神舟起大漠 逐夢叩蒼穹（科技自立自強·逐夢深空）

4月25日，搭載神舟十八號載人飛船的長征二號F遙十八運載火箭點火發(fā)射。

新華社記者 連 振攝

1月29日，神舟十八號航天員乘組在核心艙模擬器中訓練(資料圖片)。

徐 部攝

4月25日，航天員葉光富(左)、李聰(中)、李廣蘇在出征儀式上。

新華社記者 李 剛攝

2月5日，神舟十八號航天員進行植物授粉(資料圖片)。

徐 部攝

4月25日，搭載神舟十八號載人飛船的長征二號F遙十八運載火箭發(fā)射現(xiàn)場。

本報記者 李思堯攝

4月25日20時59分，搭載神舟十八號載人飛船的長征二號F遙十八運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，約10分鐘后，神舟十八號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道。2024年度我國首次載人發(fā)射任務取得圓滿成功。

這次任務是我國載人航天工程進入空間站應用與發(fā)展階段的第三次載人飛行任務，是工程立項實施以來的第三十二次發(fā)射任務。本次任務具有什么特點?飛船和火箭進行了哪些技術改進?將開展哪些新的空間科學實驗?

主電源儲能電池從鎘鎳電池到鋰離子電池，飛船技術逐步迭代升級

作為航天員實現(xiàn)天地往返的“生命之舟”，神舟系列載人飛船的技術日臻成熟、性能愈發(fā)優(yōu)越。精益求精是航天人堅持的準則。通過技術局部提升，飛船逐步迭代升級，航天員才能持續(xù)“感覺良好”。

電源分系統(tǒng)是神舟飛船眾多分系統(tǒng)中最為關鍵的系統(tǒng)之一。無論是為整船飛行提供電能的主電源、確保航天員安全的應急電源、為返回艙提供電能的返回著陸電源，還是為軌道艙和返回艙提供火工控制能源的火工品電源等，都可以被稱為飛船的“心臟”。

相較于神舟十六號載人飛船和神舟十七號載人飛船，神舟十八號載人飛船的電池容量更大、系統(tǒng)可靠性更高，能更好支持載人飛行任務。據(jù)介紹，在神舟十八號載人飛船上，主電源儲能電池由鎘鎳電池改成了鋰離子電池。

此前，鋰離子電池已成功在中國空間站、貨運飛船等航天器上應用，安全性可靠性已得到廣泛驗證;鋰離子電池的比能量更高、循環(huán)壽命更長、高倍率充電更佳，而且能為整船減重50公斤左右。鋰離子電池的充電方式亦有創(chuàng)新。研發(fā)人員采用了全硬件的充電控制方式，安全冗余采用三重冗余控制方式，每一種均可獨立開展工作且互為備份，相當于為電池安全上了“三重保險”。

神舟飛船還有不少改進之處。神舟十八號載人飛船安裝的儀表控制器應用軟件，發(fā)揮著“智慧助手”的重要作用。飛船各分系統(tǒng)運行時，會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)匯集至數(shù)管分系統(tǒng)。儀表控制器應用軟件能將這些復雜的參數(shù)加以轉換，變成航天員能夠直觀識別和操作的內容，并在儀表上清晰地顯示出來，有助于提高航天員執(zhí)行任務的效率。

長征二號F火箭發(fā)射場流程已由空間站建造初期的49天縮減到30天

有著“神箭”美譽、托舉神舟飛船順利進入太空的長征二號F火箭，也進行了技術優(yōu)化和改進。

中國航天科技集團一院專家表示，目前長征二號F遙十八運載火箭的可靠性評估值，已從0.9896提升至0.9903，安全性評估值達0.99996。看似微小的數(shù)字變動，背后是研發(fā)團隊對火箭更高安全水準的不懈追求。

與長征二號F遙十七運載火箭相比，長征二號F遙十八運載火箭進行了32項技術狀態(tài)改進，涉及火箭產(chǎn)品和地面設備等多個方面。

研制團隊還不斷探索發(fā)射場流程優(yōu)化，切實提升火箭零配組件的生產(chǎn)效率、裝配效率以及測試效率。

例如，在火箭扣罩廠房里，之前操作人員需要乘坐升降車上下移動，在縱向分離面上，自上而下連接解鎖機構，使兩個火箭半罩“合二為一”。啟用新的合罩操作平臺后，操作臺由單層升級為四層，實現(xiàn)了并行操作，合罩時間由12個小時縮短為8個小時，合罩效率提升30%。

如今，長征二號F火箭發(fā)射場流程已由空間站建造初期的49天縮減到30天。

除了飛船與火箭，各分系統(tǒng)都在持續(xù)進行技術優(yōu)化，在細節(jié)上不斷追求完美。

神舟十八號載人飛船順利入軌后，與空間站核心艙實施徑向交會對接。這也是繼神舟十六號載人飛行任務之后，我國在空間站應用與發(fā)展階段第二次實施徑向交會對接，標志著我國自主研發(fā)的空間交會對接制導導航與控制技術的進一步成熟。

交會對接中，由中國航天科工集團自主研制的高精度加速度計組合發(fā)揮著重要作用，它是載人飛船在交會對接階段的專用慣性測量設備，能夠在微重力環(huán)境下精準測量加速度，將飛船在太空中產(chǎn)生的極其微弱加速度轉換為電流信號，并精確“翻譯”成飛船控制系統(tǒng)“聽得懂”的頻率信號，幫助飛船把握速度、位置的毫厘變化，為飛船在軌運行和交會對接提供必需的實時數(shù)據(jù)。

為了打造舒適的艙內環(huán)境，神舟十八號載人飛船上安裝配備了中國電科集團研制的各類傳感器。這些傳感器能夠實時測量各系統(tǒng)內的壓力、溫度、濕度、氣體、生理等信號，以此判斷艙內的環(huán)境參數(shù)并隨時調整，更好保障航天員生理安全和工作任務的順利開展。

我國空間站將構建空間水生生態(tài)系統(tǒng)，開展各具特色的空間科學實驗

本次神舟十八號乘組執(zhí)行任務期間，將開展各具特色的空間科學實驗。

隨神舟十八號載人飛船上行的，包括“空間先進水生生保系統(tǒng)關鍵技術研究”“微重力環(huán)境調控植物干細胞功能和結構的分子網(wǎng)絡研究”“蛋白與核酸共起源及密碼子起源的分子進化研究”“空間用固液復合潤滑材料的設計、界面作用機理及艙外驗證”等4項科學實驗。上行樣品及裝置總重量約35公斤。

中國科學院空間應用工程與技術中心研究員倉懷興介紹了這些空間科學實驗的基本情況。首先，我國空間站內將構建小型水生生態(tài)系統(tǒng)。由中國科學院水生生物研究所、上海技術物理研究所承擔的“空間先進水生生保系統(tǒng)關鍵技術研究”項目，將在軌搭建一個由斑馬魚和金魚藻組成的小型水生生態(tài)系統(tǒng)，研究空間環(huán)境對魚類生長發(fā)育、生態(tài)系統(tǒng)運行與物質循環(huán)的影響。此外，還要解析空間環(huán)境對脊椎動物生長發(fā)育與行為的影響，為空間密閉生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)研究提供理論支撐。

其次，將在太空中探究植物干細胞微重力影響。由中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所和北京大學承擔的“微重力環(huán)境調控植物干細胞功能和結構的分子網(wǎng)絡研究”項目，以模式植物擬南芥的植物莖尖干細胞為研究對象，解析植物在空間微重力環(huán)境中干細胞形態(tài)功能與基因表達的變化，為定向設計適應太空環(huán)境的空間作物提供理論支撐。本項目上行了100余粒擬南芥種子，將在空間站進行為期4周左右的培育生長，后由航天員進行植株采集，并在零下80攝氏度冷凍固定，最后隨神舟飛船返回，交付科學家開展地面研究。

另一方面，還要探尋生命起源的分子密碼。廈門大學等高校院所的科研團隊利用空間站長期微重力環(huán)境，開展“蛋白與核酸共起源及密碼子起源的分子進化研究”項目，從分子水平上探究基本生化反應對微重力環(huán)境的響應特點，將為生命的化學起源中蛋白核酸共起源理論體系提供重要的科學依據(jù)。

此外，還將在太空中進行摩擦學領域的研究。由中國科學院蘭州化學物理研究所承擔的“空間用固液復合潤滑材料的設計、界面作用機理及艙外驗證”項目，設計開發(fā)了有關材料，期望在嚴苛的空間環(huán)境中實現(xiàn)機械運動的“超潤滑”或近零磨損，在科學上揭示潤滑材料在真實空間環(huán)境中的潤滑演變過程和損傷機制等。本項目上行了球盤、軸承摩擦測試樣品和靜態(tài)艙外暴露樣品共20余件，經(jīng)過半年左右的艙外暴露試驗后，會隨神舟飛船返回，并交付科學家進行地面研究。