又到了半年一度的空間站輪換時(shí)刻了，2025年10月31日23:44，我國(guó)神舟二十一號(hào)載人飛船和航天員乘組乘長(zhǎng)征二號(hào)F型火箭一飛沖天，前往“天宮”執(zhí)行新的任務(wù)。至11月1日凌晨3時(shí)22分，北京航天飛行控制中心飛控大廳內(nèi)傳來捷報(bào)——神舟二十一號(hào)載人飛船已成功對(duì)接于空間站天和核心艙前向端口，整個(gè)過程歷時(shí)只有三個(gè)半小時(shí)。

至4時(shí)58分，空間站“大門”打開，神舟二十一號(hào)航天員乘組進(jìn)入中國(guó)空間站，“會(huì)師”任務(wù)圓滿完成。

本文將主講神二十一飛船和空間站3.5小時(shí)對(duì)接的速度，因?yàn)檫@是一個(gè)很大的技術(shù)進(jìn)步。它不僅刷新了神舟系列飛船與空間站交會(huì)對(duì)接的最快紀(jì)錄，更標(biāo)志著我國(guó)載人航天技術(shù)在軌道控制、精準(zhǔn)測(cè)控等核心領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了新的突破，將航天員從“地面到太空”的通勤時(shí)間較此前6.5小時(shí)的常規(guī)方案縮短了3小時(shí)，讓“太空差旅”邁入更高效、更舒適的新階段。

從43.5小時(shí)到3.5小時(shí)：中國(guó)載人對(duì)接技術(shù)的“三級(jí)跳”

回顧我國(guó)載人交會(huì)對(duì)接技術(shù)的發(fā)展歷程，每一次時(shí)間的縮短，都是航天系統(tǒng)綜合能力的全面躍升。2011年神舟八號(hào)與天宮一號(hào)對(duì)接時(shí)，全程耗時(shí)約43.5小時(shí)，航天員需在狹小的飛船艙內(nèi)經(jīng)歷近兩天的等待，期間要完成多次軌道修正與姿態(tài)調(diào)整。

進(jìn)入空間站時(shí)代后，從神舟十二號(hào)開始，我國(guó)掌握了6.5小時(shí)快速對(duì)接技術(shù)，通過4次精準(zhǔn)變軌實(shí)現(xiàn)“朝發(fā)午至”，大幅改善了航天員的飛行體驗(yàn)。

而此次神舟二十一號(hào)采用的3.5小時(shí)方案，更是將變軌次數(shù)壓縮至2次，讓飛船僅繞地球2圈多就完成“太空牽手”。

實(shí)現(xiàn)這一水準(zhǔn)的技術(shù)復(fù)雜度較此前提升近一倍，也追平了俄羅斯“聯(lián)盟號(hào)”飛船對(duì)接空間站的世界最快速度。

相比神舟八號(hào)，神舟二十一號(hào)對(duì)接時(shí)間已經(jīng)縮短了40個(gè)小時(shí)。這些突破的背后，是運(yùn)載火箭與飛船系統(tǒng)的多重升級(jí)。承擔(dān)本次發(fā)射任務(wù)的長(zhǎng)征二號(hào)F遙二十一運(yùn)載火箭，升級(jí)了控制系統(tǒng)精度，使飛船入軌偏差控制在極小范圍——以往飛船入軌后需多次調(diào)整軌道才能逼近空間站，而此次火箭能直接將飛船送入與空間站高度接近的“目標(biāo)軌道”，減少了近80%的遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段軌控次數(shù)。

同時(shí)，飛船的GNC（制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制）系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，其搭載的雷達(dá)與光學(xué)成像系統(tǒng)如同“鷹眼”般精準(zhǔn)，在兩器距離縮短至400米時(shí)即可啟動(dòng)“平移靠攏”模式，通過六自由度運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將姿態(tài)誤差控制在毫米級(jí)，最后時(shí)刻以每秒幾厘米的相對(duì)速度完成對(duì)接，整個(gè)過程如同在高速行駛中完成“穿針引線”。

3.5小時(shí)對(duì)接的技術(shù)難點(diǎn)：在“高速奔跑”中精準(zhǔn)“牽手”

要實(shí)現(xiàn)3.5小時(shí)快速對(duì)接，需攻克三大核心技術(shù)難題，每一步都考驗(yàn)著航天工程的“極致精度”。首先是軌道匹配的“苛刻要求” ：飛船發(fā)射時(shí)，空間站需恰好飛過酒泉衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)上空，此時(shí)火箭點(diǎn)火后可讓飛船沿“最短路徑”進(jìn)入空間站軌道平面，這對(duì)發(fā)射窗口的計(jì)算精度要求極高——稍有偏差，就可能導(dǎo)致飛船與空間站“擦肩而過”，后續(xù)需消耗更多燃料調(diào)整軌道。

此次任務(wù)中，地面測(cè)控系統(tǒng)通過北斗導(dǎo)航系統(tǒng)與地面雷達(dá)網(wǎng)的協(xié)同，將發(fā)射窗口的時(shí)間誤差控制在毫秒級(jí)，確保了達(dá)到“零延遲”入軌。

其次，是復(fù)雜環(huán)境下的“精準(zhǔn)測(cè)量” ：當(dāng)飛船與空間站距離逐漸縮小至10公里以內(nèi)時(shí)，空間站組合體（含天和核心艙、神舟二十號(hào)飛船等）會(huì)對(duì)飛船的敏感器形成遮擋，可能導(dǎo)致測(cè)量信號(hào)中斷。

為此，神舟二十一號(hào)的GNC系統(tǒng)搭載了多類型備份敏感器，可通過不同測(cè)量體制識(shí)別目標(biāo)特性，即使在羽流干擾（飛船與空間站發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的氣流）復(fù)雜的環(huán)境下，仍能持續(xù)輸出精確的相對(duì)位置與姿態(tài)數(shù)據(jù)，避免對(duì)接過程中出現(xiàn)“盲操作”。

最后，是多目標(biāo)共存的“協(xié)同控制” ：此次對(duì)接時(shí)，空間站前向端口旁已?？可裰鄱?hào)飛船，形成“三船三艙”的復(fù)雜組合體。而飛船在接近過程中，需避開神舟二十號(hào)的“運(yùn)行空域”，同時(shí)考慮組合體的重心偏移——組合體總質(zhì)量超過60噸，其慣量與重心位置會(huì)隨姿態(tài)調(diào)整變化，飛船需實(shí)時(shí)計(jì)算這些參數(shù)并調(diào)整推力，確保對(duì)接時(shí)的沖擊力控制在安全范圍內(nèi)，避免對(duì)空間站結(jié)構(gòu)造成影響。

提速3小時(shí)的深層影響：從“舒適通勤”到“應(yīng)急保障”

神舟二十一號(hào)將對(duì)接時(shí)間縮短3小時(shí)，并非單純的“技術(shù)炫技”，而是我國(guó)空間站進(jìn)入“常態(tài)化運(yùn)營(yíng)”階段的必然需求，其影響體現(xiàn)在如下三個(gè)關(guān)鍵維度。

1，對(duì)航天員而言，飛行舒適性大幅提升：

3.5小時(shí)的對(duì)接過程可減少航天員在狹小艙內(nèi)的“等待時(shí)間”，降低長(zhǎng)時(shí)間失重環(huán)境下的疲勞感——此前6.5小時(shí)對(duì)接中，航天員需多次調(diào)整坐姿、適應(yīng)過載，而此次任務(wù)中，航天員可在更短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入空間站，快速開展適應(yīng)訓(xùn)練。

2，對(duì)空間站運(yùn)營(yíng)而言，任務(wù)靈活性顯著增強(qiáng)：

縮短對(duì)接時(shí)間意味著地面支持的“時(shí)間成本”降低——以往6.5小時(shí)對(duì)接需地面測(cè)控團(tuán)隊(duì)全程值守近7小時(shí)，而3.5小時(shí)方案可減少近一半的工作時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)為時(shí)效性強(qiáng)的上行貨物（如小鼠等生物實(shí)驗(yàn)樣本）爭(zhēng)取了時(shí)間。

此外，此次技術(shù)驗(yàn)證也為未來“多艘飛船同時(shí)對(duì)接”奠定了基礎(chǔ)，后續(xù)我國(guó)可根據(jù)任務(wù)需求，靈活安排貨運(yùn)飛船與載人飛船的對(duì)接順序，提升空間站的“物流效率”。

3，應(yīng)急救援能力實(shí)現(xiàn)“質(zhì)的飛躍”：

目前我國(guó)空間站采用“發(fā)一備一”的應(yīng)急救援策略，即一艘飛船發(fā)射后，另一艘飛船在酒泉發(fā)射場(chǎng)待命，若空間站發(fā)生突發(fā)情況，待命飛船需在最短時(shí)間內(nèi)發(fā)射并對(duì)接。此前6.5小時(shí)對(duì)接方案雖能滿足常規(guī)救援需求，但在極端情況下（如航天員健康突發(fā)異常），3.5小時(shí)的對(duì)接速度可進(jìn)一步縮短“救援窗口期”。

事實(shí)上，我國(guó)在2022年已通過天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船驗(yàn)證了2小時(shí)超快速對(duì)接技術(shù)，未來若將該技術(shù)應(yīng)用于載人飛船，我們還可實(shí)現(xiàn)“2小時(shí)到站”，超過俄美的太空對(duì)接速度，更是進(jìn)一步提升應(yīng)急救援的“響應(yīng)速度”。

從神舟八號(hào)的43.5小時(shí)，到神舟十二號(hào)的6.5小時(shí)，再到神舟二十一號(hào)的3.5小時(shí)，中國(guó)載人對(duì)接技術(shù)的每一次提速，都標(biāo)志著我國(guó)航天工程向“更高精度、更高效能、更安全可靠”邁進(jìn)。此次3.5小時(shí)對(duì)接的成功，不僅追平了當(dāng)前世界載人對(duì)接的最快水平（俄羅斯聯(lián)盟MS-17飛船的3小時(shí)03分），更證明了我國(guó)已具備自主研發(fā)高復(fù)雜度航天技術(shù)的能力。

未來，隨著輕舟貨運(yùn)飛船、新一代載人飛船等裝備的投入使用，我國(guó)空間站將構(gòu)建起“快速對(duì)接+高效補(bǔ)給”的完整體系，為開展更深入的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)、推動(dòng)國(guó)際航天合作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)——而這三個(gè)半小時(shí)的“太空通勤”，既是技術(shù)提升的體現(xiàn)，也是中國(guó)航天邁向“星辰大?！钡闹匾徊健?/p>

消息來源：《央視新聞》11月1日?qǐng)?bào)道《神二十一完成快速自主交會(huì)對(duì)接》