“兵馬未動，糧草先行”天舟三號滿載物資“翹首以盼”
“兵馬未動，糧草先行。”神舟十三號乘組要在軌駐留6個月，為此，在神舟十三號發射一個月前，“快遞小哥”天舟三號貨運飛船就滿載物資，發往太空。
在太空中生活，航天員最離不開的物資當屬氣瓶。太空環境接近真空，而氣瓶能為空間站中的航天員提供適宜的大氣環境。
“可別小看了這個氣瓶，它是用特種複合材料製成的，可以充至300倍大氣壓力，這樣充一瓶氧氣就能供航天員使用很長時間。”中國航天科技集團一院火箭總體設計師錢航說。
除了空氣，在空間站長期生活，水資源也必不可少。這次，天舟三號帶了多組“水囊”包裝的水箱。這種包裝材料輕質、柔軟，不僅可以保證飲水安全，在飲水用盡後，還更方便收納。
這些貨物中，最“金貴”的還要數重達90多千克的艙外航天服，能為航天員提供太空中生存所需的供氧、調溫、輻射防護等。值得一提的是，天舟三號還特別為女航天員王亞平準備了女性服裝、衛生用品和化妝品。
天舟三號
除了以上特殊貨物，天舟三號隨身攜帶的其他貨物都採用標準化、型譜化的貨包裝載。這些貨包不僅具有良好的力學承載效能，還有抗菌、防黴、阻礙燃燒、無有害氣體揮發等特點。
從顛簸震動到舒適加倍航天員火箭“專列”再升級
神舟十三號發射升空，伴隨著巨大的火箭尾焰和轟鳴聲，從直播畫面中看到，3名航天員的神情似乎與在地面無異，也沒有明顯的搖晃。
與之形成鮮明對比，在神舟五號載人飛行任務中，當火箭飛行到三四十千米的高度時，火箭和飛船發生了急劇抖動，產生共振，讓楊利偉承受了極大的不適。後來，楊利偉在《太空一日》中回憶了那“難以承受的26秒”：“痛苦的感覺越來越強烈，五臟六腑似乎都要碎了。我幾乎難以承受，覺得自己快不行了。”
這個讓人很不舒服的共振曾是一個世界級航天發射難題。早在20世紀60年代，美國發射大力神火箭過程中，就出現過持續30秒的振動；法國火箭也曾出現過類似問題，影響了搭載衛星的壽命。
如何讓這26秒不再“難以承受”？試驗人員經過測算分析，認為“病根”可能出在氧化劑上：當氧化劑中燃料的振動頻率和火箭結構的振動頻率接近時，很可能發生結構與液體耦合的發散振動。經過試驗分析，結論印證了此前的推測：問題出在火箭的POGO振動（縱向耦合振動）上。
找到問題根源後，長二F火箭研製團隊著手改進火箭效能。首先，研製人員透過減少火箭助推器蓄壓器上的膜盒，減小振動量級和時間，但振動問題仍未完全解決。研製團隊再次最佳化設計，將助推器蓄壓器改為變能量蓄壓器。這個裝置能夠吸收燃料振動時產生的能量，改變燃料的振動頻率。燃料的振動頻率和火箭結構的振動頻率不再接近，火箭因此就不會產生POGO振動。
逃逸系統安全可靠為“生命之舟”保駕護航
與其他型號火箭不同，長二F火箭頂部有一根瘦長的“避雷針”——逃逸系統。假如火箭突發意外情況，逃逸飛行器會像“拔蘿蔔”一樣帶著返回艙飛離故障火箭。但開傘過程中，返回艙會受到地面低空風的極大影響。
長二F火箭頂部安裝有逃逸系統
此前，逃逸飛行器只能往一個固定的方向逃逸，存在安全風險。“如果逃逸飛行器只能向東逃逸，正好這時地面吹來一股向西的風，這樣，返回艙處於開傘狀態時，很可能又被吹回到故障火箭附近，航天員就會陷入危險。”長二F火箭副總師劉烽說。
為確保航天員安全，研製人員對長二F火箭逃逸安控體制進行改進，提高了保密安全效能和抗干擾性能。研製人員在現有控制逃逸發動機的基礎上，新增發動機點火功能，使逃逸飛行器可以向垂直於地面風的方向逃逸，更加安全、靈活。
比如，地面刮的是南北風，現在逃逸能力提升了，可以提前選擇與南北風垂直的方向逃逸，避開地面風。逃逸系統改進後，長二F火箭的安全性指標評估值達到0.999 96的國際先進水平，即發射10萬次，才會有4次逃逸失敗。
“原材料是用在逃逸發動機上的關鍵組分，組分雖小，作用卻很大，可以保證配方的穩定性和可靠性，這就要求我們精益求精，確保原材料生產質量萬無一失。”航天四院42所的研製人員說。從神舟一號到神舟十三號，航天四院42所提供的逃逸系統發動機動力源均圓滿完成任務。
中國空間站核心艙
飛船艙體密封件100%合格率保證航天員的生命安全
作為飛船內空氣環境和航天員生命安全的“保護神”，航天四院42所研製的飛船艙體密封件是飛船艙體結構密封的關鍵部件。
自1999年神舟系列載人飛船飛行以來，航天四院42所已為飛船總體單位提供萬餘件密封件，一次性檢驗合格率均為100%。雖然是“成熟產品”，但是航天四院42所的研發人員知道，“必須精益求精、100%完美，才能保證航天員的生命安全”。
由於太空條件極其苛刻，長期在軌工作對空間站動、靜結構與機構的密封件使用壽命和效能都提出了更高要求，這些密封件產品誤差不能超過0.01毫米，相當於一根頭髮絲1/5的精度。“哪怕是一個細小的零部件，都關乎航天員的生命安全，容不得半點馬虎。”密封件研製負責人之一王凡說。
空間站各艙體是獨立的“房間”，艙門是連線和隔離空間站各艙體的重要機構，頻繁關閉艙門，要求艙門密封件既要嚴絲合縫，更要經久耐用，對艙門密封件的密封效能和耐久性提出了極高要求。
密封材料對空間環境下的使用效能有著嚴苛的考核，一個艙門密封材料就有低溫、老化、撕裂強度、氣味、防黴等考核指標近20項。王凡和同事們一起，對標各項指標穩紮穩打、步步為營，研製的產品成功經受了地面8萬次的疲勞試驗，並透過多重環境試驗，滿足在軌長壽命要求。
與此同時，在王凡看來，出艙活動時艙外航天服活動關節的靈活性顯得尤其重要，航天四院42所還承擔了艙外航天服上連線處密封件的研製與生產。“我們的航天服連線處密封件，能夠耐受空間環境的考驗，確保密封嚴絲合縫、航天服關節靈活自如、空間環境適應性良好，各項空間環境耐受效能均達到國外同類材料水平，滿足空間飛行器衛生學標準。”王凡介紹。
“萬里穿針”再次上演徑向對接首次太空驗證
神舟十三號載人飛船採用自主快速交會對接模式，成功對接於天和核心艙徑向埠，徑向對接技術首次得到太空驗證。
專家解釋，所謂“徑向對接”，就是指航天器從空間站組合體的下方垂直向上對接。在這之前，我國在太空進行的飛船交會對接都是水平方向的，包括前方交會和後方交會。
專家表示，徑向交會技術難度極大，我國此前還未在太空中進行過驗證。在太空中的對接是“萬里穿針”的難度。從神舟十二號開始，我國的載人飛船新增了自主快速交會對接、徑向交會對接和180天在軌停靠能力。在太空中“相遇”後，兩個航天器會在空間軌道上合併在結構上連成一個整體，這是載人航天活動的三大基本技術之一，是實現空間站和空間運輸系統的裝配、回收、補給、維修、航天員交換及營救等在軌服務的先決條件。
在神舟十二號之前，神舟飛船及航天員已經掌握了自動交會對接和手動交會對接技術。神舟十三號為什麼要採用徑向對接的方式？
專家介紹，神舟十三號之所以選擇徑向對接的方式與天和核心艙進行對接，是因為空間站介面有限，在前後對接上後，徑向對接就成為一種選擇，可以充Yrb4bXfFjjSLNgVyRuPzvA==分利用核心艙下的空間，不僅有節約燃料的考慮，還可以為2021年已經“安排上了”的實驗艙發射和搭建作準備。“雖然是‘萬里穿針’，但一定會越‘穿’越熟練。這一次交會對接的時間縮短到6.5小時就是個明證。”專家表示。
根據發射日程，大約在2021年底，我國將要發射太空實驗艙。屆時，“丁”字形的實驗艙組合，將在搭建時也用上徑向對接技術。空間站核心艙的對介面也不會完全在同一個水平方向上，因此，徑向對接是航天器必須要掌握的一項對接技術。
創新綜合測試模式完成“神舟築夢”密碼
在神舟飛船試驗隊中，透過創新變革帶來效率提升的例子很多，綜合測試就是其中的典型代表。
綜合測試是指從總裝到發射對整船工作進行資料判讀，確保每一個時間節點都達到相應的狀態。“如果達不到，可能會觸發故障機制，嚴重時甚至中止發射。”神舟飛船綜合測試主任設計師刁偉鶴說。
當前，神舟飛船的高密度發射對綜合測試的專業能力提出了較高要求。靠人海戰術去拼顯然不可取，再說，哪來這麼多測試人員？
經過幾年探索，“神舟”團隊找到一種新的測試模式。神舟十二號飛船電測之前，研製團隊把所有分系統相關人員召集過來，專門花了4個月時間對6 000多個引數進行了判據的設計、推演和驗證。不僅驗證了正常資料，還透過“釣魚執法”人為製造了一些故障資料，結果被一一識破。
累計1 800多個小時的驗證，最終打消了各方的疑慮。“不會漏判、不會錯判，因為每一條我們都做了驗證。”刁偉鶴說。
新模式變革帶來的效益非常顯著。完成一艘飛船的綜合測試，神舟十一號需要40人，神舟十二號是30人，到了神舟十三號僅需20人。時間也壓縮了，神舟十一號是70天，神舟十二號任務時兩艘船僅需70天，神舟十三號任務時兩艘船進一步壓縮到45天。
刁偉鶴說：“在自動化判讀上，我們追求‘一勞永逸’，因為我們面對的是空間站10年運營的考驗。同時我也相信，別的型號不會有這麼大的驅動力。”
神舟飛船的每一次發射升空都是全國人民關注的焦點。隨著中國空間站建造任務的推進，“神舟”團隊面臨空前的考驗，他們正以最大的努力、最積極的思考、最主動的行為、最廣泛的智慧去推動航天製造業的變革。
或許，這才是這支隊伍能夠接下一個個難如登天的任務、順利完成中華民族“神舟築夢”的密碼。
