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

神舟十七號載人飛船發(fā)射升空。本文均為 中國航天科技集團 供圖

澎湃新聞（www.school126.cn）記者從中國航天科技集團八院（以下簡稱“八院”）獲悉，本次八院承擔了神舟載人飛船的電源分系統(tǒng)、對接機構分系統(tǒng)、推進艙結構與總裝、測控通信子系統(tǒng)、總體電路分系統(tǒng)推進艙電纜網(wǎng)及三艙配電器等研制任務。

自航天員楊利偉成功首飛太空20年來，八院研制的對接機構已能適應從8噸至180噸的各種噸位的對接目標，為航天員進入空間站搭建起“太空廊橋”，并創(chuàng)造了與空間站2小時自主快速交會對接這一世界紀錄。電源分系統(tǒng)開展了100多項技術攻關，研制出近百項新材料、新器件、新技術，掌握了低軌高壓電源系統(tǒng)核心技術，實現(xiàn)了航天員在空間站的“用電自由”。

中國空間站三艙三船組合體示意圖。

升級版驅動機構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，具有獨特的動力學特性。到訪的載人飛船在龐大的多艙段組合體控制下，面臨各種動態(tài)變化的力學特性所產(chǎn)生的載荷，直接影響飛船的可靠性和安全性。神舟載人飛船對日定向系統(tǒng)有2臺驅動機構，位于太陽電池翼與神舟飛船艙體之間，是驅動太陽電池翼實現(xiàn)對日定向的動力源，也是艙內(nèi)電能供給唯一通路，被認為是整船電能傳輸?shù)摹把屎怼??？臻g站三艙構型對載人飛船驅動機構形成了復雜且多變的熱應力環(huán)境，對驅動機構軸系的熱匹配性、抗力學載荷適應性、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?，八院研制團隊全面優(yōu)化技術方案，充分識別技術風險，通過提高機電驅動能力，增加電氣隔離間隙，優(yōu)化內(nèi)部結構空間。升級版驅動機構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“關卡”的城墻，加寬了“護城河”，大大降低了擊穿、放電等高風險情況發(fā)生的可能。這一系列的優(yōu)化和能力提升，實現(xiàn)了技術改進，提高了復雜的空間環(huán)境綜合效應的適應能力，確保載人飛船在軌穩(wěn)定運行。

活動發(fā)射平臺承載長二F運載火箭和神舟十七號載人飛船組合體前往發(fā)射區(qū)。

所有細節(jié)用數(shù)據(jù)說話

神舟十七號載人飛船將采用自主快速交會對接，與90噸級空間站組合體在前向端口對接，歷時約6.5小時。

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

為了確保對接機構具備在單項極限偏差、組合偏差和隨機打靶等多種復雜工況下的捕獲緩沖能力，每個對接機構均需要通過31次捕獲緩沖試驗，準確掌握對接時最大軸向沖擊力，對接環(huán)的六自由度最大位姿偏差等特性參數(shù)。通過連接分離試驗，可精確獲得分離速度的千分之一變化。通過這些真實有效的特性參數(shù)，能如實反映產(chǎn)品內(nèi)在的細節(jié)是否有變化。

神州飛船與空間站對接模擬效果圖。

依托大量的成功飛行數(shù)據(jù)，八院研制團隊從分系統(tǒng)級、單機級、部組件級三個層次建立了數(shù)據(jù)包絡分析機制，上百個關鍵參數(shù)建立的數(shù)據(jù)包絡根據(jù)飛行試驗結果動態(tài)調整，對產(chǎn)品的生產(chǎn)裝配過程進行指導，對產(chǎn)品性能進行預測，提前發(fā)現(xiàn)潛在缺陷，提前采取干預措施，確保產(chǎn)品最終狀態(tài)過程可控，萬無一失。

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”來說，神舟十七號的成功發(fā)射，是其在中國航天器領域的收官之戰(zhàn)。

鎘鎳蓄電池的高安全、高可靠特質，尤其是其良好的耐過充、耐過放性能，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年神舟一號發(fā)射以來，鎘鎳蓄電池已成功為神舟飛船“服務”16次。神舟一號到神舟七號應用了65安時的鎘鎳蓄電池，神舟八號為了提升整船的供電能力，將電池容量升級至70安時。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了單船飛行、多個組合體飛行、空間站建造階段、空間站應用與發(fā)展階段的多次飛行考核，其中最嚴峻的挑戰(zhàn)當屬空間站應用與發(fā)展階段。神舟載人飛船?？吭诳臻g站前向或徑向接口，會遇到嚴重的遮擋，在接受空間站并網(wǎng)供電的時候，鎘鎳蓄電池會面臨“充放電不規(guī)律”或“不充不放長期擱置”等復雜情況。而鎘鎳蓄電池固有的“記憶效應”，也會影響其發(fā)揮最大能動性。

八院試驗隊在工作中。

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

隨著長壽命大容量鋰離子電池的安全性得到廣泛驗證，載人飛船采用該電池的日程越來越近。在中國空間站進入常態(tài)化運營后，神舟飛船后續(xù)將應用能量更高的鋰離子蓄電池，進一步滿足型號任務需求，通過電源技術的不斷進步，為飛船的正常運行持續(xù)提供可靠的保障。