科技日報記者 付毅飛
據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，北京時間2023年5月30日9時31分，搭載神舟十六號載人飛船的長征二號F遙十六運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，約10分鐘后，神舟十六號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，航天員乘組狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿成功。
【資料圖】
火箭升空過程中，航天員感慨：“很舒服！”“太壯觀了！”“相當漂亮！”……桂海潮還說：“坐火箭太爽了！”
為什么坐火箭那么爽？
中國航天科技集團一院火箭專家錢航介紹，火箭點火起飛時速度很慢，隨后進入逐漸加速的過程，加速曲線總體來說比較平緩。
即使如此，隨著速度增加，航天員仍能感受到明顯的“推背感”，最強烈時，如同被數(shù)倍于自身的重量壓在座椅上。錢航說，長二F火箭在設計中對過載有明確要求，不會像戰(zhàn)斗機做極端動作時那樣讓常人無法忍受，但相比在地面開快車要更刺激。對于普通人來說，這種感覺跟在游樂場坐過山車差不多。
而當火箭各子級分離時，隨著分離機構工作，加速曲線會出現(xiàn)明顯跳變。長二F火箭采用的是熱分離方式，例如一、二級分離時，控制系統(tǒng)同時發(fā)出分離指令和二級發(fā)動機點火指令，級間分離面上的14個爆炸螺栓同時引爆，解除級間連接，二級發(fā)動機加速前行。這個過程帶給人的感受類似開車被追尾，或者如同航天員翟志剛曾經(jīng)形容的，像“屁股被踢了一腳”。
此外錢航表示，隨著火箭二級發(fā)動機關機，飛船已基本進入太空，航天員開始有失重的感覺，同時全身血液重新分布，會覺得頭發(fā)漲或是上下顛倒。
除了刺激、奇妙的體驗，“爽”也需要有一定舒適性。
2003年10月15日，楊利偉乘坐神舟五號飛船執(zhí)行我國首次載人飛行任務。許多人可能不知道，楊利偉返回地面后曾向一院長二F火箭研制團隊反映，在火箭飛行到120秒至140秒時，他感覺到一種在訓練中從未感受過的振動，讓他非常難受。
是飛船的問題，還是火箭的問題？查找振動原因的過程十分艱辛，最終一個傾向性的結(jié)論浮出了水面。一院長二F火箭總指揮荊木春說：“我們管它叫‘POGO振動’，漢語表述就是縱向耦合振動。”
這種振動和人類心臟的振動頻率很相近，有可能對航天員的身體造成傷害。
研制隊伍經(jīng)過反復試驗，找到了一個辦法，對管路蓄壓器進行重新設計。神舟六號飛船飛天后，航天員告訴研制人員，并沒有感到身體不適。但研制隊伍在分析數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，還有振動的情況出現(xiàn)，只是波動不大。
他們再次投入到改進設計工作中，發(fā)現(xiàn)之所以還有振動，是因為長二F火箭4個助推器的振動頻率比較復雜，一定程度上影響了蓄壓器的效果。當神舟七號飛船飛天時，火箭用上了新的變能蓄壓器，縱向耦合振動問題被徹底解決。
如今，距神舟七號任務已經(jīng)過去了15年，長二F火箭在技術狀態(tài)上有了很大變化。繼續(xù)保持火箭的舒適性，一直是火箭研制隊伍的關注點。他們不斷攻關、持續(xù)改進，只為讓航天員坐火箭越來越舒適。
“現(xiàn)在，長二F火箭針對航天員的適應性設計已經(jīng)非常成熟。”荊木春說。
除了火箭，記者從航天科技集團五院了解到，作為航天員往返天地的交通工具，神舟飛船的舒適性也至關重要。從神舟四號飛船開始，研制團隊就對人機界面進行詳細設計并不斷完善。經(jīng)過不斷磨合，神舟飛船目前的狀態(tài)已經(jīng)可以滿足航天員各項任務要求以及舒適性要求。在神舟十六號載人飛船上，設計人員將飛船儀表的數(shù)據(jù)顯示化繁為簡，從使用者角度出發(fā)進行設計，為航天員執(zhí)行任務提供更加清晰、直觀、舒適的顯示界面。
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