2023年10月26日11時(shí)14分，載有3名航天員的神舟十七號(hào)載人飛船由長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭成功發(fā)射至預(yù)定軌道，我國(guó)第十二次載人飛行任務(wù)拉開序幕。航天員湯洪波、唐勝杰、江新林將與神舟十六號(hào)乘組進(jìn)行載人航天工程第三次乘組在軌輪換，6名航天員將同時(shí)在軌短期駐留。

神舟十七號(hào)載人飛船發(fā)射升空。本文均為 中國(guó)航天科技集團(tuán) 供圖

澎湃新聞（www.xinlihui.cn）記者從中國(guó)航天科技集團(tuán)八院（以下簡(jiǎn)稱“八院”）獲悉，本次八院承擔(dān)了神舟載人飛船的電源分系統(tǒng)、對(duì)接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)、推進(jìn)艙結(jié)構(gòu)與總裝、測(cè)控通信子系統(tǒng)、總體電路分系統(tǒng)推進(jìn)艙電纜網(wǎng)及三艙配電器等研制任務(wù)。

自航天員楊利偉成功首飛太空20年來(lái)，八院研制的對(duì)接機(jī)構(gòu)已能適應(yīng)從8噸至180噸的各種噸位的對(duì)接目標(biāo)，為航天員進(jìn)入空間站搭建起“太空廊橋”，并創(chuàng)造了與空間站2小時(shí)自主快速交會(huì)對(duì)接這一世界紀(jì)錄。電源分系統(tǒng)開展了100多項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)，研制出近百項(xiàng)新材料、新器件、新技術(shù)，掌握了低軌高壓電源系統(tǒng)核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了航天員在空間站的“用電自由”。

中國(guó)空間站三艙三船組合體示意圖。

升級(jí)版驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將電氣安全間隙增大1倍

空間站作為超大型有人駐留的在軌航天器，具有獨(dú)特的動(dòng)力學(xué)特性。到訪的載人飛船在龐大的多艙段組合體控制下，面臨各種動(dòng)態(tài)變化的力學(xué)特性所產(chǎn)生的載荷，直接影響飛船的可靠性和安全性。神舟載人飛船對(duì)日定向系統(tǒng)有2臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，位于太陽(yáng)電池翼與神舟飛船艙體之間，是驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)電池翼實(shí)現(xiàn)對(duì)日定向的動(dòng)力源，也是艙內(nèi)電能供給唯一通路，被認(rèn)為是整船電能傳輸?shù)摹把屎怼??？臻g站三艙構(gòu)型對(duì)載人飛船驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)形成了復(fù)雜且多變的熱應(yīng)力環(huán)境，對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)軸系的熱匹配性、抗力學(xué)載荷適應(yīng)性、內(nèi)部電傳輸安全性都提出了更高的要求。

在確?？煽啃浴踩缘那疤嵯?，八院研制團(tuán)隊(duì)全面優(yōu)化技術(shù)方案，充分識(shí)別技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)提高機(jī)電驅(qū)動(dòng)能力，增加電氣隔離間隙，優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間。升級(jí)版驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將電氣安全間隙增大了1倍，安全距離的提高，加厚了這座電傳輸通路上重要“關(guān)卡”的城墻，加寬了“護(hù)城河”，大大降低了擊穿、放電等高風(fēng)險(xiǎn)情況發(fā)生的可能。這一系列的優(yōu)化和能力提升，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)改進(jìn)，提高了復(fù)雜的空間環(huán)境綜合效應(yīng)的適應(yīng)能力，確保載人飛船在軌穩(wěn)定運(yùn)行。

活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)承載長(zhǎng)二F運(yùn)載火箭和神舟十七號(hào)載人飛船組合體前往發(fā)射區(qū)。

所有細(xì)節(jié)用數(shù)據(jù)說(shuō)話

神舟十七號(hào)載人飛船將采用自主快速交會(huì)對(duì)接，與90噸級(jí)空間站組合體在前向端口對(duì)接，歷時(shí)約6.5小時(shí)。

至此，異體同構(gòu)周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu)已經(jīng)出色地在軌完成了29次空間交會(huì)對(duì)接和25次分離，產(chǎn)品狀態(tài)穩(wěn)定，工作可靠。載人交會(huì)對(duì)接從44小時(shí)逐漸縮短到8小時(shí)、6.5小時(shí)。每一個(gè)數(shù)據(jù)的增減，都是一次突破，都是中國(guó)航天的一次跨越。

為了確保對(duì)接機(jī)構(gòu)具備在單項(xiàng)極限偏差、組合偏差和隨機(jī)打靶等多種復(fù)雜工況下的捕獲緩沖能力，每個(gè)對(duì)接機(jī)構(gòu)均需要通過(guò)31次捕獲緩沖試驗(yàn)，準(zhǔn)確掌握對(duì)接時(shí)最大軸向沖擊力，對(duì)接環(huán)的六自由度最大位姿偏差等特性參數(shù)。通過(guò)連接分離試驗(yàn)，可精確獲得分離速度的千分之一變化。通過(guò)這些真實(shí)有效的特性參數(shù)，能如實(shí)反映產(chǎn)品內(nèi)在的細(xì)節(jié)是否有變化。

神州飛船與空間站對(duì)接模擬效果圖。

依托大量的成功飛行數(shù)據(jù)，八院研制團(tuán)隊(duì)從分系統(tǒng)級(jí)、單機(jī)級(jí)、部組件級(jí)三個(gè)層次建立了數(shù)據(jù)包絡(luò)分析機(jī)制，上百個(gè)關(guān)鍵參數(shù)建立的數(shù)據(jù)包絡(luò)根據(jù)飛行試驗(yàn)結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整，對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)裝配過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)潛在缺陷，提前采取干預(yù)措施，確保產(chǎn)品最終狀態(tài)過(guò)程可控，萬(wàn)無(wú)一失。

鎘鎳電池開啟謝幕之旅

八院透露，這是神舟飛船使用的最后一批大容量鎘鎳電池。對(duì)于鎘鎳蓄電池這位全程經(jīng)歷載人航天“三步走”階段的神舟飛船“金牌老將”來(lái)說(shuō)，神舟十七號(hào)的成功發(fā)射，是其在中國(guó)航天器領(lǐng)域的收官之戰(zhàn)。

鎘鎳蓄電池的高安全、高可靠特質(zhì)，尤其是其良好的耐過(guò)充、耐過(guò)放性能，非常適合在神舟飛船這種高安全要求的環(huán)境中使用。自1999年神舟一號(hào)發(fā)射以來(lái)，鎘鎳蓄電池已成功為神舟飛船“服務(wù)”16次。神舟一號(hào)到神舟七號(hào)應(yīng)用了65安時(shí)的鎘鎳蓄電池，神舟八號(hào)為了提升整船的供電能力，將電池容量升級(jí)至70安時(shí)。自此之后的9艘神舟飛船，使用的鎘鎳蓄電池依次順利通過(guò)了單船飛行、多個(gè)組合體飛行、空間站建造階段、空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的多次飛行考核，其中最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)當(dāng)屬空間站應(yīng)用與發(fā)展階段。神舟載人飛船?？吭诳臻g站前向或徑向接口，會(huì)遇到嚴(yán)重的遮擋，在接受空間站并網(wǎng)供電的時(shí)候，鎘鎳蓄電池會(huì)面臨“充放電不規(guī)律”或“不充不放長(zhǎng)期擱置”等復(fù)雜情況。而鎘鎳蓄電池固有的“記憶效應(yīng)”，也會(huì)影響其發(fā)揮最大能動(dòng)性。

八院試驗(yàn)隊(duì)在工作中。

八院研制團(tuán)隊(duì)開展了一系列的減記憶效應(yīng)措施研究，采取了一系列在軌控制措施，在神舟十二號(hào)到神舟十五號(hào)的在軌與返回任務(wù)中，鎘鎳蓄電池“表現(xiàn)出色”，目前在軌的神舟十六號(hào)鎘鎳蓄電池也“發(fā)揮穩(wěn)定”。

隨著長(zhǎng)壽命大容量鋰離子電池的安全性得到廣泛驗(yàn)證，載人飛船采用該電池的日程越來(lái)越近。在中國(guó)空間站進(jìn)入常態(tài)化運(yùn)營(yíng)后，神舟飛船后續(xù)將應(yīng)用能量更高的鋰離子蓄電池，進(jìn)一步滿足型號(hào)任務(wù)需求，通過(guò)電源技術(shù)的不斷進(jìn)步，為飛船的正常運(yùn)行持續(xù)提供可靠的保障。