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11月29日夜，长征二号F遥十五运载火箭将神舟十五号载人飞船精准送入预定轨道。这是中国载人航天工程今年的第6次飞行任务，也是空间站建造阶段最后一次飞行任务。
在这次任务中，神舟十四号、神舟十五号乘组航天员将首次进行在轨轮换，神舟十五号乘组航天员将在轨工作生活6个月。
空间站进入长期有人阶段将迎来哪些新变化？未来半年神舟十五号飞行乘组肩负哪些使命？
此次出征的长征二号F运载火箭，是我国目前唯一一型载人火箭，执行了从神舟一号至今的所有载人飞船和目标飞行器发射任务，成功率100%，素有“神箭”美誉。
始终将高可靠、高安全、高适应性作为首要目标，长二F火箭从研制之初的设计指标就远高于国际标准。“此次发射，研制人员继续紧盯薄弱环节，火箭的可靠性进一步提升。”航天科技集团一院长二F火箭总体主任设计师常武权说。
“本次是新批次长二F火箭和全新的地面设备首次应用于载人发射任务，较上一发遥十四火箭，遥十五火箭进行了全面升级优化。”航天科技集团一院长二F火箭副总设计师刘烽介绍，新批次火箭的控制系统应用了起飞时间偏差修正技术，火箭点火时间出现偏差时，可以在一定范围内自动修正轨道完成入轨和交会对接任务。
同时，随着长二F火箭遥测精度的进一步提高和发射流程操作的自动化，火箭的可靠性、安全性和抗风险能力也进一步提升。
11月末的酒泉卫星发射中心，最低气温低于零下20摄氏度。这是我国飞船首次在夜间严寒条件下载人发射。为给火箭“保温”，发射场系统为火箭提供了空调送风支持，保证火箭处于适宜的温度，火箭系统也采取了粘贴保温层等措施。
后续，中国空间站将转入为期10年以上的应用与发展阶段。未来几年，长二F火箭还将每年执行2发发射任务，在我国空间站运营过程中担纲重任。
神舟十五号载人飞船，是空间站“T”字基本构型组装完成后迎接的首艘载人飞船。神舟十五号乘组进入空间站后，我国将首次形成具有6个型号舱段的空间站组合体结构、实现6名航天员“太空会师”及在轨驻留。
中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室主任助理季启明介绍，交会对接后，空间站天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱将与神舟十五号载人飞船、神舟十四号载人飞船、天舟五号货运飞船形成“三舱三船”组合体，达到目前空间站的最大构型，总重近100吨。
“新乘组先上去，老乘组再下来——这种模式能够保证空间站始终处于有人值守的状态，对于空间站的延续性运行和开展长期科学实验都有重要意义。”航天科技集团五院载人飞船系统总体主任设计师高旭说，经过此次在轨飞行验证，后续这种轮换模式将成为空间站应用与发展阶段的常态化模式。
两个乘组6人同时在轨，工作生活如何调配？据介绍，两乘组共同驻留组合体约5天，乘组轮换期间，原则上两个乘组按照各自任务和计划开展在轨工作，神舟十四号乘组重点开展返回前准备工作，神舟十五号乘组重点进行状态设置和在轨环境适应，在轮换期结束前完成工作交接。
生活方面，在轨配置的两套厨房设备可同时进行用餐准备，两个乘组可一起进餐和分享食品。两个舱段配置的两个卫生区和6个睡眠区均可独立使用。
同时，此次任务将首次实现两艘载人飞船同时停靠空间站，神舟十五号停靠空间站节点舱前向对接口，神舟十四号停靠空间站节点舱径向对接口，两艘飞船将同时与空间站进行信息传递、通风换热、并网供电等。
载人飞船在安全护送航天员天地往返的同时，余量的载荷还能为空间站运送一些“礼包”。利用待发段安装载荷的优势，神舟十五号载人飞船携带了2台对安装时效性要求高的实验载荷设备，即舱内辐射生物恒温箱和植物实验单元包。飞船还带上了一些蔬菜水果等保质期短的食品物资，尽可能改善航天员在轨生活。
“空间站长期有人值守，意味着我们地面团队的飞船研制任务也是接续不断的。”高旭透露，目前，神舟十六号飞船作为神舟十五号的应急救援飞船，已经在发射场完成了总装测试工作，进入应急救援待命状态。神舟十七号和神舟十八号的总装测试工作也正在进行中。
“神舟十五号任务既是中国空间站建造期的最后一棒，也是空间站应用与发展阶段的第一棒。”神舟十五号飞行乘组指令长费俊龙说，乘组在地面进行了大量针对性训练，以完成好这承前启后的半年飞行任务。
“神舟十五号任务既是中国空间站建造期的最后一棒，也是空间站应用与发展阶段的第一棒。”神舟十五号飞行乘组指令长费俊龙说，乘组在地面进行了大量针对性训练，以完成好这承前启后的半年飞行任务。
按计划，神舟十五号航天员乘组的主要任务包括：验证空间站支持乘组轮换能力，实现航天员乘组首次在轨轮换；
开展空间站舱内外设备及空间应用任务相关设施设备安装与调试，进行空间科学实验与技术试验；
进行空间站日常维护维修；
验证空间站三舱组合体常态化运行模式。
其中，此次任务将全面启用三舱科学实验机柜，航天员将完成15个科学实验机柜解锁、安装与测试，开展涵盖空间科学研究与应用、航天醫学、航天技术等领域的40余项空间科学实验和技术试验。之前的科学实验已经取得了阶段性的丰硕成果，许多实验还在接续开展中。
神舟十五号航天员乘组还将实施3到4次出舱活动，完成梦天实验舱扩展泵组和载荷暴露平台设备安装等工作。神舟十五号任务舱外作业任务复杂、操作难度大，且作业位置涉及三舱，对航天员自主应急返回能力提出了更高要求。
此外，神舟十五号航天员乘组将与地面协同完成6次货物出舱任务，开展常态化的平台测试、维护和站务管理，以及在轨健康防护锻炼、在轨训练与演练等工作。
“在轨驻留期间，神舟十五号航天员乘组还将迎来天舟六号货运飞船、神舟十六号载人飞船的来访对接，计划于2023年5月返回东风着陆场。”季启明说。
在近地轨道建造“太空之家”的同时，中國载人航天已经将目光投向了更远的月球。
“我们已经完成了载人月球探测关键技术攻关和方案深化论证，突破了新一代载人飞船、新一代载人运载火箭、月面着陆器、登月服等关键技术，形成了具有中国特色的载人登月任务实施方案，已经具备开展载人月球探测工程实施的条件。我相信，中国人九天揽月的梦想将在不远的将来成为现实。”季启明说。
神舟十五号载人飞船船箭组合体垂直转运至发射塔架。
图片｜中国载人航天工程官网
神舟十五号载人飞行任务航天员集体亮相。图片|中国载人航天工程官网
作为航天员实现天地往返的“生命之舟”，神舟系列载人飞船由轨道舱、返回舱和推进舱构成，共有14个分系统，是我国对可靠性、安全性要求最严苛的航天器。
为适应空间站任务阶段1年2发、滚动待命的高密度任务需求，空间站关键技术验证及建造阶段发射的神舟十二号至神舟十五号4艘载人飞船采用了组批研制模式，这也是我国首批批产的神舟飞船。其硬件研制过程采用信息化手段和工具组批生产，由过去单件研制方式改为通过生产线方式快速高效生产、降低成本。此外，软件方案也得到了持续优化，在确保航天员安全、飞船可靠的情况下一步步赶超国际先进水平。
为圆满完成工程任务，神舟载人飞船研制团队结合载人航天器任务特点，充分发掘现有研试体系潜力，将技术创新和管理创新贯穿于整个空间站运行与发展工作中，不断推动载人航天器研制模式转型。团队通过制定批产规范、设计通用文件体系、建立批产基线和技术状态管理模式、制定滚动备份策略等方法，建立了系统级批产设计与研制体系。不仅如此，通过验证项目优化、串行改并行优化、标准接口项目优化、试验工况优化、自动化测试和远程测试优化、集中—分布式飞控等多项手段，团队全面实现了覆盖产品研制过程、AIT（总装、集成、测试）、发射场、飞控等全流程的批产技术流程优化，大大提高了飞船研制效率和效益。载人飞船出厂前的研制流程由17个月减少至14个月，发射场测发流程由59天优化至46天。
神舟十五号的安全到“站”，标志着空间站首次建成了三舱三船最大构型，在整个任务实施过程中，制导导航与控制系统（GNC系统）发挥着大脑般的关键作用。
GNC系统是神舟载人飞船的核心分系统，从飞船发射时的应急救生，到飞行过程中的姿态与轨道控制、帆板控制，再到与空间站全自主的交会对接，以及绕飞、人控操作、返回地球等，均由GNC系统进行控制。自神舟十二号飞船开始，GNC系统实现了跨越式升级：GNC系统的大脑控制计算机软件由汇编语言升级到了C语言；
交会对接方面，在远距离段增加了全自主的远程导引，中近距离段增加了中瞄点和径向交会对接；
在返回阶段，制导方式由以前的标准弹道方式升级为自适应预测制导方式。
此次神舟十五号任务进一步验证了GNC系统在空间站最复杂构型对交会对接羽流影响较大且各种敏感器遮挡较大情况下的自适应控制能力，以及验证了两艘飞船同时在“站”时的信息合理分配利用能力，为下一阶段空间站的长期运营打下良好基础。中国航天科技集团五院502所神舟飞船研制人员张昊表示：“从飞行验证的结果看，首批批产神舟飞船的GNC系统表现优异，在轨状态符合设计预期，为后续面向空间站运营投产的第二批批产飞船创造了良好条件。”
◎ 来源|综合新华每日电讯、科技日报
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