为什么坐火箭那么爽？

科技日报记者 付毅飞

据中国载人航天工程办公室消息，北京时间2023年5月30日9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十六号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。

火箭升空过程中，航天员感慨：“很舒服！”“太壮观了！”“相当漂亮！”……桂海潮还说：“坐火箭太爽了！”

(资料图)

为什么坐火箭那么爽？

中国航天科技集团一院火箭专家钱航介绍，火箭点火起飞时速度很慢，随后进入逐渐加速的过程，加速曲线总体来说比较平缓。

即使如此，随着速度增加，航天员仍能感受到明显的“推背感”，最强烈时，如同被数倍于自身的重量压在座椅上。钱航说，长二F火箭在设计中对过载有明确要求，不会像战斗机做极端动作时那样让常人无法忍受，但相比在地面开快车要更刺激。对于普通人来说，这种感觉跟在游乐场坐过山车差不多。

而当火箭各子级分离时，随着分离机构工作，加速曲线会出现明显跳变。长二F火箭采用的是热分离方式，例如一、二级分离时，控制系统同时发出分离指令和二级发动机点火指令，级间分离面上的14个爆炸螺栓同时引爆，解除级间连接，二级发动机加速前行。这个过程带给人的感受类似开车被追尾，或者如同航天员翟志刚曾经形容的，像“屁股被踢了一脚”。

此外钱航表示，随着火箭二级发动机关机，飞船已基本进入太空，航天员开始有失重的感觉，同时全身血液重新分布，会觉得头发涨或是上下颠倒。

除了刺激、奇妙的体验，“爽”也需要有一定舒适性。

2003年10月15日，杨利伟乘坐神舟五号飞船执行我国首次载人飞行任务。许多人可能不知道，杨利伟返回地面后曾向一院长二F火箭研制团队反映，在火箭飞行到120秒至140秒时，他感觉到一种在训练中从未感受过的振动，让他非常难受。

是飞船的问题，还是火箭的问题？查找振动原因的过程十分艰辛，最终一个倾向性的结论浮出了水面。一院长二F火箭总指挥荆木春说：“我们管它叫‘POGO振动’，汉语表述就是纵向耦合振动。”

这种振动和人类心脏的振动频率很相近，有可能对航天员的身体造成伤害。

研制队伍经过反复试验，找到了一个办法，对管路蓄压器进行重新设计。神舟六号飞船飞天后，航天员告诉研制人员，并没有感到身体不适。但研制队伍在分析数据时发现，还有振动的情况出现，只是波动不大。

他们再次投入到改进设计工作中，发现之所以还有振动，是因为长二F火箭4个助推器的振动频率比较复杂，一定程度上影响了蓄压器的效果。当神舟七号飞船飞天时，火箭用上了新的变能蓄压器，纵向耦合振动问题被彻底解决。

如今，距神舟七号任务已经过去了15年，长二F火箭在技术状态上有了很大变化。继续保持火箭的舒适性，一直是火箭研制队伍的关注点。他们不断攻关、持续改进，只为让航天员坐火箭越来越舒适。

“现在，长二F火箭针对航天员的适应性设计已经非常成熟。”荆木春说。

除了火箭，记者从航天科技集团五院了解到，作为航天员往返天地的交通工具，神舟飞船的舒适性也至关重要。从神舟四号飞船开始，研制团队就对人机界面进行详细设计并不断完善。经过不断磨合，神舟飞船目前的状态已经可以满足航天员各项任务要求以及舒适性要求。在神舟十六号载人飞船上，设计人员将飞船仪表的数据显示化繁为简，从使用者角度出发进行设计，为航天员执行任务提供更加清晰、直观、舒适的显示界面。

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