神舟二十一号飞船成功发射,这已经是中国成功发射的第十艘载人飞船了,神舟二十一号由原神舟十五号任务的三号张陆担任指令长,搭配武飞和张洪章两位“新人”。
其中武飞是第三批航天员,神舟二十一号任务也是他执行的飞天任务中的首飞。
张洪章则是第三批航天员中,以载荷专家身份入选的,负责空间科学实验和技术试验项目。
值得一提的事,张洪章将在执行神舟二十一号载人航天任务的同时,还将在太空开展锂离子电池等关键科研项目的测试。这将会是第一位有储能专家在中国空间站里开展专项研究。此次任务将为张洪章主导的“锂离子电池电化学光学原位研究”项目提供理论支撑,也将首次在太空环境下验证高比能量电池在太空条件下的性能演化规则。
要知道,张洪章团队研发的耐低温锂离子电池,已经实现了在零下40度环境中的稳定充放电,全钒液流电池非氟离子传导膜性能超越国际标杆Nafion115膜。相信张洪章的太空6个月试验,会对他后期的研究有相当的帮助。
这项试验将会聚焦在太空微重力环境下,锂离子电池的电解液分布,以及电极界面反应的关键参数,通过光学原位监控设备来采集实时数据。人们肯定会对研究成果的应用更为好奇。千辛万苦取得了试验数据,这种数据能对生活有什么用处呢?
这一点也很明确,那就是直接应用在空间站的电源系统优化,并为月球基地、深空探测的储能装置提供必要的数据依据。同时,除了这项核心项目之外,张洪章的研究还不仅限于对锂离子的研究上,同时他还会参与到空间站的轨智能算力的平台实验,航天医学等100多项跨学科试验中。
张洪章也是继神舟十六号桂海潮之后,第二位进入太空的载荷专家。对此,张洪章的学生们也非常激动,因为他们已经与自己的博士生导师超半年没见面,因为他们的导师“上天”了。
按照计划,神舟二十一号乘组将在轨驻留约六个月,这和之前的神舟任务周期相近,也与国际空间站宇航员乘组的轮换节奏相当。那为什么是半年呢?其实这背后有一笔经济账和安全账。
神舟飞船本身造价不菲,发射成本也高,适当延长在轨时间,能充分发挥飞船价值,分摊制造与发射成本。但时间也不是越长越好。太空环境极其恶劣,强辐射、微小颗粒和碎片威胁始终存在。飞行时间拉长,飞船的安全风险也会逐渐上升。以现有经验看,半年周期内,安全性是有充分保障的。
此外,长期失重对航天员身体也是巨大考验。在失重环境下,人体会出现一系列生理变化,甚至可能患上“太空病”。因此,综合各方因素,目前国内外大多把航天员在轨轮换周期定为半年左右,每年进行两次交接。
另外,从神舟二十一号飞船开始,从发射到对接空间站,从之间的6.5小时,进一步压缩到仅需3.5小时。这个时间是什么水平?
我们和美国与俄罗斯比较一下。我们的3.5小时,比起美国载人龙飞船的28小时,我们快了不少;但和俄罗斯联盟号飞船最短3个多小时相比,似乎又慢了一些。
于是有网友发问:是不是我们技术不如俄罗斯?
其实不然。交会对接时间受多种因素影响,包括空间站轨道、发射场位置等。美国龙飞船虽然耗时较长,并不代表其技术落后。从技术能力上讲,中国早已掌握快速交会对接技术。此前天舟五号货运飞船就曾实现2小时快速交会对接,比俄罗斯联盟号还快。
那为什么神舟载人飞船不采用更快的2小时方案,而是坚持3.5小时呢?答案很简单:安全第一。
货运飞船和载人飞船相比,载人飞船对安全的要求更高。像是天舟飞船最快2小时的快速对接方案,对于入轨精度和姿态控制都有着严格的要求,比如减少中途停泊点,压缩绕飞的圈数等等,这些措施都能大幅压缩时间成本,但同时也都增加了任务的风险和难度系数。
所以,神舟二十号选择3.5小时对接方案,而不选择2小时快速对接直接破俄罗斯的记录,并不是技术不够,而是出于对航天员安全的最大保障。在探索太空的征程中,稳健比速度更重要,安全比快捷更可贵。中国航天用一次次成功证明:我们不是不能快,而是选择更稳妥的方式,护送我们的航天员平安“到家”。
正如一位航天专家所说:“太空之路,从来没有捷径。每一步踏实,才能走得更远。”