久有凌云志 天宫再会师
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2023年5月30日6时42分，身着乳白色飞天服的航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮迈着稳健的步伐，依次从问天阁走出，正式向中国空间站进发。
这是一个全新的组合——首次由航天驾驶员、航天飞行工程师和载荷专家三种类型的航天员组成，三人均为博士，是名副其实的“博士乘组”。
“三名不一样的航天员将在飞行中发挥各自优势，形成互补，更高效地完成各项飞行任务。”中国载人航天工程航天员系统总设计师、中国航天员科研训练中心研究员黄伟芬介绍，神舟十六号飞行乘组是航天员系统综合考虑神舟十六号载人飞行任务特点、航天员队伍可持续建设发展等因素，按照统筹规划、任务匹配、新老搭配、继承与发展等飞行乘组选拔原则而选定的。
神舟十六号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接的模拟图像。新华社发
2008年的神舟七号，2012年的神舟九号，2016年的神舟十一号，景海鹏三次沿着这条路迈向太空之旅。7年后的今天，他第4次启程，目光仍然坚定，身姿依然挺拔。
面对两名比自己小了20岁、毫无飞行经验及太空环境体验的队友组成的“跨代乘组”，景海鹏深感责任重大，“一定要安全地把他们带上天，并安全地把他们带回来。”
身为空气动力学专业博士后，曾任大学教员，继而成功入选我国第三批航天员队伍，并作为首位航天飞行工程师执行载人飞行任务……对朱杨柱来说，这是一个青年学子执着追梦十余载的圆梦时刻。
出征在即，朱杨柱将满腔豪情化为一阕《如梦令》：“曾经少年如风，而今家国更重。空间站建功，踏尽无悔征程。追梦，追梦，星辰大海一生。”
15年，从一名学生到与“偶像”景海鹏一同出征太空，桂海潮难掩激动之情，对着镜头笑得很开心。
比起从空军飞行员队伍里选拔的预备航天员，身为北京航空航天大学教授、博士生导师的桂海潮，体能素质和航天技能训练稍显不足，但他不断自我加压，各项训练成绩稳步提升。进入乘组后，在指令长景海鹏高标准严要求的传帮带之下，桂海潮的信心越来越足。
神舟十六号载人飞行任务是空间站应用与发展阶段的首次载人飞行任务，飞行乘组需要承担繁重的空间科学实(试)验任务。同时，飞行乘组还需要对空间站三舱三船最大构型进行长时间运行维护管理和设备照料。
“航天驾驶员景海鹏和航天飞行工程师朱杨柱主要负责直接操纵、管理航天器，以及开展有关技术试验；载荷专家桂海潮主要负责空间科学实验载荷的在轨操作。”黄伟芬表示，指令长景海鹏身心素质优秀，技术过硬，飞行经验很丰富，两名第三批航天员虽然是首次执行飞行任务，但是他们的航天专业方面技术基础扎实深厚，年富力强，经过两年多的全面系统的强化训练，已经具备执行飞行任务的能力。
“总指挥长同志，我们奉命执行神舟十六号载人飞行任务，准备完毕，是否出征，请指示。航天员景海鹏！”“航天员朱杨柱！”“航天员桂海潮！”
“出发！”圆梦园广场上，中国载人航天工程总指挥、空间站应用与发展阶段飞行任务总指挥部总指挥长许学强发出铿锵有力的命令。
“点火！”9时31分，随着任务零号指挥员吴华点火口令的下达，长征二号F运载火箭托举着神舟十六号载人飞船和3名航天员飞向太空。
星辰大海，永不止步。为国出征叩苍穹，等待他们的，是中国人自己的“太空家园”……
2023年5月30日，神舟十六号载人飞船成功发射并停靠中国空间站径向对接口，标志着我国空间交会对接GNC（制导、导航与控制）技术进一步成熟。这是中国空间站应用与发展阶段首艘载人飞船的交会对接任务，也是空间站三舱在“T”字构型下实施的首次径向交会对接任务。相较于神舟十三号、神舟十四号载人飞船实施的径向交会对接任务，此次神舟十六号载人飞船的交会对接有着不一样的难度——
5月30日在北京航天飞行控制中心拍摄的神舟十五号航天员乘组与神舟十六号航天员乘组拍下“全家福”的画面。新华社发
随着问天实验舱、梦天实验舱以及神舟载人飞船、天舟货运飞船等更多舱段和飞船的相继加入，空间站组合体的尺寸、质量、惯量以及重心位置等影响姿态控制的要素明显增多，与核心舱单舱相比变化较大，部分参数甚至存在跨数量级的增长。
“飞船交会对接，特别是近距离对接，采用的是相对姿态位置操控方法，空间站运动特性的变化将直接影响飞船的交会对接控制过程。”航天科技集团五院神舟飞船GNC分系统主任设计师李志宇介绍，神舟十五号已经成功完成空间站“T”字构型的交会对接任务，它对接的位置为空间站前向对接口，“然而，空间站在不同方向上的运动特性有所区别，神舟十六号进行径向对接，需要克服上述变化带来的影响”。
进行径向交会对接任务时，神舟十六号载人飞船沿着天和核心舱下方的径向对接口，逐渐靠近空间站组合体。
“从神舟十六号载人飞船的视角来看，此时，天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、天舟六号货运飞船和神舟十五号载人飞船均会出现在视野中，这对于其上安装的需要以宇宙背景或太阳作为观测目标的测量敏感器来说，将产生视线上的遮挡。”航天科技集团五院神舟飞船GNC分系统副主任设计师张一介绍，随着神舟十六号载人飞船同组合体距离逐渐逼近，遮挡会慢慢的多，需要依靠GNC系统敏感器自身的抗干扰或目标特性识别能力加以区分和屏蔽，或者采用不一样方位、体制的备份敏感器，以保证测量的持续、准确。
近距离交会中，为调整相对姿态和位置，飞船需要频繁开启发动机，这将对悬浮在太空中的空间站姿态产生一定的影响。同时，空间站的喷气控制也会影响飞船自身的控制。“由于组合体舱段增加，神舟十六号载人飞行任务中的上述特性更复杂。对此，需要GNC系统优化发动机分组使用和操控方法，通过地面仿真计算来验证，确保交会对接任务成功。”李志宇解释。
据悉，针对神舟十六号载人飞船径向交会对接中，近距离喷气控制相互影响和敏感器视场遮挡等问题，航天科技集团五院502所进行了专项分析和仿真复核，并对神舟十六号GNC分系统进行针对性优化和设计，确保上述影响在可控范围内。
九天之上，再传佳音。神舟十六号载人飞行任务中，中国电科作为我国载人航天工程副总指挥单位，打造致密安全的测控通信网，电力满满的能源矩阵，精准牵引的激光雷达等关键设备，全程保障任务圆满成功。
“光学跟踪正常”“USB雷达跟踪正常”“遥测信号正常”……火箭在酒泉卫星发射中心腾空而起，几十秒后，指挥大厅内各项“正常”口令接力回荡。
听到令人安心的“正常”，USB测控网（统一S波段测控网）功不可没。这张致密的测控通信网，由中国电科从地面测控站、海上测量船及中继卫星系统等维度精心编织，通过遥测、外测、安控等精准控制，为安全发射、飞行入轨、交会对接全程护航。
针对此次任务的新情况新特点，中国电科自主研发了新一代地面测控系统，并成功应用该系统对东风测控站USB测控设备做更新换代。“以往的测控系统，要先对天线采集的信号进行‘翻译’处理，才能读取可用信息。新一代地面测控系统能直接跳过‘翻译’环节，实现‘即采即用’，使信号收发效率数倍提升。”技术专家这样认为，新系统技术领先，采用射频直接采样技术、全光纤互连数字化系统架构，大幅增强信号传输抗干扰能力。
性能更强，也更聪明，新系统的软件硬件均实现国产化，还针对整个发射任务场景进行自动化运行设计，具备完备“无人值守”能力，即使工作人员不做相关操作，测控系统也能通过“思考”和“判断”，精确接收航天器发回地球的运作时的状态、实时信息、科研资料，有力保障航天员与地面指挥中心双向沟通、图像传输、测量控制、安全控制等重大任务。
为让航天员按时抵达“太空之家”，中国电科以性能优异的刚性太阳电池阵“翅膀”、稳定可靠的二次供电“脉搏”，为航天器注入源源能量。
“通过将接收到的太阳能转化为电能，太阳电池阵可为航天器各分系统和有效载荷提供电能，并向蓄电池组提供充电服务。”技术专家这样认为，中国电科为神舟十六号配备的刚性太阳电池阵，采用转换效率高、抗辐照性能好的三结砷化镓太阳电池。该产品结构稳定、可靠性高，即使面对超低轨复杂的供电环境也能“稳如泰山”，让“太空之旅”电力满满。
“脉搏”稳健跳跃，中国电科自主研发多款DC/DC变换器和EMI电源滤波器，为火箭飞控系统和飞船光学跟踪系统提供小型化高可靠的二次供电方案。其中，箭载系列新产品能在火箭发射强冲击、高震动情况下可靠供电。船载系列新产品能在空间辐射、低气压、冷热剧烈交替等环境下，确保飞船在轨运行二次供配电系统的安全可靠。
