将首次采用3.5小时快速交会对接方案
神舟二十一号载人飞船是中国空间站进入应用与发展阶段后的第6艘载人飞船，也是我国首艘采用3.5小时快速交会对接方案的载人飞船。中国航天科技集团李喆在接受《环球时报》记者采访时介绍称，此次任务中，3.5小时快速交会对接方案进一步提高了神舟飞船自主交会对接能力。相比神舟二十号6.5小时交会对接方案，此次任务减少了远距离导引段轨控次数和飞行圈次，缩短了近距离导引飞行时间。同时减少了航天员飞行压力，减少了对电池燃料等需求，提升了任务整体应对故障的能力，可实现全年任意日期发射，推动了我国空间交会对接技术发展。
“神舟二十一号能够将总时间从6.5小时缩短至3.5小时，其技术关键主要体现在3个层面的优化。”李喆介绍称，首先，要通过更精确的发射和入轨控制，使飞船进入了一条初始相位差更小的轨道，使其绕飞更少的圈数、进行更少的轨道调整就能与空间站“准时”相会，从而大大节约时间成本。其次，缩短近程导引段的初始距离，让飞船在更近的“起跑线”开始其最终的精准机动，压缩最后一程的耗时。另外，研制团队还对远程导引末段和近程导引初段的飞行轨迹进行了统一的优化设计，增强了系统的容错能力和适应性。新的轨迹规划算法能够在空间站实际轨道可能存在一定误差的情况下，依然引导飞船走出安全、最优的逼近路径，避免了因初始条件偏差可能引发的轨迹安全问题，体现了载人任务对安全性的高要求。
“3.5小时快速交会对接的实践，其意义远不只缩短了航天员在舱内的等待时间，提升了舒适度，更深层次的价值在于极大地增强了我国空间站任务规划的灵活性和应急响应能力。”李喆进一步表示，一方面，可降低发射窗口约束，放宽了能源对发射窗口的要求，为任务规划提供更大灵活性；另一方面，可提高和时间强相关类重大故障情况下执行交会对接任务的能力，确保任务实施和航天员安全。
神舟二十一号载人飞船要挑战3.5小时快速交会对接，这无疑对火箭的入轨精度提出了近乎苛刻的要求。中国航天科技集团孟庆尧向《环球时报》记者表示，飞船必须被放置在一条与空间站轨道高度契合的“快车道”上，任何微小的偏差都可能导致对接任务时间延长甚至失败。为此，执行此次任务的长二F火箭实施了近20项技术状态改进，进一步提升全箭可靠性和安全性。其中，控制系统采用了经过多型现役运载火箭飞行验证的产品化双十表光学惯组，使得火箭的“感知”系统更为敏锐，“决策”系统更为精准，确保飞船从飞行的第一秒就飞得又准又稳，满足载人飞船3.5小时快速交会对接的精度要求。
首次迎来四只“小鼠航天员”
据中国载人航天工程新闻发言人张静波介绍，神舟二十一号航天员乘组在轨期间将新开展27项科学与应用项目，其中，将首次在轨实施国内啮齿类哺乳动物空间科学实验，选用两雌两雄4只小鼠，随飞船上行并进行在轨饲养，重点研究失重、密闭等空间条件对小鼠行为模式的影响。之后，随飞船返回地面，进一步开展科学研究，探索小鼠多组织器官在空间环境的应激响应和适应性变化规律。
“此次的实验样品是4只SPF级C57BL/6实验小鼠，这些小鼠经过严格的筛选和训练，以确保它们能适应空间环境。”中国科学院动物研究所副研究员李天达向《环球时报》记者介绍称，小鼠实验单元被装入神舟二十一号载人飞船的上行生保支持装置，随载人飞船运送至空间站。饲养装置已随之前的天舟九号任务提前运送至空间站，航天员在轨后将实验单元转移安装到专用的小型哺乳动物饲养装置中，开始自动饲养，控制温度、湿度和照明。在在轨实验与监控阶段，装置自动喂食、饮水，并通过可见光和红外相机拍摄小鼠行为视频，实时监测应激行为、生活节律等。如果发生意外，有预设预案处理。而在实验结束后，小鼠单元将装入下行生保装置返回地面，在酒泉发射场进行外观检查、行为学测试和解剖，样本用于多组学分析。
“通过这个实验，我们要探讨的科学问题是小鼠对空间环境的适应性和应激响应规律，包括从行为、生理到分子层面的系统性影响。”李天达介绍称，这项实验将研究空间微重力和辐射如何影响小鼠的骨骼肌、平衡觉、视觉、消化系统、免疫系统等，并建立多组学图谱。科学意义在于填补我国在空间小型哺乳动物实验领域的空白，为未来长期太空探索提供基础数据，同时通过共享样本和数据，推动空间生命科学的整体发展。
此外，这项实验完成后，还将对地面上的人类产生多重帮助。李天达进一步介绍称，首先，通过解析空间环境对小鼠生理的影响，如骨骼肌萎缩、免疫系统紊乱，我们可以开发防护措施，例如针对性锻炼或药物干预。其次，研究成果可转化到地面医学，比如空间诱导的骨质疏松或平衡觉失调机制，可能为老年人或卧床患者的康复治疗提供新思路。此外，微生物组和免疫系统的发现，或有助于理解地球上的环境应激相关疾病，如自身免疫疾病。
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