2021年10月16日，翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员乘神舟13号载人飞船升空。6.5小时后，神舟13号通过全自主交会对接模式与“天宫”空间站的“天和”核心舱-天舟2号-天舟3号货运飞船组合体首次进行了径向交会对接。不久，3名航天员顺利进入了“天和”核心舱。
长征2号F火箭发射神舟13号载人飞船 （图源：网络）
任务艰巨
神舟13号乘组 （图源：网络）
这次神舟13号任务很多，例如，航天员要开展机械臂辅助舱段转位、手控遥操作等空间站组装建造关键技术试验，这是神舟12号航天员没执行过的任务。
其中开展机械臂辅助舱段转位试验，是航天员操作机械臂控制天舟2号货运飞船，将其从目前的前向对接位置转移至空间站两侧的停泊口，为明年发射两个实验舱与空间站对接后转接到停泊口做试验准备，这也是中国空间站的一个特色。
手控遥操作试验是航天员遥控远程控制天舟2号的姿态调整、机动飞行及与空间站的交会等。这项技术试验很重要，必须掌握，因为在1997年6月25日，俄罗斯曾因进步M-34货运飞船在与和平号空间站交会对接时因而故障失控，结果导致进步M-34飞船“追尾”，直接撞到空间站光谱号舱上导致光谱号舱破裂。
另外，要进行2-3次出舱活动，安装大小机械臂双臂组合转接件及悬挂装置，为后续空间站建造任务做准备；进一步验证航天员在轨驻留6个月的健康、生活和工作保障技术，包括空间站的再生式生命保障系统、物资补给和健康管理等；进行更多的航天医学、微重力物理领域等科学技术实验与应用，开展多样化科普教育活动，因为这次航天员在太空逗留时间长，又有女航天员等。这些也很重要，例如，2004年“国际空间站”突发“粮荒”，结果差点导致焦立中博士和俄罗斯航天员沙里波夫组成的第10长期考察组提前返回，为此应急发射了进步M-51货运飞船，送去了粮食等，才转危为安。
径向对接
神舟13号对接模拟图（图源：航天科技集团五院）
神舟13号任务将面临不少技术挑战，其中包括“神舟”载人飞船与“天和”核心舱的径向交会对接。可喜的是，这项艰巨任务已于发射当天顺利完成。
所谓径向对接就是神舟13号载人飞船通过“天和”核心舱下方对接口与空间站进行交会并对接。虽然只是方向变了90度，但是对接的难度却大了不少。
据航天五院502所研制团队介绍，航天器在太空进行垂直的径向交会对接要克服几大困难。例如：
持续控制姿态和轨道“难”。“神舟”载人飞船与“天和”核心舱进行水平的前向、后向交会对接时，其200米保持点是一个稳定的保持点，即使发动机不工作，“神舟”载人飞船也能较长时间保持稳定的姿态和轨道。而“神舟”载人飞船与“天和”核心舱进行垂直的径向交会时，没有稳定的中途停泊点，所以需要持续对飞船的姿态和轨道进行控制，推进剂消耗大，故障处置难。
另外，姿态和相对位置确定“难”。由于在径向交会过程中，“神舟”载人飞船需由平飞转竖飞等大范围的姿态机动，所以对“眼睛”能看到目标和保证“眼睛”不会被复杂光照变化所干扰提出了更高要求。
此次神舟13号载人飞船与“天和”核心舱径向交会对接整个过程都是在制导导航与控制系统指挥下，由神舟13号载人飞船上的智能系统自主完成的。
径向交会和前向交会都是中国空间站载人飞船正常的交会方式，会在未来空间站载人交会对接任务中交替使用。此次首秀的圆满成功，将为后续空间站建造和运营打下坚实基础。
掌握了径向交会技术后，等到我国明年建成T字空间站后，核心舱在这个对称关系中仍然保持着前、后、下三向对接的能力。后向对接货运飞船；前向、径向两个对接口可以接纳两艘载人飞船实现轮换，无需对接后再转换对接口。
长期驻留
这次我国航天员乘组将首次在太空连续驻留6个月，这也是此次任务面临的最大挑战。因为大量的理论和经验表明，在空间站内生活、工作的时间越长，太空环境对人的生理和心理影响就越大。
例如，长期在微重力环境中生活和工作，会使航天员骨质脱钙和肌肉萎缩的更厉害。航天员返回后，常感觉全身无力，站立、行走都很困难。国外有的航天员边走边摔跤。为此，目前将采用以下应对措施：一是加强锻炼，每天用核心舱内的功率自行车、跑步机和拉力器等多种器械锻炼2小时，包括上肢和下肢等各个部位的运动；二是服用特殊药物，加强营养和维生素的补充；三是用“太空按摩仪”协助航天员进行肌肉疲劳恢复和肌肉力量训练；四是加强飞行前的适应性训练。
在轨驻留时间的延长对航天员的心理也会产生较大影响。例如，1967年，阿波罗7号指令长曾与控制中心发生争吵，甚至拆掉了测量生命体征的传感器。和平号空间站某一个乘组在太空飞行1年后，狭小的空间站环境和单调的生活使他们的性格发生了变化，因此发生了相互吵架。所以，在我国航天员训练中，心理训练贯穿整个训练过程中，主要是培养航天员良好的职业个性和心理品质，为完成长期驻留太空奠定良好的心理基础。
这次神舟13号乘组有女航天员，所以对于乘组的心理调解有一定作用。另外，航天员上天后也将用心理舒缓系统、听音乐和看电视等方法调解心理，或与地面心理医生、家人交流。
神舟13号航天员们已为太空中的休闲时间做好了准备，例如，翟志刚下载了影视剧视频和歌曲，没事的时候可以看剧，并通过写毛笔字调解心情；王亚平携带的小物品里有乐器，家人和战友的照片、视频以及给两名男航天员提前准备了新年礼物，想给同事惊喜；叶光富带了家人的合照、乐器等。
女航天员
图源：央视新闻 摄影：徐部
这次是我国女航天员首次进驻中国空间站，并且王亚平将会成为中国首位实施出舱活动的女航天员。选女航天员王亚平完成这次任务有多个有利因素，例如：
由于神舟13号乘组是我国首次进行6个月长期驻留，所以会对航天员的身心产生较大影响，而研究和实践都表明，从生理构造和心理素质来讲，女性对航天环境的适应能力更持久，耐寂寞能力较强，心理素质稳定。
另外，女航天员可为乘组带来活力，男女一起工作可使双方配合顺畅，积极主动，工作效率高，错误率少。
还有，妇女上天也有利于全面开展医学研究，没有女性的参与载人航天，空间生命科学研究成果是不完整的。
2013年6月20日10时，神十航天员王亚平在太空给地面的学生讲课。（图源：央视新闻）
当然，由于女航天员王亚平已经上过一次天，所以也比较有经验。
我国已针对女航天员的身心特点和个体需求，做好了充分准备。例如，对王亚平在飞船上所使用的座椅进行了量身定制；配备了1套为王亚平定制的舱内航天服；对大小便收集器的高度和相对位置也进行局部修改，并配有女性专用适配器；考虑女航天员的需要，准备了巧克力、甜食和补血食品等。
值得关注的是，先期上天的天舟3号货运飞船送去了适合王亚平身材的舱外航天服和卫生用品、化妆品等。合身的舱外航天服很重要，可使出舱作业的航天员感觉轻便灵活，减少体力消耗，提高工作效率。目前，国外女航天员出舱少的重要原因之一就是因为没有专用女舱外航天服，美国曾因此推迟了全女性太空行走。
王亚平在水下出舱训练中 水下摄影：徐部
王亚平在中性浮力水槽进行太空行走训练时，男航天员在水下坚持多久，她同样在水下坚持多久。相信她一定能完成中国女性的首次太空行走。
神舟13号任务是我国空间站工程关键技术验证阶段的收官之战，在空间站在轨建设过程中具有承上启下的关键作用。通过神舟13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。
约6个月后，神舟13号乘组搭乘神舟13号飞船返回东风着陆场。我国专家将对空间站关键技术验证阶段各项任务完成情况进行全系统综合评估全面评估后，满足要求后在2022年我国空间站工程将转入空间站建造阶段。
作者：庞之浩（全国空间探测技术首席科学传播专家）
文章由腾讯“全民爱科学”团队推出
本文来自科普中国
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