10月31日23時44分，烈焰劃破戈壁夜空，長征二號F運載火箭托舉神舟二十一號載人飛船直沖云霄，將張陸、武飛、張洪章3名航天員精準送入預定軌道，“神舟家族”再次開啟太空接力新征程。
對接時間大幅縮短
11月1日3時22分，神舟二十一號載人飛船成功對接于空間站天和核心艙前向端口，整個對接過程歷時約3.5小時，比神舟十二號至二十號的6.5小時縮短了約3個小時，創造了神舟飛船與空間站交會對接的最快紀錄。
這一重大跨越是如何實現的？中國航天科技集團李喆介紹，此次交會對接總時間大幅縮短的技術關鍵主要體現在3個層面：首先，通過更精確的發射和入軌控制，使飛船繞飛更少的圈數、進行更少的軌道調整就能與空間站準時相會；其次，縮短近程導引段的初始距離，讓飛船在更近的“起跑線”開始其最終的精準機動，壓縮最后一程的耗時；再次，研制團隊還對遠程導引末段和近程導引初段的飛行軌跡進行了統一的優化設計，增強了系統的容錯能力和適應性。
此次快速交會對接的成功，其意義遠不止縮短了航天員在艙內的等待時間，更深層次的價值在于極大增強了我國空間站任務規劃的靈活性和應急響應能力：一方面，可降低發射窗口約束，放寬了能源對發射窗口的要求，為任務規劃提供更大靈活性；另一方面，可提高和時間強相關類重大故障情況下執行交會對接任務的能力，確保任務實施和航天員安全。
安全性能穩步提升
作為我國現役唯一一型載人運載火箭，長二F火箭始終與航天員的生命安全緊密相連。本次的快速交會對接，對飛船入軌精度提出了更高要求，任何微小的偏差都可能導致對接任務時間延長甚至失敗。
據介紹，此次長二F火箭實施了近20項技術改進，進一步提升了全箭的可靠性和安全性。其中，控制系統采用了經過多型現役運載火箭飛行驗證的產品化雙十表光學慣組，使火箭的感知系統更為敏銳，決策系統更為精準，確保飛船飛得又準又穩。
火箭的飛行過程充滿了不確定性，必須做好萬全準備。長二F火箭標志性的、形似避雷針的逃逸塔，是其區別于“長征家族”其他成員最顯著的外觀特征。整個逃逸救生系統由大小10臺固體火箭發動機組成，在從起飛前30分鐘到起飛后200秒的關鍵階段中，一旦火箭檢測到威脅航天員生命的重大故障，逃逸系統將在指令下達后的2秒左右瞬間啟動，將載有航天員的返回艙和軌道艙組合體從故障箭體上拖離，迅速帶到2公里至3公里以外的安全空域，隨后再通過降落傘系統緩緩降落。這要求逃逸發動機的可靠性指標必須無限趨近于100%。
除此之外，飛船艙體密封件、空間站密封件、航天員艙外航天服手套組件等動靜密封件也至關重要。據中國航天科技集團有限公司四院科研人員李杰介紹，一個艙門抗靜電密封材料就有近20項考核指標，密封件在使用過程中不會產生靜電吸附，產品成功經受了地面8萬次的疲勞試驗，并通過低壓（真空）、高低溫、失重等環境試驗。
各分系統高效配合
載人航天任務的成功，離不開多系統協同保障，其中能源動力、信息通信、精準對接三大系統最為關鍵。
能量供應是飛船在太空中一切活動的根基。此次快速交會對接，對電源系統提出了前所未有的挑戰。電源分系統必須在更短時間內完成自身狀態準備，并為飛船快節奏變軌提供充足能量。
中國航天科技集團有限公司八院811所承擔了神舟載人飛船電源分系統的研制任務。該所科研人員鐘丹華介紹，研制團隊通過應用軟件智能“尋零和歸零”技術，實現了對太陽翼初始位置的快速掃描與確定，從而快速建立起穩定的能源狀態。
強大的測控與通信系統確保了飛船在太空中不迷路。這套系統由遍布全球的地面站、高懸于中軌道的數據中繼衛星“天鏈”，以及安裝在飛船和空間站上的眾多通信設備共同構成，宛如一座橫跨天地的“太空天橋”。通過這座“天橋”，地面指揮中心可以實時接收飛船發回的遙測數據、航天員的生理參數、艙內視頻畫面以及科學實驗數據等，同時也能向飛船發送指令，并與航天員進行清晰流暢的語音和視頻通話。
當飛船與空間站翩然共舞至“最后一厘米”時，對接機構壓軸登場。其核心技術在于能夠吸收、消耗兩個航天器在對接瞬間產生的碰撞能量，并實現柔順、精準的捕獲與鎖緊。目前，神舟二十一號載人飛船的對接機構已經進化為一套“剛柔并濟”的受控阻尼緩沖系統，無論面對怎樣的對接初始條件，這套系統都能實現靈活緩沖、平穩導向，最終完成嚴絲合縫的剛性連接，大幅提升對接的適應范圍、成功率和可靠性。（經濟日報記者 常 理）
