“天上人间”90天：工作生活都挺好

2021-10-27杨诗瑞

太空探索 2021年10期

文/ 杨诗瑞

9月17日，神舟十二号载人飞船返回舱安全降落在东风着陆场预定区域，聂海胜、刘伯明、汤洪波3 名航天员顺利返回地球，载人飞行任务取得圆满成功。此次任务中，航天员在空间站组合体工作生活了90 天，刷新了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间的纪录，取得众多科研和技术进展，也代表中国空间技术取得新的重大突破。让我们一起盘点这次飞行任务的各种亮点，回顾中国航天的高光时刻。

投入紧张工作

根据神舟十二号载人飞行任务总体安排，3 名航天员在空间站主要开展4 个方面工作。

一是开展核心舱组合体的日常管理。航天员需要完成对天和核心舱的在轨测试、机械臂测试、再生生保系统验证，保证核心舱的良好运转，这也是此次飞行任务主要工作。此外，航天员同时还要进行对各种系统的操作训练以及对各类物资与废弃物的管理等。

空间站正处于建设阶段，单单核心舱就有1243 台设备需要组装调试。核心舱发射时，为了降低承受的发射段力学负荷，很多设备都被打包捆绑在空间站壁板上，需要航天员拆包裹安装。航天员进入空间站后，首先安装了厕所和再生生保系统，之后拆封了货运飞船内的6 吨多物资，进行人工安装和启动调试。

▲ 空间站工作

▲ 出舱工作

二是开展空间科学实验和技术试验。主要包括空间应用任务实验设备的组装测试，按程序开展空间应用、航天医学领域等实验，以及科普教育活动。空间站建造期计划实施49 项航天医学实验项目，神舟十二号飞行任务要完成14 项。航天员需要熟练操作人系统研究机柜、高微重力实验柜、无容器材料实验柜等设备，与地面人员相互配合完成实验任务。

三是进行两次出舱活动及舱外作业。包括进行舱外服在轨转移、组装、测试，开展舱外工具箱的组装、全景摄像机抬升和扩展泵组的安装等工作。

四是进行航天员健康管理，按计划开展日常的生活照料、身体锻炼，定期监测、维持与评估自身健康状态。每位航天员每天需锻炼约两个小时，以防止心血管功能失调、骨质脱钙、肌肉萎缩等“太空病”。

▲ 太空互拍

首批入驻空间站的航天员组装任务最多，工作量最大。入驻前几天，3 位航天员每天都是5 点多起床工作，一直忙到晚上10 点。

空间飞行时间久、任务重，为了让航天员得到充分休息，我国空间站执行天地同步作息制度，地面与空间站航天员工作时间一致，每天8 小时，每周休一天。

航天员每天早上6 点多起床洗漱并准备早餐，7 点半开始用餐，8 点地面飞行控制工作人员进入工作岗位，航天员与地面沟通任务计划，开始一天的紧张工作。中午12 点后是午餐时间以及午间休息，晚上八九点是第二次汇报，主要向地面报告工作完成情况，以及对第二天工作计划的调整建议。

周六是站务管理时间，航天员会用吸尘器、消毒湿巾等对空间站进行大扫除，将收拾好的垃圾干湿分类，运往天舟二号货运飞船，并将下周所需物资取出，分类放到指定区域。

航天员出舱活动

空间站任务中，最令人瞩目的莫过于航天员两次出舱活动，这也是“神舟七号”之后，我国航天员的再次出舱，而且时间更久。

第一次出舱持续约7 小时，主要任务是测试机械臂、舱外航天服和安装舱外设备。在舱内航天员聂海胜配合下，刘伯明和汤洪波在机械臂上安装了脚限位器和舱外工作台。随后两名航天员协同完成了空间站舱外全景相机抬升操作，在机械臂支持下，相互配合开展空间站舱外有关设备组装等作业。

此前，受发射时外暴露的限制，摄像机安装在一个比较低的位置，视场角受限，入轨之后，航天员架高摄像机扩展视角，可以更全面地监视空间站舱外情况。汤洪波借助舱壁上安装的扶手，爬行到作业点进行辅助工作，在任务结束之前进行了紧急回舱的爬行测试，用时十余分钟。

这次出舱全面检验了我国新一代舱外航天服的功能性能，首次检验了航天员与机械臂协同工作的能力及出舱活动相关支持设备的可靠性与安全性，为空间站后续出舱活动的顺利实施奠定了重要基础。

8月20日第二次出舱活动开展了3 项任务，分别是安装舱外的热控扩展泵组、抬升舱外全景相机以及组装舱外的工具箱。

热控扩展泵组中含有两台热控流体回路循环泵，是天和核心舱热控系统的重要设备，对航天员生活以及空间站设备正常运转非常重要。聂海胜首先携带扩展泵组，乘坐机械臂从节点舱移动到资源舱，随后刘伯明爬行到操作工位，两人协作完成扩展泵组安装。

▲ 汤洪波在空间站拍摄的几内亚湾照片

经过上一次出舱活动，航天员工作效率进一步提高，同时在天地沟通和各工作内容的时间分配上进行了优化调整，使得整个过程缩减了1 个小时，迅速完成预定目标。

由于第二次出舱的航天员有变化，出舱准备工作需要调节舱外航天服的尺寸，更换手套型号，补充舱外航天服携带的消耗品。此前，航天员完成了舱外航天服的状态确认，并确保自身状态良好，有充足体能完成出舱活动。

考虑到两次出舱活动的复杂性，来自航天员系统、空间站系统和测控系统相关责任总师和岗位支持人员的20余人，组成出舱活动联合专班，全程指挥任务实施，全力保障出舱活动的顺利开展。

打造舒适的工作生活环境

经过多年发展，我国大型空间设施建造技术实现巨大跨越，新一代空间站在设计研制过程中充分利用了信息技术、新能源、自动化和人工智能等最新研究成果，信息化程度更高、能力更强，充分体现后发优势。

我国空间站的神圣使命是成为太空中的国家实验室，支持科学家从事前沿科学探索、空间技术研究和空间资源的开发和利用，最终为全人类造福。经过科学慎重遴选，空间站上搭载安装了生物学、材料科学、基础物理、微重力、流体、燃烧等十余大类的科学研究实验设施，建成一流太空实验平台，为科学家们取得世界级的重大突破提供条件保障。

除了提供优越的实验环境，空间站还为航天员们提供了舒适的工作生活环境。天和核心舱是航天员驻站生活、科研工作以及对接飞船和载荷的主要舱段，舱内容积110 立方米，提供了比较充裕的环境。

本着“人性化”的设计理念，空间站设置了生活区和工作区。生活区内有独立的睡眠区、卫生区、锻炼区，配有太空厨房及就餐区。就餐区里冰箱、微波炉、饮水机、折叠桌等家具家电一应俱全，可以进行食品加热、冷藏，方便航天员就餐。

在无线通信和物联网技术的支持下，空间站实现全站WiFi 覆盖，通过中继卫星和核心舱上的中继天线，组建天地高速网络。平时，航天员们佩戴骨传导耳机，连接手机蓝牙，再通过WiFi连接舱内设备，就可以在空间站各个位置相互通话，以及与地面联系。

空间站引入智能家居概念，各种有线和无线网络摄像机、有线和蓝牙耳机、手机、平板电脑、笔记本电脑等设备都可接入网络，方便航天员随时随地进行控制。每名航天员有一个手持终端，可以远程控制“厨房”的微波炉和舱内情景照明，睡眠模式、工作模式、运动模式……不同的舱内灯光，能够调节航天员的情绪，避免长时间处于单调环境所带来的不适。

此外，洗澡有“包裹式淋浴间”，货运飞船的物资包裹可以通过扫描二维码了解内容和分类。空间站在设计上最大程度考虑到舒适性和便利性，极大提高了航天员的太空生活质量。

▲ 开学第一课

丰富的业余活动

紧张的工作之余，航天员的业余生活也是丰富多彩。空间站配备了可以调节心情的休闲娱乐设施，可以看电影、听音乐、看书、看视频。设计师们为航天员预留了私密语音通道，航天员可以放心和家人打电话，分享自己在太空生活的心情。

太空经历难得，摄影是最好的留念方式。8月20日上午，聂海胜和刘伯明进行第二次出舱活动，地面指挥向两名航天员喊话来个互拍。于是两人将身上的摄像机对准彼此，捕捉到难得一见的场景。此时的刘伯明几乎“挂”在空间站，聂海胜看上去像“站在机械臂上”，背景是蔚蓝色的地球家园。

近期，中国载人航天工程办公室发布“壮美地球”的摄影专辑，都是航天员在轨拍摄的照片。这些照片以空间站的视角欣赏地球家园，让人们可以直观感受到航天员眼里的地球和宇宙，身临其境感于星空的无限浩瀚和地球的壮丽风景。

空间站直播也是非常重要的活动。开学第一课里，航天员们直播介绍空间站生活。刘伯明带同学们漫游空间站，展示太空厨房、热风装置、微波加热装置和一日三餐；聂海胜领衔“太空体育课”，3 位航天员带领孩子们天地共打“巡天太极”；汤洪波准备了“用筷子喝茶”和“种太空红薯”两个科学实验。

▲ “用筷子喝茶”

在北京香港联合举办的中国空间站系统建设座谈会上，航天员与近300名香港科技工作者、教师和学生天地对话，直播展示空间站生活。航天员回答了香港青少年提出的种种问题，详细展示了空间站的功能分区和日常运作流程，介绍在太空锻炼身体的方法。

虽然身在太空，但航天员绝对不会错过任何一个重要时间的祝福。空间飞行3 个月，先后经历了百年党庆、七夕、奥运会等重大节日或活动。

“七一”前夕，聂海胜、刘伯明、汤洪波在空间站传来视频，代表中国航天人向祖国发来最遥远、最真挚的祝福，祝伟大的中国共产党生日快乐！短短几秒的视频瞬间上了热搜前排。

七夕传说蕴含着中华民族对广袤星空的美好畅想。七夕当天，3 位航天员发来问候：“牛郎织女在天河团聚，我们在天和舱向大家送上祝福，在中国人自己的太空家园中祝大家幸福美满！”

▲“七一”送祝福

在空间站里收看奥运直播为繁忙的工作带来很多乐趣，航天员特地通过视频对参加东京奥运会的中国体育健儿表达祝福。巩立姣、苏炳添等运动员也以视频的形式与航天员进行跨越天地的隔空互动。

飞船快速交会对接与返回

这次飞行任务中，神舟十二号飞船的入轨和返回也有新的变化。

6月17日，神舟十二号飞船发射升空，经过六次变轨，在发射后6.5 个小时，顺利完成与天和核心舱的自主快速交会对接。这是我国载人飞船在太空实施的首次快速交会对接，此前的交会对接需要2 天时间。

交会对接是载人航天活动的三大基本技术之一，复杂度高、精准度高、安全性要求高，被称为“万里穿针”。此前，只有俄罗斯的联盟号载人飞船实现过高速推进对接的程序，美国载人龙飞船与国际空间站的对接是采用机械臂协助的方式，相比自动对接模式，技术难度更小，但也需要2 天时间。

航天员进入太空后会诱发“空间环境适应综合症”，这种病症在进入太空后随着小时数的增加开始显现，在约2 天后消失。快速交会对接可以在症状加剧前的时间窗口将航天员送入空间站，减少不必要的体力和精力消耗，使太空飞行更加舒适，而且对快速实施故障抢修和紧急救援工作具有重大意义。

9月17日，神舟十二号载人飞船返回舱安全降落在东风着陆场预定区域。“神舟十二号”由轨道舱、返回舱、推进舱构成，在返回飞行阶段，轨道舱首先与返回舱、推进舱分离，返回舱、推进舱两舱组合体通过制动减速降低飞行速度，逐渐被地球引力牵引脱离原有飞行轨道，进入自由滑行阶段。之后，推进舱和返回舱分离，返回舱以精确计算的再入角度进入地球大气，推进舱在穿越大气层时烧毁。

返回舱的外形像一个上窄下宽的“大钟”，通过发动机的姿态调整，以大底朝前的姿态通过升力式返回的方式返回地球。在进入大气层时，返回舱以数千米每秒的速度与大气层发生剧烈摩擦，燃起2000 多度高温的火焰。在降落过程中，气体和返回舱表面被烧蚀的防热材料发生电离，形成包裹住返回舱的等离子区，使返回舱与外界的无线电通信极大衰减，造成地面与飞船之间的无线电通信中断，这段时间被称为“黑障区”。在这个过程中，地面无法通过任何遥控方式对飞船进行控制，依靠飞行器对状态进行全自动处理。

在距离地面40千米左右的高度时，神舟十二号已经基本脱离“黑障区”，在减速至距离地面10 千米左右时，返回舱打开引导伞、减速伞和主伞，通过多次减速、飞船在着陆瞬间的反向点火，以及航天员座椅提升缓冲，多重手段保障平稳落地。★