1970年4月24日,我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,開(kāi)啟了中國(guó)人探索太空的偉大征程。55年后的同一天,恰逢第十個(gè)“中國(guó)航天日”,神舟二十號(hào)載人飛船在長(zhǎng)征二號(hào)F遙二十運(yùn)載火箭(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“長(zhǎng)二F火箭”)的托舉下奔赴“天宮”。順利交會(huì)對(duì)接后,神舟二十號(hào)航天員乘組與神舟十九號(hào)航天員乘組“太空會(huì)師”。

漫漫飛天路,跑好中國(guó)人探索浩瀚宇宙的“接力賽”,離不開(kāi)一代代航天人的自強(qiáng)不息、創(chuàng)新超越。神舟二十號(hào)載人飛行任務(wù)有哪些新看點(diǎn)?未來(lái)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)有哪些新突破?記者采訪了有關(guān)專(zhuān)家。

看點(diǎn)一

自主研發(fā)智能軟硬件——

長(zhǎng)二F火箭以數(shù)字化賦能測(cè)發(fā)流程

作為我國(guó)航天史上技術(shù)最復(fù)雜的“航天員專(zhuān)列”,“神箭”長(zhǎng)二F火箭每次亮相,其可靠性和安全性都會(huì)再度提升。目前,長(zhǎng)二F火箭可靠性評(píng)估值已經(jīng)提升到0.9905,安全性評(píng)估值達(dá)到0.99996。為不斷提高火箭性能,中國(guó)航天科技集團(tuán)的科研團(tuán)隊(duì)持續(xù)攻關(guān)。

17時(shí)17分,當(dāng)長(zhǎng)二F火箭拔地而起、劃破天際,一組特殊的“眼睛”——箭上安裝的8臺(tái)高清攝像機(jī),正在凝視著箭體。從二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)噴口躍動(dòng)的橘紅色焰流,再到船箭分離,這些清晰的畫(huà)面都被實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在地面指揮大廳的屏幕上。

“這就像給火箭裝上了全景行車(chē)記錄儀?！敝袊?guó)航天科技集團(tuán)陳牧野介紹,團(tuán)隊(duì)自主研制的8臺(tái)高清攝像機(jī)首次實(shí)現(xiàn)全箭觀測(cè)視角覆蓋,圖像覆蓋范圍從3個(gè)關(guān)鍵區(qū)域擴(kuò)展至箭體外表面、二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)尾艙和神舟飛船等部位?！斑@些高清影像數(shù)據(jù)為地面人員提供了更多視角、更加全面的實(shí)時(shí)畫(huà)面,便于更清晰地觀察火箭飛行狀態(tài),并精準(zhǔn)判斷火箭關(guān)鍵分離動(dòng)作,保護(hù)航天員安全?！标惸烈罢f(shuō)。

高清影像數(shù)據(jù)的傳輸,離不開(kāi)更加順暢的傳輸渠道。這次火箭遙測(cè)系統(tǒng)首次應(yīng)用5Mbps(兆比特每秒)碼率傳輸技術(shù),全面提升了遙測(cè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的可靠傳送能力。據(jù)介紹,火箭上還增加了環(huán)境參數(shù)的測(cè)點(diǎn),開(kāi)展分離環(huán)境適應(yīng)性、環(huán)境抗干擾等飛行環(huán)境的精細(xì)化測(cè)量,采集飛行中的壓力、振動(dòng)等數(shù)據(jù),為將來(lái)的發(fā)射任務(wù)環(huán)境適應(yīng)性研究積累寶貴數(shù)據(jù)。

本次任務(wù)中,全新啟用的發(fā)射場(chǎng)諸元設(shè)計(jì)系統(tǒng)成為一大亮點(diǎn)。

所謂諸元,指的是火箭發(fā)射時(shí)的各類(lèi)參數(shù)。我國(guó)科研人員依托自主研發(fā)的“天元”軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)研制出了發(fā)射場(chǎng)諸元設(shè)計(jì)系統(tǒng),能將火箭發(fā)射所需的彈道計(jì)算、參數(shù)裝訂等核心環(huán)節(jié)整合到一個(gè)數(shù)字化平臺(tái)上,通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在線生成和傳遞。相比以往依賴(lài)人工傳遞光盤(pán)、紙質(zhì)文件的操作模式,發(fā)射場(chǎng)諸元設(shè)計(jì)系統(tǒng)能顯著提升發(fā)射場(chǎng)數(shù)據(jù)處理效率,標(biāo)志著我國(guó)運(yùn)載火箭靶場(chǎng)諸元設(shè)計(jì)正式邁入“數(shù)字時(shí)代”。

“過(guò)去,一次火箭發(fā)射需要傳遞上百項(xiàng)諸元參數(shù),依賴(lài)光盤(pán)、紙質(zhì)文件等載體,在分秒必爭(zhēng)的射前流程中比較浪費(fèi)時(shí)間。現(xiàn)在動(dòng)動(dòng)手指,數(shù)據(jù)就能‘穿越’1000公里。”中國(guó)航天科技集團(tuán)常武權(quán)介紹,發(fā)射場(chǎng)諸元設(shè)計(jì)系統(tǒng)打通了網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路,所有數(shù)據(jù)互聯(lián)互通,避免人為操作失誤,提高發(fā)射場(chǎng)諸元傳遞效率和質(zhì)量控制水平,以數(shù)字化工作賦能高質(zhì)量發(fā)展。

看點(diǎn)二

方便攜帶更多物品——

神舟飛船深度優(yōu)化軌道艙空間布局

針對(duì)中國(guó)空間站常態(tài)化運(yùn)營(yíng)需求,神舟二十號(hào)載人飛船對(duì)軌道艙布局進(jìn)行深度優(yōu)化,通過(guò)精細(xì)化設(shè)備布局和貨包固定方案創(chuàng)新,在保證結(jié)構(gòu)安全性的前提下,有效上行容積增加20%,提升艙內(nèi)空間利用率。

“每次任務(wù),我們都在神舟飛船的布局規(guī)劃上絞盡腦汁,盡可能多攜帶物品,為空間站和航天員提供更好的保障服務(wù)?！敝袊?guó)航天科技集團(tuán)楊海峰表示,與貨運(yùn)飛船相比,神舟飛船的運(yùn)載能力雖然較小,但靈活性強(qiáng),對(duì)較短保質(zhì)期物資的適應(yīng)性優(yōu)勢(shì)明顯。改進(jìn)后的神舟飛船既能搭載更多短期消耗品,滿足航天員在軌需求,也能運(yùn)輸精密試驗(yàn)載荷,提高單次任務(wù)的物資運(yùn)輸效率。

為筑牢“神舟”飛天的質(zhì)量屏障,中國(guó)航天科技集團(tuán)五院529廠在神舟飛船研制過(guò)程中充分運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)手段,貫穿設(shè)計(jì)、制造、裝配全流程,以“數(shù)據(jù)鏈”驅(qū)動(dòng)“工藝鏈”,保證了產(chǎn)品精密度和可靠性。

神舟飛船的艙壁是保障航天員安全的生命屏障。從工程標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看,既需要實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)鋁合金薄壁的極致輕量化,又要確保在超重發(fā)射載荷下艙壁的結(jié)構(gòu)完整性,這些要求將金屬板材加工精度推向新高度。

但是隨著發(fā)射任務(wù)越來(lái)越密集,神舟飛船艙壁類(lèi)的薄壁結(jié)構(gòu)件需求激增,傳統(tǒng)激光切割設(shè)備依賴(lài)人工上料、手動(dòng)排產(chǎn),切割效率受限,操作人員手動(dòng)換料勞動(dòng)強(qiáng)度大。

為了提升生產(chǎn)效率,研制團(tuán)隊(duì)自主開(kāi)發(fā)了新一代自動(dòng)化上料激光切割系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)從任務(wù)排產(chǎn)、智能套料到程序下發(fā)的全鏈路自動(dòng)化,單臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)效率達(dá)到原有效率的4倍,為高密度發(fā)射任務(wù)提供穩(wěn)定支撐。

專(zhuān)家表示,神舟飛船研制的數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)踐,標(biāo)志著航天制造從“經(jīng)驗(yàn)固化”到“知識(shí)進(jìn)化”轉(zhuǎn)變。當(dāng)傳統(tǒng)工藝參數(shù)被轉(zhuǎn)化為可分析、可預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)時(shí),當(dāng)人機(jī)交互從“操作設(shè)備”升級(jí)至“對(duì)話系統(tǒng)”,質(zhì)量管控已不再局限于最終檢測(cè)環(huán)節(jié),而是滲透到每一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算、每一次工藝參數(shù)的決策、每一臺(tái)設(shè)備狀態(tài)的感知中。這種全要素、全周期的數(shù)字化基因,不僅讓產(chǎn)品一致性達(dá)到全新高度,更賦予航天器應(yīng)對(duì)未知風(fēng)險(xiǎn)的“自適應(yīng)能力”。

看點(diǎn)三

具備強(qiáng)大再生能力——

中國(guó)空間站迎來(lái)“新生命體”渦蟲(chóng)

隨著神舟二十號(hào)載人飛船成功發(fā)射,3項(xiàng)太空實(shí)驗(yàn)將助力破解生命密碼。

據(jù)中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心倉(cāng)懷興介紹,空間應(yīng)用系統(tǒng)本次通過(guò)神舟二十號(hào)載人飛船上行了“失重性骨丟失及心肌重塑的蛋白穩(wěn)態(tài)調(diào)控機(jī)制研究”“空間微重力和輻射環(huán)境對(duì)渦蟲(chóng)再生的影響及作用機(jī)制探索”以及“空間微重力對(duì)微生物的效應(yīng)機(jī)制研究”等空間生命科學(xué)領(lǐng)域的3項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn),上行樣品及裝置總重量約28公斤,渦蟲(chóng)、斑馬魚(yú)、鏈霉菌等實(shí)驗(yàn)材料將開(kāi)展太空實(shí)驗(yàn)。

中國(guó)空間站迎來(lái)“新生命體”渦蟲(chóng)。

倉(cāng)懷興介紹,渦蟲(chóng)是一種擁有強(qiáng)大再生能力的扁形動(dòng)物,其生命歷程已經(jīng)超過(guò)5.2億年,是生物學(xué)研究中常用的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)材料之一。渦蟲(chóng)的組織修復(fù)能力十分驚人,即使斷成兩截,兩邊仍可再生出新的肌肉、皮膚、腸道,甚至完整的大腦。研究渦蟲(chóng)對(duì)研究人類(lèi)細(xì)胞克服老化、延緩衰老等具有重要意義。

由山東理工大學(xué)負(fù)責(zé)的“空間微重力和輻射環(huán)境對(duì)渦蟲(chóng)再生的影響及作用機(jī)制探索”項(xiàng)目,是國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展的渦蟲(chóng)空間再生實(shí)驗(yàn)。下一步,將利用中國(guó)空間站生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜的“小型通用生物培養(yǎng)模塊”,研究空間環(huán)境對(duì)渦蟲(chóng)再生形態(tài)發(fā)生、生理行為的具體影響,從個(gè)體水平進(jìn)一步認(rèn)識(shí)再生基本機(jī)制,研究結(jié)果有助于解決人類(lèi)空間損傷及地面衰老等健康問(wèn)題。

斑馬魚(yú)再上中國(guó)空間站。

空間失重環(huán)境會(huì)導(dǎo)致人類(lèi)心血管系統(tǒng)出現(xiàn)心律失常、心肌重塑,也會(huì)導(dǎo)致骨骼系統(tǒng)出現(xiàn)持續(xù)性骨丟失,大大增加骨折風(fēng)險(xiǎn),這些問(wèn)題制約著人類(lèi)的長(zhǎng)期太空生存。

據(jù)介紹,由中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心、華南理工大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所負(fù)責(zé)的“失重性骨丟失及心肌重塑的蛋白穩(wěn)態(tài)調(diào)控機(jī)制研究”項(xiàng)目,將利用生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜的“小型受控生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)?zāi)K”開(kāi)展為期約30天的在軌實(shí)驗(yàn)。通過(guò)開(kāi)展空間斑馬魚(yú)成魚(yú)實(shí)驗(yàn),研究微重力對(duì)高等脊椎動(dòng)物蛋白穩(wěn)態(tài)的影響,明確蛋白穩(wěn)態(tài)對(duì)失重造成的骨量下降和心血管功能紊亂的調(diào)控作用,探尋未來(lái)人類(lèi)在長(zhǎng)期宇宙航行中對(duì)抗骨量下降和心血管功能紊亂的防護(hù)方法。

此前,斑馬魚(yú)已在中國(guó)空間站開(kāi)展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。2024年,神舟十八號(hào)載人飛船攜帶4條斑馬魚(yú)和4克金魚(yú)藻進(jìn)入“天宮”,在軌成功實(shí)現(xiàn)小型二元水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)在空間站培養(yǎng)斑馬魚(yú)及在軌產(chǎn)卵的突破。

還有一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)將探尋鏈霉菌微重力影響。

倉(cāng)懷興表示,鏈霉菌廣泛分布于自然環(huán)境中,在土壤改良、植物促生抗逆、生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建和維持中發(fā)揮重要作用,也能產(chǎn)生豐富多樣的次級(jí)代謝產(chǎn)物,如抗生素等。

中國(guó)科學(xué)院微生物研究所負(fù)責(zé)的“空間微重力對(duì)微生物的效應(yīng)機(jī)制研究”項(xiàng)目,將開(kāi)展空間微重力環(huán)境下鏈霉菌的生長(zhǎng)、發(fā)育分化、生物活性物質(zhì)合成、種群傳代演替的變化和機(jī)制研究,為利用空間環(huán)境資源開(kāi)發(fā)微生物應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。

版式設(shè)計(jì):汪哲平

《 人民日?qǐng)?bào) 》( 2025年04月25日 06 版)