神舟十三号的发射为啥选在“跨越时空同一天”？南航专家详解“大国航天新刻度”

交汇点讯 北京时间2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，神舟十三号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空。神舟十三号的出征，将大国航天刷出全新刻度。这一次的飞行和此前的神舟十二号相比，有哪些不同？新版的“太空出差三人组”又将在空间站里做些啥？记者特邀南京航空航天大学的专家进行了解析。

杨昊 摄
【发射】
发射时间也要“跨越时空同一天”？
航天专家：选定10月16日只是因为发射时间“刚刚好”
就在神舟十三号官宣发射时间后不久，有细心的网友发现，10月16日是一个标准的“好日子”，在18年前的同一天，2003年的10月16日，航天员杨利伟安全着陆，我国首次载人航天取得圆满成功。此外，10月16日还是我国第一颗原子弹爆炸成功的“时间刻度”。神舟十三号发射也要“跨越时空同一天”的说法不胫而走。
南京航空航天大学航天学院康国华教授笑道，航天人可没这么迷信，神舟十三号的发射选择了10月16日凌晨，真的只是日子“刚刚好”。 “具体的发射时间是根据实验任务和气象条件来决定的，真的要说‘有关系’，那最有关系的考虑因素是预定轨道高度。科研工作者判定发射的‘窗口’，要综合考虑当地的气象条件、飞行的测控条件、飞船的轨道参数、空间站的轨道参数等多种因素，由此计算出最佳的发射时间。”
如果你是航天爱好者，那么可以从神舟十二号的发射时间来佐证这一结论。根据官宣时间，神舟十二号是在北京时间2021年6月17日的9时22分发射的。神舟十二号在上午发射，神舟十三号的发射时间则是在凌晨0：23分，科研工作者们“选日子”，可没啥“撞个好日子”一说。
【交会对接】
“万里穿针”再次上演
这次是“径向对接”的首次验证
10月16日，不少读者一觉醒来刷新闻时，都会发现神舟十三号与天和核心舱成功完成径向对接的消息。距离发射时间过去了约6.5个小时，神舟十三号载人飞船采用自主快速交会对接模式，成功对接于天和核心舱径向端口，“径向对接”技术首次得到太空验证。
在一个月前的9月16日，神舟十二号在返回之前，曾为神舟十三号此次的径向对接打了个“前站”，进行过径向交会试验，成功验证了径向交会技术。专家告诉记者，所谓“径向交会”，就是指航天器从空间站组合体的下方垂直向上对接。在这之前，我国在太空进行的飞船交会对接都是水平方向的，包括前方向交会和后方交会。
南京航空航天大学航天学院闻新教授对快速交会对接技术充满信心，他在接受记者采访时表示，径向交会技术难度极大，我国此前还未在太空中进行过验证。在太空中的对接是“万里穿针”的难度。从神舟十二号开始，我国的载人飞船新增了自主快速交会对接、径向交会对接和180天在轨停靠能力。在太空中“相遇”后，两个航天器会在空间轨道上合并在结构上连成一个整体，这是载人航天活动的三大基本技术之一，是实现空间站和空间运输系统的装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨服务的先决条件。此前，在神舟十二号之前，神舟飞船及航天员已经掌握了自动交会对接和手动交会对接技术。
为什么要采用径向对接的方式？
不仅节约燃料，还能为明年发射实验舱做准备
康国华教授介绍，神舟十三号之所以选择径向对接的方式与天和核心舱进行对接，是因为空间站接口有限，在前后对接上后，径向对接就成为一种选择，可以充分利用核心舱下的空间，还可以为明年已经“安排上了”的实验舱发射和搭建做准备。“虽然是‘万里穿针’，但一定会越‘穿’越熟练。这一次交会对接的时间缩短到6.5小时就是个明证。”
据悉，径向对接是一个从低轨道飞向高轨道的过程，在一定程度上也降低了天舟货运飞船在轨姿态调整的次数，进而节约燃料。此外，径向对接对于整个轨道的抬高和控制都是有好处的。
根据发射日程，大约在明年，我国将要发射太空实验舱。届时，“丁”字形的实验舱组合，将在搭建时也用上径向对接技术。“空间站核心舱的对接口也不会完全在同一个水平方向上，因此，径向对接是航天器必须要掌握的一项对接技术。”
【太空任务】
太空任务有六大不同
女性航天员将首次出舱
在10月14日下午举行的神舟十三号载人飞行任务新闻发布会上，中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强介绍，空间站在轨建设分为关键技术验证和建造两个阶段实施，神舟十三号任务是关键技术验证阶段的决胜之战、收官之战，也是空间站在轨建设过程中承前启后的关键之战。林西强说，通过神舟十三号任务，将更加全面地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与协调性。神舟十三号任务结束后，将组织进行全系统综合评估，满足要求后转入空间站建造阶段。
据悉，与神舟十二号任务相比，神舟十三号任务主要有六大不同：
一是载人飞船将采用自主快速交会对接的方式，首次径向停靠空间站；
二是届时中国空间站将实现核心舱、2艘货运飞船、1艘载人飞船共4个飞行器组合体运行；三是航天员将首次在轨驻留6个月，这也是空间站运营期间航天员乘组常态化驻留周期；
四是中国女航天员将首次进驻中国空间站，航天员王亚平也将成为中国首位实施出舱活动的女航天员，而神舟十三号乘组也将包括中国首次出舱的男女航天员；
五是在神舟十二号任务的基础上，进一步开展更多的空间科学实验与技术试验，产出高水平科学成果；
六是实施任务的飞船、火箭均在发射场直接由应急待命的备份状态转为发射状态。
南京航空航天大学航天学院教授闻新表示，此次的六大任务中，女性航天员的出舱尤为亮眼。“此前在国际空间站里，虽然也有女性航天员的声音，从她们从未进行过出舱。这是因为女性接受辐射的阈值是要低于男性的，因此在太空作业时，身着航天服的男性会更加适合。但我国此次能够信心十足的安排女性航天员出舱，充分说明我国在舱外航天服的设计上有了更完善的设计，尤其是在抵挡辐射方面更加安全。这也是航天综合实力的一种展现。”
“快递小哥”们还和空间站连着呢
将来会进入销毁流程，还能顺带帮空间站“扔垃圾”
关心空间站的读者盘了一下发射日程不难发现，目前在太空中和空间站连着的航天器，已有“天舟二号”“天舟三号”和“神舟十三号”三个。空间站的对接口也是有限的，接下来要是再发射载人飞船或是“快递小哥”天舟系列货运飞船上天，会不会空间站的对接口不够用了呢？
专家介绍，“神舟”系列载人飞船和“天舟”系列货运飞船都各司其职，有着自己的业务只能。所有的“神舟”系列载人飞船，最终都将返回地球表面，而“天舟”的最终命运则是在分离后开启坠毁程序，降落在南太平洋的“航天器坟场”。
航天员在空间站里做实验、生活，也会产生一定的废弃物。这些废弃物基本都将转移到“天舟”货运飞船内，然后，“天舟”将于航天器进行分离，最终坠毁。“快递小哥”送完快递，还能“顺手”给空间站扔一下“垃圾”。

【关注航天员】
水下训练、洞穴训练……
进入太空前，航天员训练必须“上天入地”
因为女性航天员的加入，新版“太空出差三人组”备受瞩目。航天员王亚平曾在接受新华社采访时透露过航天员训练时的情景，如离心机训练、水下训练等。而首次上天的航天员叶光富，此前在欧洲接受洞穴训练的照片也头一次出现在公众视野里。
太空飞行，为什么要“上天入地”，接受各种训练？专家告诉记者，这些训练看上去“非人类”，实则考验着航天员的综合能力。如离心机训练，锻炼的就是航天员的“抗压能力”。这里的抗压和我们普通人不一样，专业名词叫“超荷载”。接受超荷载训练的目的，是为了适应火箭起飞时的“推背感”。点火起飞时，火箭对航天员造成的推力会远远超过1g（1g=9.8N/kg，是重力加速度的单位）。对于地球上的普通人来说，1g到2g是能够承受的荷载极限，类似的感觉接近于特别陡的过山车猛然下坡，但航天员能够承受的荷载至少要达到8g。我国首位进入太空的航天员杨利伟曾经这样比喻，8g超荷载的“压力”，相当于8倍的体重压在身上，训练的时候，甚至面部肌肉都会变形，眼泪唰唰向外流。
而水下训练考验的，则是航天员在失重环境下的工作能力。水下环境里，因为浮力和重力相抵消，科研工作者可以为航天员模拟出失重的状态。在失重的环境下吃饭、工作，甚至是穿脱航天服都是“难题”。
洞穴训练的作用，是黑暗而且较为恶劣的环境下航天员生存能力的提升，磨砺心理，对抗幽闭恐惧。“如果把你关在家里的客厅里6个月，你会怎样？航天员呆在空间站里6个月，生理和心理都要适应它。”专家说。
空间站里会不会皮肤干燥？
女性航天员的面霜引发“太空护肤”新话题
今年中秋，跟随“天舟三号”进入太空的空间站物资中，专门为女性航天员研发的化妆水、面霜等护肤产品成为网友们打趣的话题之一。在太空中也要“美美美”，果然护肤不分时间地点场合啊！
南航航天学院康国华教授表示，这一次女性航天员上天，科研人员特意准备的护肤品，有着人性关怀的意味。但太空中护肤，不会像在地球上一样“拧开化妆水瓶盖”，盛放化妆水、面霜的容器肯定要特殊加工。
不少人也因此有了疑问，在空间站里长期生活，会不会引发皮肤干燥？专家告诉记者，空间站有环境控制航天生命保障分系统，温度、湿度、噪音分贝等都会控制在适合航天员生活的范围。因此，男性航天员长期呆在空间站，基本不会出现皮肤干燥。“在空间站里，水分是蒸发不掉的，因此连悲伤电影都看不了，万一哭出来，眼泪都在面罩上糊着呢。”
新华日报·交汇点记者 杨频萍

---