務首尾疊加、連續不間斷。

中國空間站建設期:好戲連臺11發

●2021年4月29日發射長征五號B,運送中國空間站天和號核心艙順利部署☑️

●2021年5月29日發射長征七號火箭,運載天舟二號貨運飛船對接核心艙☑️

●2021年6月17日發射中國神箭長征二號F,承載神舟十二號載人飛船,對接天和號核心艙☑️

●計劃2021年9月發射長征七號,運載天舟三號貨運飛船,對接核心艙

●計劃2021年10月再次發射長征二號F,承載神舟十三號載人飛船,對接核心艙

●計劃2022年3~4月發射長征七號,運載天舟四號貨運飛船對接核心艙

●計劃2022年5~6月發射長征五號B,運送中國空間站實驗艙I:問天號組建中國空間站

●計劃2022年5月發射長征二號F,承載神舟十四號載人飛船,對接核心艙

●計劃2022年8~9月發射長征五號B,運送中國空間站實驗艙II:夢天號,中國空間站基本版建成

●計劃2022年10月發射長征七號,運載天舟五號貨運飛船對接核心艙

●計劃2022年11月發射長征二號F,承載神舟十五號載人飛船,對接/進入核心艙

▲中國空間站發射任務一覽表 三體引力波製圖

從今年開啓的中國空間站時代,2021~2022年期間圍繞中國空間站會有11次高密度發射:長五B陸續部署天和號核心艙、問天號實驗艙、夢天號實驗艙;中國神箭長征二號F託舉神舟載人飛船(12、13、14、15)長征七號4次發射天舟貨運飛船(2、3、4、5)。

再下一步是拓展中國空間站的規模,擴展一個核心艙,兩個實驗艙,常駐一艘載人飛船,用來航天員載人運輸和應急返回等任務,最大規模可達180噸。果真達到如此規模的話,登上月球,建立月球基地,登陸火星,飛向更遠的木星,已不再遙遠,甚至有的計劃已經並行實現。

新一代中國載人飛船高調曝光,信息量很大……

開放中國空間站的背後,爲啥會獨立建造空間站?

爲什麼中國要單幹自己的空間站?

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