2024年4月25日，我國神舟十八號載人飛船發(fā)射成功。此次任務(wù)是我國載人航天工程進入空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的第3次載人飛行任務(wù)，是工程立項實施以來的第32次發(fā)射任務(wù)。執(zhí)行神舟十八號載人飛行任務(wù)的航天員乘組由葉光富、李聰、李廣蘇3名航天員組成，葉光富擔任指令長。

神舟十八號航天員在軌任務(wù)包括執(zhí)行多次出艙活動，進行微重力基礎(chǔ)物理學、空間材料科學、空間生命科學、航天醫(yī)學、航天技術(shù)等多領(lǐng)域的實驗與應(yīng)用，安裝空間站碎片防護加固裝置，完成艙外載荷和艙外平臺設(shè)備的安裝與回收等。這些任務(wù)的順利完成將有力支撐空間站在軌運行和科學實驗的需求。

作為最新一批神舟載人飛船的第一艘，神舟十八號有多項技術(shù)升級，特別是全面升級了飛船的電源系統(tǒng)，提升了飛船的性能與安全性。

電池續(xù)航能力更強

神舟飛船是航天員實現(xiàn)天地往返的“生命之舟”，由軌道艙、返回艙和推進艙構(gòu)成，共有14個分系統(tǒng)，電源分系統(tǒng)則是其中最為關(guān)鍵的系統(tǒng)之一，堪稱飛船的“心臟”。它包括整船在軌飛行提供電能的主電源、關(guān)鍵階段可確保航天員安全的應(yīng)急電源、為返回艙提供電能的返回著陸電源、為軌道艙和返回艙提供火工控制能源的火工品電源等。相較于神舟十六號和神舟十七號載人飛船，神舟十八號載人飛船進行了電源全新升級。在神舟十八號飛行任務(wù)中，鋰離子電池接過鎘鎳電池的“接力棒”，電池擴容達30%。

為什么要從鎘鎳電池升級為鋰離子電池呢？這是由空間站時代飛船的使用環(huán)境和使用時間長度變化決定的?？臻g站時代后，飛船在軌時間通常是6個月，這樣一來就面臨兩個很嚴峻的問題。一是空間站艙體的遮擋問題。數(shù)十米的艙體連接長度和巨大的柔性太陽翼，對神舟載人飛船造成了比較嚴重的光照遮擋，導(dǎo)致自主發(fā)電能力不足。二是神舟飛船?？科陂g需要接受空間站的電力供應(yīng)，由此產(chǎn)生充放電狀態(tài)不斷切換的不穩(wěn)定情況，造成充放電不規(guī)律問題。從神舟一號到神舟十七號，飛船配置的都是鎘鎳電池，這種電池具有高安全、高可靠、耐過充、耐過放等優(yōu)勢性能，可以滿足神舟飛船高安全運行的任務(wù)要求。但是它也有缺點，那就是“記憶效應(yīng)”。記憶效應(yīng)是指蓄電池在反復(fù)淺充淺放后，電池容量比全充全放時減少了，導(dǎo)致使用時間縮短。相較于鎘鎳電池，鋰離子電池的一個突出優(yōu)勢就是沒有記憶效應(yīng)，使用壽命長。這就使得神舟飛船克服了不規(guī)律充放電問題，獲得了更長的?？靠臻g站組合體的時間，同時也更加安全、可靠。相比鎘鎳電池，鋰離子電池比能量更高、循環(huán)壽命更長、高倍率充電更佳，且為整船減少了50千克左右的重量。

艙內(nèi)畫面更清晰

中國空間站已進入常態(tài)化運營模式，目前空間站及貨運飛船中的相機已升級到1080P高清視頻，但由于沿用整體方案，且受測控體制和信道制約，載人飛船傳輸?shù)囊曨l仍維持原有的標清標準。為了提升神舟飛船返回艙的圖像質(zhì)量，科研人員嘗試通過更迭軟件來實現(xiàn)畫質(zhì)升級。相機畫質(zhì)升級意味著原始數(shù)據(jù)倍增，然而，飛船內(nèi)的相機原本是面向較小分辨率圖像的處理與傳輸而設(shè)計的，這使得傳輸信道、處理能力、調(diào)度策略均面臨技術(shù)瓶頸。對此，圖像團隊不斷優(yōu)化算法、反復(fù)迭代論證，最終讓圖像清晰度明顯提升，人物面部細節(jié)也更加豐富。

“神舟舵手”更成熟

神舟十八號載人飛船是空間站應(yīng)用與發(fā)展階段第二艘實施徑向?qū)拥妮d人飛船。2023年5月30日，中國空間站應(yīng)用與發(fā)展階段首艘載人飛船神舟十六號就與中國空間站成功實現(xiàn)了徑向?qū)?。神舟十八號載人飛行任務(wù)再次實施徑向?qū)?，也標志著我國自主研發(fā)的空間交會對接制導(dǎo)導(dǎo)航與控制（GNC）技術(shù)進一步成熟。GNC系統(tǒng)是神舟飛船的核心分系統(tǒng)，被研制人員親切地稱為“神舟舵手”。該系統(tǒng)負責飛船從發(fā)射到與火箭分離，再到與空間站交會對接，最終從空間站撤離并返回地球的全過程控制，同時還負責飛船獨立飛行過程中的姿態(tài)與軌道控制、太陽翼帆板控制等。

神舟十八號乘組將做哪些實驗

構(gòu)建小型水生生態(tài)系統(tǒng)

受控生命生態(tài)系統(tǒng)被認為是人類進行長期空間飛行和地外居留必需的生命支持系統(tǒng)。水生生態(tài)系統(tǒng)具有生物適應(yīng)性好、控制簡單、運行穩(wěn)定等特點，是近年來受控生命生態(tài)系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容。

“空間先進水生生保系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”項目，將在軌搭建一個由斑馬魚和金魚藻組成的小型水生生態(tài)系統(tǒng)，研究空間環(huán)境對魚類生長發(fā)育、生態(tài)系統(tǒng)運行與物質(zhì)循環(huán)的影響。該項目將成功構(gòu)建魚類的空間水生生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)我國在空間培養(yǎng)脊椎動物的突破；并解析空間環(huán)境對脊椎動物生長發(fā)育與行為的影響，為空間密閉生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)研究提供理論支撐。

探究植物干細胞微重力影響

植物的莖、葉、花、果等地上部分器官都來自于莖尖干細胞，研究干細胞調(diào)控機理對于解析植物形態(tài)和器官的分化有重要意義。

“微重力環(huán)境調(diào)控植物干細胞功能和結(jié)構(gòu)的分子網(wǎng)絡(luò)研究”項目是以模式植物擬南芥的植物莖尖干細胞為研究對象，解析植物在空間微重力環(huán)境中，干細胞形態(tài)功能與基因表達的變化，為定向設(shè)計適應(yīng)太空環(huán)境的空間作物提供理論支撐。該項目上行了100余粒擬南芥種子，在空間站進行為期4周左右的培育生長，后由航天員進行植株采集，并在—80℃冷凍固定，最后隨神舟飛船返回，交付科學家開展地面研究。

探尋生命起源的分子密碼

探尋關(guān)于生命起源的諸多問題，如生命的“合成砌塊”是如何逐步組裝成具有基本功能的生物大分子的，人們不可能回到幾十億年前尋找這些問題的答案，只能模擬原始地球環(huán)境或基于太空特殊環(huán)境，通過有機化合物亙古不變的化學性質(zhì)及物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律，來有效揭示生命本質(zhì)及發(fā)現(xiàn)生命演化的重要線索。

磷元素是重要的生命元素，星際空間也廣泛存在著各種氨基酸、核苷等“生命的種子”。利用空間站長期微重力環(huán)境，以氨基酸、核苷和磷構(gòu)建“三元反應(yīng)體系”，可以建立N-磷酸化氨基酸“分子演化系統(tǒng)”。以此為基本生物化學模型，開展蛋白與核酸共起源及遺傳密碼起源的分子進化研究，從分子水平上探究基本生化反應(yīng)對微重力環(huán)境的響應(yīng)特點，能夠為生命的化學起源中蛋白與核酸共起源理論體系提供重要的科學依據(jù)。

太空“超潤滑”材料驗證

摩擦無處不在，磨損相伴而生。摩擦、磨損會加大能源消耗，損壞設(shè)備、器件。將摩擦和磨損降低至極限，是摩擦學研究的重要發(fā)展方向。

“空間用固液復(fù)合潤滑材料的設(shè)計、界面作用機理及艙外驗證”項目面向航空航天等重大工程裝備對更長壽命、更低摩擦與更低磨損潤滑材料的應(yīng)用需求，設(shè)計開發(fā)了基于二硫?qū)俨牧系墓腆w潤滑、基于聚合物涂層-潤滑油脂的固液復(fù)合潤滑材料體系，并利用空間摩擦學評價裝置進行艙外驗證試驗，期望在嚴苛的空間環(huán)境中實現(xiàn)機械運動的“超潤滑”或近零磨損，揭示潤滑材料在真實空間環(huán)境中的潤滑演變過程和損傷機制。

【責任編輯】蒲 暉