2022年11月29日晚，中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心夜空如洗、星月璀璨。隨著0號指揮員下達(dá)點(diǎn)火口令，搭載著神舟十五號載人飛船及航天員費(fèi)俊龍、鄧清明、張陸的長征二號F運(yùn)載火箭一飛沖天，奔向太空。數(shù)小時后，飛船與已形成“T”字基本構(gòu)型的空間站組合體前向交會對接成功，神舟十五號、神舟十四號航天員乘組在空間站勝利“會師”。我國首次實(shí)現(xiàn)空間站6個型號艙段組合體結(jié)構(gòu)和6名航天員同時在軌駐留的“太空會師”。
首次實(shí)現(xiàn)兩艘載人飛船�？考俺私M輪換
隨著神舟十五號成功�？恐袊臻g站母港，新入駐的航天員乘組將首先與神舟十四號航天員乘組在軌交接，之后將在6個月的“出差”時間里，繼續(xù)驗證空間站任務(wù)航天員長期在軌駐留能力。而此時的中國空間站，也將以“三艙、三船”，即6艙段“T”字組合體結(jié)構(gòu)的獨(dú)特造型，向全世界展現(xiàn)中國航天的風(fēng)采與實(shí)力。
兩艘神舟載人飛船同時�？靠臻g站期間，神舟十五號�？吭诳臻g站節(jié)點(diǎn)艙前向?qū)涌�，神舟十四號停靠在空間站節(jié)點(diǎn)艙徑向?qū)涌�，兩艘飛船同時與空間站進(jìn)行信息代傳、通風(fēng)換熱、并網(wǎng)供電等。乘組輪換期間，空間站將通過不同的對接總線代傳兩船遙測，確保兩艘載人飛船信息傳輸?shù)奈ㄒ恍院驼_性。空間站系統(tǒng)將同時向兩艘載人飛船進(jìn)行通風(fēng)熱支持，送風(fēng)量根據(jù)兩船不同熱環(huán)境進(jìn)行合理分配，且可根據(jù)需求進(jìn)行分檔調(diào)節(jié)。同時，任務(wù)針對兩船同時�？康那闆r制定了協(xié)調(diào)匹配的緊急撤離策略，全力確保航天員生命安全。
全面提高載人航天器研制能力
作為航天員實(shí)現(xiàn)天地往返的“生命之舟”，神舟系列載人飛船由軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙構(gòu)成，共有14個分系統(tǒng)，是我國對可靠性、安全性要求最嚴(yán)苛的航天器。
為適應(yīng)空間站任務(wù)階段1年2發(fā)、滾動待命的高密度任務(wù)需求，空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證及建造階段發(fā)射的神舟十二號至神舟十五號4艘載人飛船采用了組批研制模式，這也是我國首批批產(chǎn)的神舟飛船。其硬件研制過程采用信息化手段和工具組批生產(chǎn)，由過去單件研制方式改為通過生產(chǎn)線方式快速高效生產(chǎn)、降低成本。此外，軟件方案也得到了持續(xù)優(yōu)化，在確保航天員安全、飛船可靠的情況下一步步趕超國際先進(jìn)水平。
為圓滿完成工程任務(wù)，神舟載人飛船研制團(tuán)隊結(jié)合載人航天器任務(wù)特點(diǎn)，充分發(fā)掘現(xiàn)有研試體系潛力，將技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新貫穿于整個空間站運(yùn)行與發(fā)展工作中，不斷推動載人航天器研制模式轉(zhuǎn)型。團(tuán)隊通過制定批產(chǎn)規(guī)范、設(shè)計通用文件體系、建立批產(chǎn)基線和技術(shù)狀態(tài)管理模式、制定滾動備份策略等方法，建立了系統(tǒng)級批產(chǎn)設(shè)計與研制體系。不僅如此，通過驗證項目優(yōu)化、串行改并行優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)接口項目優(yōu)化、試驗工況優(yōu)化、自動化測試和遠(yuǎn)程測試優(yōu)化、集中—分布式飛控等多項手段，團(tuán)隊全面實(shí)現(xiàn)了覆蓋產(chǎn)品研制過程、AIT(總裝、集成、測試)、發(fā)射嘗飛控等全流程的批產(chǎn)技術(shù)流程優(yōu)化，大大提高了飛船研制效率和效益。載人飛船出廠前的研制流程由17個月減少至14個月，發(fā)射場測發(fā)流程由59天優(yōu)化至46天。
“大腦”進(jìn)化實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制
神舟十五號的安全到“站”，標(biāo)志著空間站首次建成了3艙3船最大構(gòu)型，在整個任務(wù)實(shí)施過程中，制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)(GNC系統(tǒng))發(fā)揮著大腦般的關(guān)鍵作用。
GNC系統(tǒng)是神舟載人飛船的核心分系統(tǒng)，從飛船發(fā)射時的應(yīng)急救生，到飛行過程中的姿態(tài)與軌道控制、帆板控制，再到與空間站全自主的交會對接，以及繞飛、人控操作、返回地球等，均由GNC系統(tǒng)進(jìn)行控制。自神舟十二號飛船開始，GNC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了跨越式升級：GNC系統(tǒng)的大腦控制計算機(jī)軟件由匯編語言升級到了C語言；交會對接方面，在遠(yuǎn)距離段增加了全自主的遠(yuǎn)程導(dǎo)引，中近距離段增加了中瞄點(diǎn)和徑向交會對接；在返回階段，制導(dǎo)方式由以前的標(biāo)準(zhǔn)彈道方式升級為自適應(yīng)預(yù)測制導(dǎo)方式。
此次神舟十五號任務(wù)進(jìn)一步驗證了GNC系統(tǒng)在空間站最復(fù)雜構(gòu)型對交會對接羽流影響較大且各種敏感器遮擋較大情況下的自適應(yīng)控制能力，以及驗證了兩艘飛船同時在“站”時的信息合理分配利用能力，為下一階段空間站的長期運(yùn)營打下良好基矗中國航天科技集團(tuán)五院502所神舟飛船研制人員張昊表示：“從飛行驗證的結(jié)果看，首批批產(chǎn)神舟飛船的GNC系統(tǒng)表現(xiàn)優(yōu)異，在軌狀態(tài)符合設(shè)計預(yù)期，為后續(xù)面向空間站運(yùn)營投產(chǎn)的第二批批產(chǎn)飛船創(chuàng)造了良好條件。”(科技日報)
