11月29日23時許，神舟十五號載人飛船成功發射。航天員費俊龍、鄧清明、張陸乘坐飛船進入太空。隨後，神舟十五號載人飛船順利與“T”字構型中國空間站交會對接，組成中國空間站前所未有的6艙段組合體結構，6名航天員首次同時在軌。

神舟十五號載人飛船與中國空間站對接後，空間站會用電緊張嗎？針對中國空間站的後續運營，神舟飛船如何更加安全可靠地完成載人任務？

神十四、神十五乘組太空合影。載人航天工程辦公室供圖

功率最大、功能最複雜的“供電管家”

空間站組合體要實現正常在軌運行，艙段的供電管理十分重要。

據航天科技集團五院相關負責人介紹，空間站由天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙這三個超大型航天器組成，供電方式複雜，用電需求大，採用了單艙獨立供電和組合體併網供電兩種模式。但是，當航天器太陽能帆板受空間位置、軌道姿態等影響出現遮擋，不足以滿足自身負載功率需求時，就需要組合體間相互併網來解決大型組合體中不同艙段的能源調配問題。

爲此，作爲空間站供配電單機的重要研製單位，航天科技集團五院529廠開展了併網控制器的研製和攻關工作，實現空間站三艙之間，空間站與神舟載人飛船、天舟貨運飛船等來訪飛行器之間的能源系統併網控制，爲空間站組合體大能源系統構建“供電管家”。

在空間站建造任務中，研製人員共爲空間站能源系統提供3類6臺併網供電設備，分別爲併網控制器I、併網控制器II和併網控制器III，皆“居住”在空間站核心艙內。

其中，併網控制器I負責空間站核心、問天、夢天三艙之間的併網供電控制，併網控制器II負責空間站與貨運飛船之間雙向併網供電控制，併網控制器III負責空間站與載人飛船之間併網供電。

各設備分工明確、責任清楚，空間站三艙、貨運飛船以及載人飛船的能源系統通過併網形成一個大型的能源系統，實現組合體間的能源智能調配和故障重構。相較於其他星載電源產品，具有功率最大、功能最複雜、工作模式最多、控制方式智能化、可靠性要求高等特點，是航天科技集團五院529廠在50多年宇航電源研製基礎上打造的核心電源產品。

爲了保障空間站能源系統的可靠工作，航天科技集團五院研製團隊開展了大量調研、理論分析和試驗驗證等工作，在原理樣機、試驗件、電性件、鑑定件以及正樣件的研製過程中突破多項關鍵技術。

據介紹，爲保證空間站組合體電源系統的穩定性和安全性，併網控制器採用了“併網柔性接入退出、遠程電壓控制”等技術，按照對接艙體實際供電電壓，智能調節併網控制器輸出電壓，使各單艙能源系統與組合體能源系統之間實現“柔性”併網。

此外，併網控制器還採用“高壓大功率DC/DC變換”“雙向雙模式併網控制”“短路檢測和過載保護”等多項關鍵技術，可保證其當好空間站三艙能源系統的“併網管家”，同時還能承擔來訪飛行器“兼職併網管家”的重任，實現貨運飛船、載人飛船在軌併網，爲我國空間站能源系統保駕護航。

研製人員爲併網供電設備做測試。資料圖片/航天科技集團五院529廠供圖

6艙（船）均配備中繼終端，讓“感覺良好”持續在線

作爲神舟十四號飛船的備份船，神舟十五號早在神舟十四號發射前就已經完成準備，進入應急救援狀態。按計劃，神舟十四號和神舟十五號乘組將交叉駐留，進行首次在軌工作交接。在軌駐留期間，神舟十五號乘組計劃將實施數次出艙活動，並開展科普教育、在軌科學試驗等工作。

神舟十四號乘組航天員的太空活動場景、太空出艙活動、航天員從空間站拍攝的太空大片，都是通過中繼終端傳回地面的。神舟十四號上所有的測控和通信信號也都是通過中繼終端來完成。此次，神舟十五號繼續通過中繼終端搭建的太空“天路”，建立與地面之間的天地通信通道。

中繼終端是地面對飛船進行測控和通信的重要通道，也是我國中繼衛星系統的用戶終端設備。中繼終端具體是怎麼工作的？實際上，中繼終端在神舟十五號與火箭分離後幾分鐘，便會開機工作。根據神舟十五號飛行程序的指令鏈要求，中繼終端中的設備會計算出中繼終端天線的指向數據。

之後，中繼終端中的轉動設備將中繼天線指向天鏈中繼衛星。這樣就完成了對天鏈中繼衛星的捕獲跟蹤，建立從神舟飛船到天鏈中繼衛星再到地面的通信鏈路，實現了神舟十五號與地面通信的暢通，確保地面的測試人員實時掌握飛船的飛行狀態。

航天科技集團五院西安分院載人航天任務負責人餘曉川表示，“通過中繼終端與天鏈中繼衛星建立的天基測控通信系統，地面對神舟十五號飛船的測控覆蓋率接近100%。在目前的中國空間站中，研製團隊爲6艙（船）均配備了中繼終端，讓‘感覺良好’持續在線”。

記者瞭解到，此次神舟十五號飛船上10餘副天線的信號接收和發送都是通過天線網絡來爲其提供信號通路。神舟十五號上的天線網絡雖然“身板小”，卻是飛船天線信號的樞紐。

神舟十五號飛船的天線網絡，由USB天線網絡、VHF天線網絡、GNSS天線網絡三部分組成。

航天科技集團五院西安分院神舟十五號飛船天線網絡研製負責人朋毅告訴記者，當飛船的通信信號要通過天線網絡的時候，其首先要對信號進行分路或合成，並通過雙工器對信號的雜波進行過濾，然後轉換爲可接收或發送的信號。

“其中的GNSS天線網絡還在後續航天員返回地面的過程中發揮關鍵作用。研製人員爲中國空間站除天舟五號貨運飛船外的5艙（船）均配備了天線網絡。”朋毅說。

研製人員討論空間站中繼終端產品的測試工作。資料圖片/航天科技集團五院西安分院供圖

“神舟舵手”升級，讓飛船更加安全可靠

神舟十五號載人任務的實施，進一步驗證了在空間站最複雜構型背景下，GNC技術對交會對接羽流影響以及各種敏感器遮擋影響較大情況下的自適應控制能力，驗證了複雜構型下的安全交會和安全撤離；驗證了兩艘飛船同時在“站”時的信息合理分配利用，爲下一階段空間站的長期運營打下良好基礎。這其中，GNC系統是關鍵。

GNC系統（制導導航與控制系統）是神舟載人飛船的核心分系統，研製人員把該系統稱之爲“神舟舵手”。從飛船發射時的應急救生，到飛行過程中的姿態與軌道控制、帆板控制，再到與空間站全自主的交會對接，以及繞飛、人控操作、返回地球等，均由GNC系統保證。

神舟十二號至神舟十五號飛船是我國首批批產神舟飛船，硬件研製過程採用信息化手段和工具組批生產，改變了過去單件研製方式，通過生產線的方式快速高效生產、降低成本；軟件方案持續優化，在確保航天員安全、飛船可靠的情況下，技術一步步趕超國際。

相較於神舟十二號之前的11艘神舟飛船，此後研製的神舟飛船，其GNC系統的大腦控制計算機進行了升級，軟件由彙編語言升級到了C語言；交會對接方面在遠距離段增加了全自主的遠程導引，中近距離段增加了中瞄點和徑向交會對接；在返回階段，制導方式由以前的標準彈道方式升級爲自適應預測制導方式。

從神舟十二號到神舟十五號，4艘飛船飛行任務的實施全面驗證了建造階段GNC系統有關關鍵技術。

據航天科技集團五院502所神舟飛船研製人員張昊介紹，“從飛行驗證的結果看，首批批產神舟飛船的GNC系統表現優異，在軌狀態符合設計預期，爲後續面向空間站運營投產的第二批批產飛船創造了良好條件。”

據悉，第二批批產飛船GNC系統在整體的產品配置方面不會有太大變化，將主要圍繞高質量、高效率、高效益進行多項改進優化，比如數據判讀的方便性、地面測試的自動化等，努力讓我國神舟飛船更加安全可靠地完成載人任務，爲中國空間站後續運營創造更多“中國奇蹟”。

新京報記者 張建林