揭秘航天员的“太空专列”！搭载神十六乘组的火箭有哪些看点？

5月30日，长征二号F运载火箭（简称“长二F火箭”）在酒泉卫星发射中心点火升空，将载有3名航天员的神舟十六号载人飞船顺利送入预定轨道，中国空间站应用与发展阶段首次载人发射任务取得圆满成功。

这枚承载着航天员的“太空专列”，全程参与了中国载人航天工程“三步走”战略的每一步，肩负着保障航天员安全进入太空的特殊使命和责任。本发火箭都有哪些新的看点和亮点呢？

自我提升：流程压缩，数字化赋能

中国运载火箭技术研究院供图

有着“神箭”美誉的长二F火箭，由航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院（以下简称“火箭院”）抓总研制，是我国现役唯一一型载人运载火箭，发射成功率达100%。为确保更高的可靠性和安全性，研制团队从未停下优化改进的脚步。

火箭院长二F火箭副总设计师刘烽介绍，本发火箭共有20项技术状态变化，研制团队重点围绕冗余度提升和工艺改进，持续提升火箭的可靠性，同时继续推进箭上多个电气系统元器件国产化工作。

自执行长二F遥十二火箭任务起，长二F火箭研制团队进入“发射1发、备份1发”即“滚动备份”的发射模式，两发火箭轮流“站岗”。“值班”火箭如接到应急救援命令，可随时实施应急救援发射，保障航天员生命安全。

“每一次发射，研制团队都要完成约1.7发火箭的准备工作。”刘烽说，在为航天员的生命安全加上“双保险”的同时，研制团队的工作量也大幅增加，对发射场操作提出了新的更高的要求。

基于“滚动备份”的发射模式，长二F运载火箭团队人员设计了“串行”和“并行”两种测试发射流程，并在此基础上将两者的优点结合起来，设计了“串并行”测试发射流程，在保证人力资源的高效利用的同时，还可以兼顾整流罩线和逃逸塔线的工作，进一步提高发射场工作效率。

简化重复测试项目，调整测试顺序，并行、穿插工作……在确保发射可靠性的前提下，长二F火箭试验团队不断梳理、优化发射场流程，提升测发效率。如今，长二F火箭“发一备一”的发射场流程已从49天压缩至35天。

流程压缩的同时，面对快节奏发射，研制团队还以数字化、信息化手段赋能火箭，为数据判读引入“智”变。

“火箭的测试数据前后方实时互通，后方设计人员能够了解火箭相关数据，开展实时监测判读与数据分析，并同步在大屏上可视化展示。”刘烽表示，依靠远程测发支持系统的持续建设，后方强大的数据自动判读与分析工具以及完善的专家团队，更好地保证了数据判读的覆盖性和可靠性，提高了工作效率。

永恒的使命：可靠性和安全性如何实现？

神十六乘组奔赴苍穹 潮新闻记者 倪雁强摄

从长二F火箭点火起飞，到把承载着航天员的神舟十六号飞船安全送入预定轨道，火箭在空中飞行的这短暂的10来分钟里风险极大。长二F火箭试验队员们通过充分的地面试验，设置科学可靠的故障诊断系统，尽可能降低火箭发射的风险性，全力保障航天员的生命安全。

作为中国航天史上技术最复杂的“航天员专列”，长二F火箭的每一次亮相，其可靠性和安全性都会再度提升。目前，长二F火箭可靠性指标已从0.91提升至0.98，安全性指标达0.997。

“火箭的高可靠不等于完全没有任何风险，一些小概率事件仍然存在出现的可能性。”刘烽说，这就需要故障诊断系统发挥作用。

回顾载人航天历史，故障检测系统在保障航天员的生命安全上立了大功。2018年，俄罗斯联盟号火箭升空后出现问题，当时逃逸塔已经分离，火箭故检系统检测到火箭发射重大故障后，启动了无逃逸塔的高空逃逸模式，飞船与火箭分离后使用降落伞返回地面，航天员无一伤亡。

长二F火箭故障检测处理系统可以称之为火箭的“医生”，它可以为火箭做全身“体检”。在火箭10来分钟的飞行过程中，故障诊断系统看似默默无闻，实则一直在全方位实时监测火箭的运行工作状态，“身体”的某个部位一旦出现异常情况，则会立即提出预警，并给出相应的“处方”。

长二F运载火箭主任设计师常武权介绍，故障检测处理系统有两个主要任务，一是检测火箭的重要参数，判断火箭故障，出现故障时向有关系统发出逃逸指令和终止飞行指令，由箭上的故障检测处理飞行软件负责实施这两项关键任务；二是逃逸时完成逃逸飞行器的时序控制和火工品配电，由箭上的逃逸程序控制软件负责逃逸时逃逸发动机点火及相关装置动作控制。

在故障检测系统工作过程中，确定火箭的故障门限参数值以及相关判据是关键一环。故障门限值和相关判据如果设定得太宽，则会在火箭飞行的过程中发出错误的指令，干扰任务的执行；如果门限收得过紧，则有可能导致判断不出灾难性的故障，导致飞行任务失败。

刘烽表示，试验团队在每一次飞行任务前都会查阅大量历次火箭飞行数据，对飞行试验结果进行深入分析，并做半实物仿真试验来归纳、总结、细化故障门限。

“尽管目前的故障门限已经足够科学、合理，但提高火箭的可靠性、全力确保航天员的安全是一个永恒的话题，不能100%保证航天员的生命安全，但是要一直追求100%安全的目标。”常武权说，载人航天，人命关天，要永远把安全放在第一位，这样才能站得更高，离天空更近。

“冷知识”：整流罩如何解锁打开？

中国运载火箭技术研究院供图

长二F火箭为护送“乘客”安全到点“下车”，解锁打开整流罩两个半罩的方式十分独特。

整流罩是一个保护罩，火箭在大气中飞行时，它将卫星、飞船等“乘客”罩在里边，保护它们不受外界气流、热噪声等环境影响，待完成使命后，整流罩要及时“开门”，保证“乘客”能够安全到点“下车”。

这个“开门”的动作，目前我国大多数火箭整流罩使用火工品解锁分离，如长三甲系列、长五系列、长七火箭的整流罩使用火工品解锁分离，而长二F火箭解锁方式比较特殊，它在国内首次使用一种机械锁式机构实现这一功能。这把“开门”的锁的特点是多点联动，有点类似飞机的舱门。

机械锁具有承载能力强、可检可测可重复使用等优点，更加适应载人飞行高可靠、高安全的要求，因此，研制团队专门为载人火箭研发了这套解锁机构。

火箭院总体设计部机构专业副主任师乐晨介绍，载人火箭的特殊性，决定了火箭整流罩解锁装置既要满足正常飞行，又要满足逃逸飞行，以及在逃逸飞行时承受住一定的载荷压力。

经过详尽的计算，研制团队确定了锁的数量、连接力和空间位置布局，最终使用了5种规格共计32把锁，每个半罩16把，作为火箭整流罩的解锁机构。

在长二F火箭整流罩上，这32把锁分布的位置、大小、间距都不同，它们通过拉杆进行连接，每根拉杆就如同琴弦，要同时让它们执行一个动作同步解开，整流罩才能顺利“开门”，让航天员顺利进入太空。

“相比火工品分离解锁，这套机构要注意的更多。”乐晨说，要控制解锁力不能太大，大了可能解不开，也要保证锁足够结实，不能在运输、起吊等过程中发生大的变形，还要保证同步性，也就是实施解锁时，这32把锁要在不大于0.1秒的时间内全部解开，实现两个半罩打开，这对装配人员的要求非常高。

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