神舟十三号航天员在太空中如何工作

∕沈羡云

2021年10月16日，神舟十三号载人飞船成功发射，开启了中国迄今时间最长的载人飞行。3位航天员翟志刚、王亚平、叶光富踏上为期半年的太空之旅，中国空间站也迎来第二批航天员及首位女航天员。神舟十三号载人飞船实现多个首次：首次与3舱组合体自主快速径向交会对接;首次长期在轨停靠6个月，实现4个载人航天器形成的组合体的长期在轨飞行;首次具备天地结合、多重保证的应急救援能力等。

主要任务

神舟十三号载人飞行任务是空间站关键技术验证阶段第6次飞行任务，也是该阶段最后一次飞行任务。在长达6个月的太空生活中，航天员完成了以下5方面的任务：

1.开展机械臂辅助舱段转位、手控遥操作等空间站组装建造关键技术试验;

2.进行2、3次出舱活动，安装大小机械臂双臂组合转接件及悬挂装置，为后续空间站建造任务做准备;

3.进一步验证航天员在轨驻留6个月的健康、生活和工作保障技术;

4.进行航天医学、微重力物理领域等科学技术实验与应用，开展多样化科普教育活动;

5.全面考核工程各系统执行空间站任务的功能、性能，以及系统间的匹配性。

紧急撤离演练

至2021年 11月7日， 神舟十三号航天员乘组已在轨工作、生活了20余天。这些天，3名航天员的工作紧张而有序，先后开展了货运飞船物资转移、空间站组合体管理、新上行舱外服启封和测试、在轨医学检查、失重防护锻炼等日常工作，并进行了机械臂操作、医疗救护演练等在轨训练项目。11月7日，神舟十三号3名航天员除了为首次出舱任务做准备，他们还进行了首次在轨紧急撤离演練。

太空环境复杂又危险，空间站面对的主要威胁之一是来自外部碎片的撞击，万一空间站被碎片击穿了会发生什么？空间站外边接近真空，站内大约有1个大气压。假如最里边的舱壁被击穿，空气会很快从破洞里向外喷射出去，就会造成空间站内部气压下降。这一次演练主要是模拟核心舱遭遇撞击，内部产生了失压的情况，3名航天员必须紧急撤离到神舟十三号返回舱中。这只是天宫空间站里一次例行演习，模拟遭受空间碎片撞击后一整套的检查、补救以及紧急撤离流程。

演练以空间站失压报警开始，翟志刚迅速通过仪表进行判断，叶光富则迅速打开应急气瓶，确保舱内压力稳定。把应急气瓶打开后，两名航天员马上进行初步判断哪个地方出现了泄漏。如果没有发现漏洞的话，尽快去看看载人飞船有没有泄漏，如果载人飞船没有泄漏，要进行各自舱门关闭处置。最后，王亚平迅速关闭天舟二号和三号的舱门。3人紧密配合，用了几分钟的时间，就全部撤离到神舟十三号返回舱内。整个演练天地配合顺畅，处置快速得当。

这一次演练意义重大，不仅表现出我国空间站目前的各项紧急措施和方案准备妥当，也锻炼了航天员的危机意识，即随时需要在紧急情况中做出判断和决策。

出舱活动

太空出舱被形容为“太空漫步”，是空间站时代航天员的必备技能，看似浪漫，却充满风险。在严酷的空间环境中，任何一点故障都可能导致出舱活动失败，甚至威胁到航天员的身体健康和生命安全。太空出舱可谓神舟十三号航天员空间站任务的“重中之重”。

第一次出舱活动是在2021年11月7日，在完成紧急撤离演习后，神舟十三号航天员又投入紧张的出舱活动。翟志刚、王亚平身着我国新一代“飞天”舱外航天服，先后从天和核心舱节点舱成功出舱。这是中国首位出舱航天员翟志刚时隔13年后再次进行出舱活动，王亚平也成为中国首位进行出舱活动的女航天员，迈出了中国女性舱外太空行走第一步。其间，在舱内的叶光富配合支持两位出舱航天员开展舱外操作。

航天员出舱活动期间，天地间大力协同、舱内外密切配合，约6.5小时后，神舟十三号航天员圆满完成了机械臂悬挂装置与转接件安装、舱外典型动作测试等出舱活动全部既定任务。在机械臂级联装置安装过程中，首先安装在核心舱舱壁上的悬挂装置带有巧妙的抱爪结构，用于捕获和存放双臂组合转接件，并为它提供供电保证。悬挂装置安装完成后，翟志刚轻推双臂组合转接件进入卡口位置，悬挂装置在指令遥控下，通过抱爪结构准确地将转接件抓住，并将其“拥入怀中”。机械臂的安装为后续实现“擎天巨臂”组合打下基础。

翟志刚、王亚平安全返回天和核心舱后，与舱内的叶光富激动地拥抱在了一起，出舱活动取得圆满成功。这次出舱活动进一步检验了我国新一代舱外航天服的功能、性能，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。

第二次出舱活动是在2021年12月27日，翟志刚、叶光富再次成功出舱。无垠星空中，叶光富初次体验太空出舱，翟志刚完成了他的第三次出舱，王亚平则在核心舱内首次操控机械臂，支持两位出舱航天员开展舱外作业。地面支持团队的悉心守护和引导，舱内外配合，加上舱外航天服的保护，让神舟十三号航天员乘组圆满完成长达6小时的第二次出舱任务，并为后续出舱活动进一步积累了经验。

舱外活动期间，航天员先后完成了全景相机C抬升、舱外作业点脚限位器安装及相关工效验证、携物转移验证等任务，同时，进一步验证了核心舱气闸舱、舱外服、机械臂的功能、性能，进一步考核了出舱活动相关技术、舱内外航天员协同以及天地协同能力，为后续出舱活动进一步积累了经验。

交会对接

2022年1月8日7时55分，经过约2小时，神舟十三号航天员乘组在地面科技人员的密切协同下，在空间站核心舱内采取手控遥操作方式，圆满完成了天舟二号货运飞船与空间站组合体交会对接试验。 这是我国航天员首次在轨进行手控遥操作试验。

试验开始后，神舟十三号航天员乘组在核心舱发出控制指令，让天舟二号先与核心舱分离，然后航天员手动控制整个货运飞船的位置和姿态，撤到前向的一定距离，短暂停泊后，转入平移靠拢段。然后，再次控制它与空间站对接，一直到锁紧完成。 整个“驾驶”过程中，航天员的视角是从飞船“看向”空间站的，就如同航天员坐在货运飞船里“开飞船”一样。

遥操作交会对接试验对于空间站的建造非常重要。载人飞船可以通过航天员驾驶飞船，手动操作与空间站完成对接。而货运飞船则不同，一旦自动交会对接功能失效，货运飞船将无法和空间站对接，导致任务失败，所以货运飞船必须具备遥控操作的功能，与自动交会对接技术互为备份。此次试验，初步验证了空间站与来访飞行器手控遥操作系统的功能、性能以及天地间协同工作程序的合理性。

与载人飞船的手控交会对接相比，货运飞船的手控遥操作有着自己的难点和特点。在操作的响应速度和运动的敏捷性上，载人飞船与货运飞船有区别：载人飞船的手控如同“开轿车”，货运飞船的手控遥操作则像“开货车”。其原因有二：一是货运飞船的手控遥操作需要把货运飞船上摄像机“看到”的图像传到空间站，空间站上的航天员需要把指令传回给货运飞船，一来一回，就造成了航天员反应和执行指令的延时;二是货运飞船要比载人飞船重，平移加速度小，因此动作不敏捷。在以后的例行飞行中，交会对接将采用自控为主、手控为辅的方式，以减轻航天员的负荷。在自动控制出现故障或遭遇突发事件（如面临轨道碎片碰撞危险）的情况下，航天员将手动介入，执行飞行命令。

神舟十三号载人飞船已于2022年4月16日返回地面，随后我国将再执行6次发射任务，中国空间站将迎来问天实验舱、梦天实验舱以及神舟十四号载人飞船，此后中国空间站将由“建设阶段”转为“实用阶段”，中国空间站也将对外开放，迎来外国航天员。

（李恒克摘自《百科知识》2022年第4期）