□ 王婧雨 王君 錢航
北京時間2022年11月29日23時08分，搭載神舟十五號載人飛船的長征二號F遙十五運載火箭在酒泉衛星發射中心點火發射。約10分鐘後，神舟十五號飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，飛行乘組狀態良好，發射取得圓滿成功。
神箭寒冬之夜出征
長征二號F運載火箭是中國第一型也是目前唯一一型在役載人火箭，全程參與了中國載人航天工程「三步走」戰略的每一步，是我國現役唯一具有故障檢測系統和逃逸系統的火箭，肩負著保障航天員安全進入太空的特殊使命和責任，素有「神箭」美譽。自1999年首飛迄今，已成功發射15艘神舟飛船（從神舟一號到神舟十五號）和2個空間實驗室（天宮一號和天宮二號），成功率100%。
發射當天，酒泉衛星發射中心氣溫約零下19攝氏度，這是空間站在軌建造階段以來，發射溫度最低的一次。那麼
1、火箭有哪些禦寒裝備？
「長五」火箭使用的是液氫液氧低溫推進劑，是名副其實的「冰箭」。與它不同，長二F火箭是常溫火箭，面對酒泉發射中心的低溫天氣，當然會感到「冷」。寒冷的冬季會增加火箭飛行難度，火箭液體發動機、逃逸固體發動機等部位會感到「冷」，這樣會造成某些部件失效，嚴重時會影響飛行安全。
研製團隊在設計初期，就為整個箭體調整到零下35攝氏度的適應能力，實現低溫天氣依舊能飛。遇上普通寒冷天氣，火箭通常會在箭體外穿上一層「保溫層」，即在火箭的整流罩、儀器艙和發動機艙處粘上白色的阻燃型聚乙烯泡沫塑料，阻擋冷風侵襲。這次發射，連火箭尾段也加上了「保溫層」，「腿腳」保護得暖暖的。
2、還有哪些措施保障低溫發射？
除了火箭本身「穿」得厚，火箭「住」的房子還是「空調房」，廠房塔架上有多條空調管路，持續向整流罩送風，火箭的尾段也能通過艙口享受24小時不間斷的空調暖風。哪怕外界白雪皚皚，冷如冰窖，整流罩和發動機艙內依然能保持適宜的溫濕度環境。
此外，研製團隊還貼心地推遲了發射塔第一組和第四組迴轉平台打開時間，減少了火箭暴露在外的時間。
神箭的幾個「一」
長征二號F是中國第一型也是目前唯一一型在役載人火箭，被譽為「神箭」。
第一款採用箭載圖像直播的火箭（第一位在太空開直播的「主播」）。從2005年發射長二F遙六箭開始，新增遙測圖像測量系統。在火箭上安裝2台攝像裝置，實時傳輸和接收。科學家們可以直觀地觀測助推分離、一二級分離、整流罩分離、船箭分離等時序的火箭圖像。
現役火箭可靠性第一。按照設計指標，長二F火箭可靠性達0.97，安全性達0.997。目前，火箭的可靠性提高到0.9895，安全性達0.99996。現役火箭安全性第一，長二F火箭頭頂尖尖的「帽子」就是逃逸塔，假如火箭突發意外，逃逸系統就會立刻啟動，逃逸飛行器像「拔蘿蔔」一樣帶著返回艙飛離故障火箭。作為載人火箭，長二F是我國現役唯一具有故障檢測系統和逃逸系統的火箭。
第一款執行應急救援任務的火箭。自執行長二F遙十二火箭任務起，一次任務同時有兩發火箭在場，長二F火箭研製團隊進入「發射1發、備份1發」及「滾動備份」的發射模式，應急救援火箭最快8.5天即可發射執行救援任務，為航天員的生命安全加上「雙保險」。今年上半年，作為神舟十四號載人發射任務的應急救援火箭，長二F遙十五火箭一直在應急值班「站崗」，見證了長二F遙十四火箭的總裝測試、轉運和發射全過程。以往，長二F火箭發射神舟載人飛船前航天員乘組均已安全返回地面，但本次任務中神舟十四號與神舟十五號兩個航天員乘組要進行在軌交班，這意味著長二F遙十五火箭在準備發射神舟十五號的同時，還承擔著對神舟十四號航天員乘組的應急救援任務，救援任務直到發射前才能解除。
本次發射任務助力兩個航天員乘組第一次太空會師。
後續空間站工程將轉入為期10年以上的應用與發展階段，長二F火箭還將繼續以每年2發的高頻率執行發射任務，在我國空間站運營過程中擔綱重任。
神舟十五號的變與不變
神舟飛船是我國自行研製的用於天地往返運輸人員和物資的載人太空飛行器。飛船由軌道艙、返回艙和推進艙組成。軌道艙是航天員生活和工作的地方。返回艙是飛船的指揮控制中心，航天員乘坐其上天和返回地面。推進艙也稱動力艙，為飛船在軌飛行和返回地面提供能源和動力。迄今為止共研製了15艘，其中神舟一、二、三、四號為無人試驗飛船，神舟五號及後續型號為載人飛船。
進入空間站任務後，每年要發射2艘神舟飛船上天，密度很高。為此，研製對神舟飛船採取了組批研製模式。神舟十二號至神舟十五號這4艘是我國首批批產的神舟飛船。為了具備天地結合多重保證的應急救援能力，神舟團隊採取「滾動待命」策略，在前一發載人飛船發射時，後一發載人飛船在發射場待命，並具備8.5天應急發射能力以實現太空救援，與長二F火箭也是經過演練匹配的。
神舟十五號飛船充分繼承了神舟十四號飛船的技術狀態，主要功能和技術指標保持不變。在此基礎上，根據空間站的任務要求，研製團隊對神舟十四號進行了適應性改進，使這艘飛船更加安全可靠，為航天員的生命安全保駕護航。
據介紹，神舟飛船的設計理念是以航天員的安全性為核心，所有的設計和改進，都是以確保航天員更加安全，飛行任務更加可靠為目的。隨著載人飛船技術不斷成熟，其設備及零部件也在不斷進行升級換代，產品的技術成熟度、質量與可靠性也在隨之提高。
研製團隊持續做了一些改進和能力的提升，包括把艙內的布局進行了優化，包括這次隨著神舟十五號飛船發射上行的時候也特意給航天員多送一些新鮮的水果。返回的時候飛船能力也有一定的提升，這樣的話可以滿足更多的下行載荷回到地面的一些需求。
為了確保載人任務萬無一失，研製團隊嚴把神舟飛船質量關，同時也在提升神舟十五號飛船安全性等方面採取了一些新的措施。神舟飛船是首次使用了發射場質量確認的工作，相當於把整個發射場的工作，分成數百項質量確認的項目，把所有質量的控制過程都落實到數位化系統中，實現了全過程控制的數位化，可追溯，而且非常完整可靠。
前幾次任務是回收了上一個、再發射下一個，待命飛船也已完成了批產。但在神舟十五號任務中，神舟團隊要把神舟十六號造出來，並運到發射場待命；要先把神舟十五號「送上去」，再很快地把神舟十四號「迎回來」；還要一刻不停地做好神舟飛船的飛控工作。研製、發射、飛控及回收實施四線任務高度交疊，進度安排、質量控制、資源保障等諸多方面壓力巨大。
這樣的新常態給神舟團隊提出了更高的要求。為此，神舟團隊堅持創新驅動，結合載人太空飛行器任務特點，充分發掘現有研試體系潛力，將技術創新和管理創新貫穿於整個空間站任務中，不斷推動載人太空飛行器研製模式轉型。通過制定批產規範、設計通用文件體系、建立批產基線和技術狀態管理模式、制定滾動備份策略等方法，建立了系統級批產設計與研製體系。通過驗證項目優化、串行改並行優化、標準接口項目優化、試驗工況優化、自動化測試和遠程測試優化、集中—分布式飛控等手段，全面實現了覆蓋產品研製過程、AIT、發射場、飛控等全流程的批產技術流程優化，大大提高了飛船研製效率和效益。目前，載人飛船出廠前研製流程已由17個月減少至14個月，發射場測發流程也由59天優化至46天。
神舟飛船的優勢
由我國自主研發的神舟飛船，突破了再入升力控制、防熱、艙段間分離等13項載人飛船的關鍵技術，總體性能達到國外目前正在使用的第三代載人飛船水平，並在很多地方有自己的優勢。其特點：
一是起點高，一步到位。神舟飛船第一步就可載3人，第一次載人飛行，蘇聯加加林只繞地球飛行一圈，而楊利偉卻飛行了一天。國外載人飛船是從搭載小動物開始試驗航天員環境控制與生命保障系統的，我國則採用了先進的現代裝置——模擬人，模擬「航天員」所消耗的氧氣與二氧化碳，通過先進的地面醫監台測試「航天員」的生理信號變化。
二是性能先進，智能化程度較高。神舟飛船是人類目前繞地飛船中最大的，僅返回艙就比俄羅斯的「聯盟」號飛船大30%。從自動化控制、制導與導航到數據管理，從應對故障的冗餘設計到液晶顯示設備，神舟的電子技術和智能化水平遠遠領先。正在執行應急救援值班任務的神舟十六號飛船已經完成了大升級，其在神舟十五號飛船的基礎上進行了多處升級，更美觀、更現代化、更適合航天員操作。其中一項大升級就是改進了返回艙內儀表面板布局，讓航天員操作起來更方便、更快捷。所以，神舟十六號飛船一定會給航天員帶來不同的飛行體驗。
三是供電靈活。神舟六號及以前神舟飛船推進艙和軌道艙各有一對太陽能電池翼，並能自動對準太陽，保證飛船的充足供電，這也是神舟的一大特色，國外類似飛船或使用一次性電池，或完全依靠推進艙供電，電力供應水平較弱。神六及其以前的神舟飛船在返回艙返回地球以後軌道艙要留守在軌道上進行一些科學實驗然後再入大氣層燒毀，因此軌道艙需要獨立的供電系統。神舟七號及以後神舟飛船軌道艙不再留守，返回艙分離後直接進入大氣層燒毀，因此取消了軌道艙的太陽能電池翼。
四是投入少。神舟飛船由於設計合理，使得一船能夠多用；管理高效，使得多船組批研製，節省了大量的費用。我國走出一條低成本、高效益的載人航天發展道路。
歷史性時刻——太空會師
神舟十五號、神舟十四號兩個乘組6名航天員在太空「會師」，「面對面」進行在軌交接，堪稱本次任務的首要看點。中國首次進行的飛行乘組在軌輪換，該如何進行工作計劃管理與協調？
兩個乘組將按照各自任務和計劃開展在軌工作，避免工作項目時間、空間和設備使用上產生衝突。在此期間，神舟十四號乘組重點開展返回前準備工作，神舟十五號乘組重點進行狀態設置和在軌環境適應，在輪換期結束前完成工作交接。這需要加強每日工作計劃管理，確保乘組間工作有序交接。
此次「太空會師」，航天員可以面對面地進行交流，他們有將近一周的時間可以做這項工作，交流的效率和效果會非常好。這是中國首次進行飛行乘組在軌輪換。而這樣的在軌交接模式，將會是未來中國空間站運營期間主要的任務交接模式，相較地面交接更加高效可靠。
從3人的太空駐留轉變為6人的短期同時駐留，6名航天員同時在軌，空間站會變得熱鬧和些許擁擠，此次「太空會師」將全面檢驗我國空間站的承載能力。在熱烈祝賀的同時，大家都很關心，兩個乘組將如何共同在中國空間站里生活。
事實上，為了迎接神舟十五號乘組，神舟十四號航天員乘組已提前將空間站設置為六人在軌模式，以保障6人同時在軌飛行所需的氧氣、用水等。航天員在軌生活需依靠空間站的電解制氧、二氧化碳去除、尿處理等再生生保功能。同時，輪換期間空間站構型為三艙三船（即天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙、天舟五號貨運飛船、神舟十四號、神舟十五號載人飛船同時在軌）最大模式，將檢驗環控生保系統對整站最大構型下的多艙段支持能力，全面檢驗空間站環控生保系統的全負荷運行能力。
中國空間站的環境控制與生命保障系統可以支撐6名航天員同時在軌生活，航天員將合理分配睡眠區、廚房、衛生區，以及鍛鍊裝置的資源，確保有限的空間、設備、物資能夠實現高效的保障。其中空間站在軌配置了兩套廚房設備，可供兩個乘組同時進行餐食準備，他們還可以根據空間大小選擇分場所進餐或一起進餐，共同分享食品。兩個艙段配置了兩個衛生區、六個睡眠區，均可獨立使用。
神舟十五號航天員的工作
在軌交接後，中國空間站進入長期有人駐留模式。神舟十五號乘組作為空間站完成在軌建造後到訪的首個乘組，將開展空間站三艙狀態長期駐留驗證工作，對太空飛行器運行維護的管理工作量會大幅增加。除日常維護照料空間站外，航天員將完成15個科學實驗機櫃解鎖、安裝與測試，開展涵蓋空間科學研究與應用、航天醫學、航天技術等領域的40餘項空間科學實驗和技術試驗。在軌期間，計劃實施3-4次出艙活動，並將首次使用夢天實驗艙的貨物氣閘艙轉移物品，航天員的艙外活動範圍也更為廣泛，將給他們帶來更大的挑戰。
結束語
此次任務是中國空間站建造階段的最後一棒，也是空間站應用與發展階段的第一棒，具有承前啟後的重要作用。星空浩瀚無比，探索永無止境，中國空間站全面建成，這將是中國航天事業的又一個重要里程碑，將為人類和平利用太空作出開拓性貢獻。
（責任編輯 李時雨）