6月5日,长征二号F遥十四运载火箭将神舟十四号航天员乘组顺利送入太空。这是中国航天员第九次太空远征,也是中国空间站建造阶段的首次载人飞行。
作为中国空间站建造的关键一战,3名航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲在轨期间经历的飞行工况极为复杂。他们要将空间站由单舱组建成三舱三船构型,首次进驻问天和梦天实验舱,首次利用气闸舱和小臂进行出舱工作,并开展大小臂的联合操作,同时还要完成3个实验舱大量的科学实验,开展科普和公益活动等。
在这个过程中,他们的各项任务安排得满满当当,面对的困难更多、挑战更大,这也让他们收获了“劳模”乘组的称号。
12月4日晚,他们成功返回东风着陆场,结束了在轨6个月的太空之旅。
熟悉环境,日常维护“太空家园”
6月5日晚,3名航天员依次进入中国空间站天和核心舱,他们将在1个月的时间内快速适应太空失重生活,尽快熟悉环境,对“太空家园”进行日常的维护与维修,并按照飞行手册和地面指令,有计划、有步骤地把各项任务完成好,为后续机械臂操作、出舱活动、舱段转移等工作做好充分准备。
首先是要建立载人环境,将核心舱组合体设置为有人状态,对通风净化、再生生保和水循环处理相关设备和产品进行设置。
3名航天员分别进行了水样、空气、表面微生物测试,这是因为在“太空家园”里,部分微生物可能对航天员的健康产生影响,甚至会带有腐蚀性,对各种设备造成污染和破坏。因此需要定期对微生物进行监测,保证航天员在轨生活环境的安全与舒适。
通过核心舱的摄像镜头可以看到,航天员们安装并测试了二氧化碳还原装置。二氧化碳还原装置可以实现航天员在轨二氧化碳的还原再生,进一步提高在轨氧气的物质循环闭合度。
其次要进行物资整理与转移。在核心舱中,大包小裹的“快递”堆得满满当当,航天员们忙不迭地拆分和使用。他们在本次任务中,正式启用了物资管理系统,能够从整体上对整站的物资进行归类和梳理,提高空间站的管理水平,帮助航天员们腾出更多精力专注于在轨科学实验等工作。
最后要陆续开展科学实验、进行舱外航天服巡检测试等工作。3名航天员每周工作6天,在各种工作、任务多线并行的情况下,定期对航天员进行身体检查的工作也必不可少。
检查柜里有十几件医疗设备,航天员们进行定期体检,包括超声检查和全血细胞计数等。对于他们来说,采血、互做心脏超声、腹部超声及超声功能影像评估等常规的检查已经是驾轻就熟。
除了基础的“体检项目”,医疗救护在轨训练也必不可少。载人航天活动的一切设计和操作规程都以保证航天员身体健康和生命安全为中心,除了地面训练以外,航天员们在轨期间也需要保持训练,以应对各种各样的突发情况。
配齐“新居”,开展空间科学实验
7月25日,问天实验舱与天和核心舱成功对接,航天员们的“太空之家”正式升级扩建。第二天,“神十四”乘组成功开启实验舱舱门,正式进入“新居”。
中国载人航天工程空间站系统总设计师、中国工程院院士杨宏介绍,问天实验舱是航天员主要的生活和工作舱段,配置有3个睡眠区、1个卫生区以及厨房等设施,可与天和核心舱一起支持两艘载人飞船轮换期间6名航天员的生活保障。
“问天实验舱内的航天员睡眠区比核心舱的更为宽敞,舷窗也进行了改进设计,宜居性进一步提高。”航天科技集团五院总体设计部总体室主任王为介绍,待问天实验舱各项载人环境设置完毕后,神舟十四号航天员乘组会从“天和”搬到“问天”,抢先在新床铺体验一番。
从整体来看,进驻状态设置持续了约2周时间。在此期间,3名航天员进行载人环境的建立,包括对环控生保系统、卫生区、睡眠区、太空厨房进行设置,同时完成问天实验舱搭载的科学实验机柜解锁、功能检测、设备安装、物资整理等工作。
形成两舱构型后,航天员的工作生活安排也会发生相应的变化。在生活上,他们拥有了更大的活动空间与更多的锻炼设备;在工作上,增加了问天实验舱的日常站务管理及舱内科学实验等任务安排。
在进驻问天实验舱后,航天员除了对舱内环境定期进行维护外,还持续开展了包括空间材料研究、高等植物培养等空间科学实(试)验项目。
他们利用科学手套箱、生命生态实验柜、生物技术实验柜和变重力实验柜等设施设备,不断产出更多科学成果。例如,长势喜人的拟南芥、水稻和生菜为“太空家园”带来了勃勃生机。
10月31日,在太空值守了150多天的神舟十四号乘组终于迎来了组成中国空间站“T”字基本构型组合体的最后一个舱段:梦天实验舱。他们将进一步对“太空家园”进行升级扩建,从最初的一居室变三居室,航天员陈冬不禁感叹道:“我们的家变宽敞了。”
进入梦天实验舱后,他们完成了货包整理、设备安装等工作,建立载人环境,解锁各类工作设备,并进行工作区的设备安装。随着三舱“T”字基本构型组装建造完成,空间站组合体实现了控制、能源、信息、环境等功能的并网管理,支持开展更大规模的空间研究实验和新技术试验。
“神舟十四号乘组飞行任务期间的一项重要任务,就是要全面完成以天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱为基本构型的天宫空间站建造,建成国家太空实验室。”中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强介绍,问天实验舱主要面向空间生命科学研究,梦天实验舱主要面向微重力科学研究。
刷新出舱纪录,
在空间站架起一座“天桥”
出舱活动是航天员在轨期间的一项重要任务安排。自入驻“太空家园”以来,神舟十四号乘组完成了3次出舱任务。
9月1日,他们首次出舱。这是他们首次从问天实验舱气闸舱出舱、由小机械臂辅助实施的出舱活动。
其间,天地间周密协同、舱内外密切配合,先后完成了问天舱扩展泵组安装、问天舱全景相机抬升、舱外自主应急返回验证等任务,全过程顺利圆满,检验了航天员与小机械臂协同工作的能力,验证了问天实验舱气闸舱和出舱活动相关支持设备的功能性能。
9月17日,他们第二次出舱,两次出舱间隔仅半个月,毫无疑问,这对航天员和舱外航天服而言,都是新的挑战和突破。因为出舱活动需要由航天员与地面科研人员紧密协作配合,有些特殊任务还需要调整空间站姿态,并考虑太阳光照、天地通信技术等条件,因此频繁出舱对航天员和科研人员都是重大考验。
在航天员出舱过程中,地面的出舱专业支持小组会通过语音随时指导他们的活动。什么时候运动到什么位置,什么时候开舱门,什么时候出去,怎样登上机械臂,怎样取工具,怎样操作……
出舱活动对航天员体力消耗很大,频繁出舱更是对航天员的身体素质有着极高的要求,失重环境下控制身体活动不便,航天员双脚发力困难,主要靠双手抓物,谨慎移动。因此地面要做好各种各样可能发生的故障、各种可能发生的意外预案。
3名航天员在紧张忙碌了170多天后,进行了第三次出舱活动。11月17日,他们首先完成了天和核心舱与问天实验舱舱间连接装置、天和核心舱与梦天实验舱舱间连接装置安装,搭建起一座三舱间舱外行走的“天桥”。
航天员蔡旭哲通过“天桥”实现了首次跨舱段舱外行走,完成了问天实验舱全景相机A抬升和小机械臂助力手柄安装等任务。
“这是空间站‘T’字构型在轨组装完成后的首次出舱任务,航天员出舱活动的范围已经由单舱扩展到三舱。”航天科技集团五院总体设计部空间站系统总体副主任设计师李学东介绍。
“双舟”伴宫阙,六君会天宫
11月29日晚9点,为了迎接“神十五”乘组,3名航天员正在进行着最后的任务准备,期待着迎接战友的到来。
地面上,神舟十五号载人飞船已经在发射塔架就位,神舟十五号航天员乘组已蓄势待发。所有人都期待着他们今晚的相会。
11月30日,在载人飞船与空间站组合体成功实现自主快速交会对接后,神舟十五号航天员乘组从飞船返回舱进入轨道舱。完成各项准备后,期盼已久的神舟十四号航天员乘组顺利打开“家门”,神舟十五号航天员乘组费俊龙、邓清明和张陆“到家”。
“神舟十五号,中国‘太空家园’的大门已经为你们打开。”神舟十四号乘组指令长陈冬打开节点舱舱门后,激动地说。
在节点舱,两乘组的指令长率先会面,陈冬与费俊龙先是握手,随后紧紧拥抱,“你们终于来了!”陈冬说。
邓清明、张陆也陆续走进“家门”,与在问天实验舱内等待的刘洋、蔡旭哲握手拥抱。
6名中国航天员在问天实验舱内顺利会师,并一起在中国人自己的“太空家园”里留下了一张足以载入史册的太空合影,合影时他们一同喊道:“中国空间站,永远值得期待!”
此后,“神十五”和“神十四”两个乘组在交叉驻留5天,完成了我国载人航天工程历史上第一次在轨交接。“神十四“乘组指令长陈冬将中国空间站钥匙郑重交给了“神十五”乘组指令长费俊龙。
在地面科技人员的配合下,神舟十四号航天员乘组还完成了空间站组合体状态设置、实验数据整理下传、留轨物资清理转运等撤离前各项工作,与神舟十五号航天员挥手告别。
12月4日,在阔别地球183天后,神舟十四号载人飞船在东风着陆场安全返回,航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲健康出舱。
工作休闲两相宜,每一天都精彩
回顾3名航天员的太空之旅,虽然忙碌,但却充实。
他们在轨锻炼、定期体检,保持良好的身体状态。除了在轨科学实验等工作,航天员们每天还要进行锻炼。空间站内专门配备了太空自行车、拉力带、握力器、腕力球、太空跑台等。他们每天至少要保持2小时的在轨有氧运动训练,以有效维持长期飞行下心血管系统功能的稳定。
他们从天地差异中感知宇宙的奥秘、体验探索的乐趣。10月12日,“天宫课堂”第三课在中国空间站开讲。3名新晋“太空教师”为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。他们在轨介绍和展示了中国空间站问天实验舱工作生活场景,演示微重力环境下毛细效应、水球变“懒”等实验,并与地面课堂进行互动交流。
他们在“太空之家”收录了星星的光芒,刻画了月亮的轮廓。无论上天几回,欣赏宇宙壮观神奇的景色都是航天员乘组在轨休闲娱乐时的“必选项”,航天员蔡旭哲就在工作之余,尽情领略太空美景,拍一拍美丽的地球和伟大的祖国、看一看长江和黄河、找一找亲爱的家乡,然后分享给大家。
他们还在太空中赏中秋、迎国庆,领略更多太空美景。9月11日,农历八月十六陈冬记录下了空间站看到的月亮。为了让他们在中国空间站更好地度过中秋,航天员地面支持团队在几个月前,就精心准备了中秋食品大礼包。除此之外,航天员也展示了“拿手好菜”,首次享用了自己在太空种植的蔬菜。
总之,太空之旅并非全是工作,航天员们在工作之余也有机会放松一下,开展丰富多样的休闲娱乐活动。正如他们所言,“每一天都非常精彩,每一刻都值得铭记。”(邓雨楠)