「文章劃重點(diǎn)」

1、這次返回為何被很多專家稱贊為“最精準(zhǔn)”的一次返回操作？

2、已經(jīng)習(xí)慣了太空環(huán)境的航天員，要多久才能再次適應(yīng)地球？會(huì)面臨哪些挑戰(zhàn)？

3、神舟十三號成功返回標(biāo)志著空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段畫上圓滿句號。那么這次任務(wù)期間都驗(yàn)證了哪些關(guān)鍵技術(shù)？

4、對于中國空間站，接下來我們可以繼續(xù)期待什么？

圖源：新華社

“北京，我已安全著陸，返回艙順利。”

北京時(shí)間2022年4月16日9時(shí)56分，神舟十三號載人飛船返回艙成功在東風(fēng)著陸場預(yù)定區(qū)域著陸， 著陸時(shí)呈罕見的直立狀態(tài)——在專家看來，這是最理想的著陸狀態(tài)，航天員受到的沖擊最小。

想要返回艙以這樣的落地姿態(tài)，取決于航天員是否在正確的時(shí)間點(diǎn)“砍”斷降落傘的繩索，稍有偏差，返回艙就會(huì)傾斜，或者被降落傘拽倒。中國載人航天的13次飛天中，除了本次的神舟十三號，只有神舟六號實(shí)現(xiàn)了直立落地。

讓返回艙直立落地，只是實(shí)現(xiàn)成功返航的諸多挑戰(zhàn)中的一個(gè)。

返回地球比去太空更難

想要從太空成功返回地球，某種意義上可能比去往太空更難。

飛船在太空上沿著圓形的軌道周而復(fù)始環(huán)繞，神舟飛船返回時(shí)，腳下的地球就像自動(dòng)滑艇一樣持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，飛船需要在軌道上等待合適的時(shí)機(jī)，才能降低軌道往下跳。

返航前，航天員要換上出征時(shí)穿過的艙內(nèi)壓力服；返回艙進(jìn)入大氣層后，其底部溫度將高達(dá)上千攝氏度，艙內(nèi)出現(xiàn)震動(dòng)噪聲過載現(xiàn)象，還會(huì)經(jīng)歷4-6分鐘“黑障區(qū)”，暫時(shí)與地面失去聯(lián)系。

細(xì)分起來，神十三返回地球大致分5步：

①分離撤離：人上“神舟”飛船，與空間站組合體分離；

②制動(dòng)離軌：飛船通過調(diào)姿、制動(dòng)、減速，從原飛行軌道進(jìn)入返回軌道；

③慣性滑行：等待再入時(shí)機(jī)，飛船推進(jìn)艙和返回艙分離；

④再入大氣層：返回艙穿越黑障、經(jīng)歷考驗(yàn)；

⑤著陸：開傘、反推、落地。

作為我國目前在軌駐留時(shí)間最長的載人飛船，神舟十三號的返回之路也占了一個(gè)“最”字——最快。2022年4月16日0時(shí)44分，神舟十三號載人飛船與空間站天和核心艙成功分離。分離前，航天員乘組在地面科技人員的配合下，完成了空間站組合體狀態(tài)設(shè)置、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理下傳、留軌物資清理轉(zhuǎn)運(yùn)等撤離前各項(xiàng)工作。9個(gè)多小時(shí)后，神舟十三號就已抵達(dá)著陸點(diǎn)。與以往飛船二十多個(gè)小時(shí)的返程相比，實(shí)在不止快了一點(diǎn)點(diǎn)。

這種快源于我國載人飛船首次采用的快速返回方案。北京航天飛行控制中心載人飛船任務(wù)副指揮楊彥波表示，相對于空間站，飛船的空間較狹小，快速返回方案是為了減少航天員在飛船內(nèi)的停留時(shí)間。

為了實(shí)現(xiàn)快速返回方案，他們設(shè)置了撤離和返回一體的設(shè)計(jì)程序，并充分考慮著陸場的氣象條件，確保返回的順利安全。為了確保安全，還調(diào)用了兩顆中繼衛(wèi)星測控。于是，原本需要繞行地球十幾圈才能才能確定的返回軌道，神舟十三號僅用了5圈，就完成了軌道精準(zhǔn)預(yù)報(bào)與返程控制。

在此期間，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)起到了重要作用。飛船上的計(jì)算機(jī)根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)來制定最合適的加速和變軌方案，大大減輕了地面工作人員的工作負(fù)擔(dān)，保障了整個(gè)返回過程的精確度。

重新適應(yīng)地球

返回艙艙門打開后，醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員確認(rèn)翟志剛、王亞平、葉光富三位航天員身體健康。不過這并不意味著，他們能夠立刻融入到地球的正常生活之中。

離地近400公里的軌道上，中國空間站每90分鐘便可繞地一周，為航天員們每天帶來16次日升與日落。

神十三乘組就這樣在外太空生活了183天，一方面刷新了中國航天員單次飛行任務(wù)太空駐留時(shí)間的紀(jì)錄；另一方面，長時(shí)間駐守在強(qiáng)輻射、微重力的太空，也給他們的身體帶去了一定的負(fù)擔(dān)，其中就包括輻射引起的疾病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化等。

在他們之前，神十二乘組在太空“出差”了三個(gè)月，返回地球后，恢復(fù)了約半年時(shí)間才能投入到正常的工作生活中，對于刷新駐守太空時(shí)間紀(jì)錄的神十三乘組，恢復(fù)期只會(huì)更長。

然而，人類的身體難以消受的太空，卻為人類開展生命科學(xué)研究提供了便利條件。依托中國空間站和神舟十三號，我國首次建立了空間條件下細(xì)胞的長期培養(yǎng)體系和細(xì)胞模型。利用這樣的體系和培養(yǎng)模型，科研工作者完成了幾項(xiàng)國際領(lǐng)先的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

比如國際首例從人體尿液提取腎上皮細(xì)胞，并通過基因重編程形式轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞，再分化心肌細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)。科學(xué)家們用基因編輯技術(shù)編輯了一個(gè)熒光蛋白，通過熒光蛋白的熒光，實(shí)現(xiàn)了人類歷史上首次觀測失重條件下的心肌細(xì)胞“鈣信號閃爍”過程。

在此基礎(chǔ)上，利用心肌細(xì)胞對重力敏感的特性，根據(jù)航天員在軌實(shí)驗(yàn)觀測，比對心肌細(xì)胞在重力條件下和失重條件下的收縮過程以及收縮特點(diǎn)，更好地研究失重對人類的影響。這可以幫助人們了解失重條件下的心血管變化特征，為心臟病的發(fā)生乃至人體的再生與衰老提供了非常好的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段收官

神舟十三號載人飛船創(chuàng)造了我國載人航天史上多個(gè)首次，比如說首次駐留了六個(gè)月，首次具備了空天救援能力，首位進(jìn)行出艙活動(dòng)的中國女航天員王亞平……作為中國空間站第2次載人飛行任務(wù)，本次任務(wù)同時(shí)也是空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段的收官階段。

神舟十三號的成功返回正標(biāo)志著空間站在關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段畫上圓滿句號。

2021年4月29日，中國空間站任務(wù)首發(fā)飛行器——天和核心艙成功發(fā)射，踏上了探索宇宙的征程。天和核心艙，我國迄今為止研制的最大最復(fù)雜的航天器，不僅要搭載航天員長期駐留，還要在軌開展大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)驗(yàn)證，而這一切都需要充足的電力作為支撐。為此，科技人員為它量身定制了新的太空“翅膀”——柔性太陽電池陣。

相較于傳統(tǒng)太陽電池陣，柔性太陽翼單板厚度不足1mm，單位面積重量僅為傳統(tǒng)太陽電池陣的一半，不僅可以重復(fù)展收，發(fā)電能力也提升了1倍，并且大大延長了航天器的壽命。

除了充足的能源供應(yīng)，在載人環(huán)境控制方面，核心艙配置了再生式生命保障系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了艙內(nèi)氧氣再生、二氧化碳等人體代謝產(chǎn)物的處理和有害氣體的去除，并實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，保障航天員在軌長期駐留，大量減少了氧氣、水等消耗品的上行攜帶量。配置有主動(dòng)溫控流體回路，也就是空調(diào)系統(tǒng)，保證空氣溫度、濕度和儀器設(shè)備工作溫度在適宜范圍內(nèi)，確保駐留的安全性和舒適性。

中國航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師柏林厚在接受采訪時(shí)說：“我們采用再生生保技術(shù)，可以把艙里面收集到冷凝水或者是航天員的尿液循環(huán)利用，把它處理成飲用水。同時(shí)我們會(huì)把它電解成航天員能夠使用的氧氣。這也是我們首次使用。整個(gè)系統(tǒng)一直運(yùn)行得非常好，神十二乘組3個(gè)月的駐留期間，以及神舟十三號乘組6個(gè)月的駐留期間，我們使用的都是再生的資源。”

神舟十三號任務(wù)期間，通過機(jī)械臂輔助艙段轉(zhuǎn)位、手控遙操作等試驗(yàn)，檢驗(yàn)了機(jī)械臂輔助艙段轉(zhuǎn)位的可行性和有效性，驗(yàn)證了空間站艙段轉(zhuǎn)位技術(shù)和機(jī)械臂大負(fù)載操控技術(shù)。

另外，中國的空間站常用的對接口有3個(gè)，由于之前空間站天和核心艙的前向端口已經(jīng)被天舟二號貨運(yùn)飛船對接，后向端口上又連接著天舟三號，神舟十三號飛行任務(wù)只能從徑向進(jìn)行對接。軸向?qū)觾H需要飛船跟空間站保持在一樣的軌道高度上，神舟十三號采取的徑向?qū)泳鸵鼜?fù)雜得多。對接成功之后，神舟十三號的?？匡w行時(shí)間隨之增加至6個(gè)月。

在軌一年間，載人航天工程共完成了5次發(fā)射任務(wù)，在軌驗(yàn)證了7大關(guān)鍵技術(shù)，包括：空間站推進(jìn)劑補(bǔ)加、再生生保、柔性太陽電池翼和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、大型柔性組合體控制、組裝建造、艙外操作、在軌維修。利用任務(wù)間隙，航天員還進(jìn)行了2次“天宮課堂”太空授課，以及一系列別具特色的活動(dòng)，比如在天宮開畫展，在元宵節(jié)彈古箏。

中國空間站將進(jìn)入建造階段

圖源：中國航空

隨著神舟十三乘組的平安返回，中國空間站將迎來一次改頭換面的大改造。

科研人員將對空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證情況進(jìn)行全面評估，結(jié)果滿足要求后，空間站轉(zhuǎn)入建造階段。這一階段將依次發(fā)射天舟四號貨運(yùn)飛船、神舟14載人飛船、實(shí)驗(yàn)艙Ⅰ和實(shí)驗(yàn)艙Ⅱ，以及天舟五號貨運(yùn)飛船和神舟15號載人飛船，共計(jì)六艘航天器，最終完成T字構(gòu)型空間站組合體的建造，整個(gè)組裝建造過程將歷時(shí)約七個(gè)月。

中國空間站建造完成后，將持續(xù)開展航天員駐留以及多領(lǐng)域空間科學(xué)和技術(shù)實(shí)（試）驗(yàn)，艙內(nèi)活動(dòng)空間將超過110立方米，提供6個(gè)睡眠區(qū)和2個(gè)衛(wèi)生區(qū)，可實(shí)現(xiàn)長期3人、短期6人駐留。

據(jù)了解，今年將發(fā)射2個(gè)空間站實(shí)驗(yàn)艙、2艘載人飛船、2艘貨運(yùn)飛船，并將6名航天員送入中國空間站。執(zhí)行空間站建造階段2次載人飛行任務(wù)的航天員乘組已經(jīng)選定，目前已經(jīng)開始任務(wù)訓(xùn)練。

*參考資料：

科技日報(bào)、中國網(wǎng)、中國航天科技集團(tuán)、我們的航天、央視新聞、中國科普博覽等。

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