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超硬核！盘点神舟十三号飞船的新科技有哪些？

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2021-10-18 11:29:35

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10月16日凌晨0时23分，一道耀眼的金光划过大漠月色，翟志刚、王亚平和叶光富三名航天员搭乘神舟十三号飞船，在长征二号F遥十三运载火箭（下文称“长二F火箭”）的助推下驶向星海，入住“天宫”。

从火箭发射到飞船成功对接核心舱，再到航天员顺利进驻，神舟十三号如何过关斩将？背后都有哪些“功臣”为它保驾护航？记者带您一起了解那些护航神舟飞天路的硬核科技——

1从颠簸震动到舒适加倍，航天员火箭“专列”再升级

神舟十三号发射升空，伴随着巨大的火箭尾焰和轰鸣声，我们从直播画面中看到，三位航天员的神情似乎与在地面无异，也没有明显的摇晃。

与之形成鲜明对比，在神舟五号载人飞行任务中，当火箭飞行到三四十公里高度时，火箭和飞船发生了急剧抖动，产生共振，让杨利伟承受了极大的不适。后来，杨利伟在《太空一日》中回忆了那“难以承受的”26秒：“痛苦的感觉越来越强烈，五脏六腑似乎都要碎了。我几乎难以承受，觉得自己快不行了。”

“这个让人很不舒服的共振曾是一个世界级航天发射难题。”中国航天科技集团一院长二F火箭总体主任设计师常武权告诉记者，早在20世纪60年代，美国发射大力神火箭过程中，就出现过持续30秒的振动；法国火箭也曾出现过类似问题，影响了搭载卫星的寿命。

超硬核！盘点神舟十三号飞船的新科技有哪些？

如何让这26秒不再“难以承受”？试验人员经过测算分析，认为“病根”可能出在氧化剂上：当氧化剂中燃料的振动频率和火箭结构的振动频率接近时，很可能发生结构与液体耦合的发散振动。经过试验分析，结论印证了此前的推测：问题出在火箭的POGO振动（纵向耦合振动）。

找到问题根源后，长二F火箭研制团队着手改进火箭性能。首先，研制人员通过减少火箭助推器蓄压器上的膜盒，减小振动量级和时间，但振动问题仍未完全解决；研制团队再次优化设计，将助推器蓄压器改为变能量蓄压器。这个装置能够吸收燃料振动时产生的能量，改变燃料的振动频率。燃料的振动频率和火箭结构的振动频率不再接近，火箭因此就不会产生POGO振动。

作为航天员“专列”，安全性能无疑是第一位的。长二F火箭是我国第一枚有明确0.997安全性指标要求的运载火箭。安全性指标，表示火箭出现故障时还能保障航天员安全返回的条件概率；0.997安全性指标，即假设发射出现1000次故障，所采取的救助措施中，仅允许3次不成功。

在追求安全性的道路上，火箭研制团队没有止步。进入空间站任务阶段，长二F火箭共进行了100多项技术状态更改，其中有70余项与可靠性提升相关。这些改进不涉及重大技术状态变化，主要目的是消除薄弱环节。比如，针对发动机点火失效风险，将主机传火孔直径从4毫米改为6毫米，进一步提升点火可靠性；根据位置不同，对发动机二级游机推力室喷注口提出更加精细的角度设计要求，使推进剂能更加充分地融合和燃烧，为火箭提供强劲动力。

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