長征二號F升級提高入軌精度，助最快神舟兩圈追上中國空間站

北京時間2025年10月31日23:44，在酒泉衛星發射中心載人發射工位，搭載任務乘組3名航天員張陸、武飛、張洪章的“神舟二十一號”載人飛船由“長征二號F”遙二十一運載火箭發射升空，約10分鐘后船箭分離，飛船進入近地點200千米、遠地點363千米、傾角41.5度的近地軌道，采用快速交會對接模式3.5小時方案（兩圈方案）上行。

11月1日03:22，飛船對接于“天和”核心艙前向端口，整個上行過程耗時3小時38分鐘。04:58，駐站的“神舟二十號”航天員乘組打開空間站艙門，隨后“神舟二十一號”乘組3名航天員依次進入中國空間站，兩個乘組會師太空，開啟短暫的交叉駐留。

左起：張洪章、張陸、武飛

“神舟二十一號”任務是天宮空間站第10次載人飛行任務，任務乘組延續了“老帶新”的傳統，繼續了“二帶三”的安排，由第二批航天員張陸任指令長，搭配兩名第三批航天員武飛、張洪章。本次任務是張陸第二次飛行，此前其作為乘組03號航天員，與費俊龍、鄧清明搭檔執行了“神舟十五號”任務，本次任務是武飛、張洪章的首飛。武飛出生于1993年10月，當前32周歲，是迄今中國執行飛天任務的最年輕航天員。

“神舟”載人飛船由中國航天科技集團五院抓總研制，是中國現役唯一的載人飛船，用于中國空間站載人天地往返。“神舟”飛船采用串聯三艙構型，發射狀態由下至上依次是推進艙、返回艙和軌道艙。飛船全長9米，艙段最大直徑2.8米，起飛質量不大于8130千克。飛船可搭載3名航天員實現天地往返，可停靠空間站飛行超過6個月。

相較于“神舟二十號”載人飛船，“神舟二十一號”的交會對接方案由6.5小時調整為3.5小時，關鍵在于三個優化：一是遠程導引段飛船繞地球飛行由3圈減為2圈；二是縮短了近程導引段的初始距離，距離空間站更近；三是對遠程導引的末段和近程導引的初段進行了統一優化，在可能存在目標軌道誤差過大的情況下也可引導出正確的軌跡，避免軌跡安全性問題。

在飛行任務過程中，默認狀態為快速交會對接模式3.5小時方案，GNC系統（制導、導航與控制系統）可通過開關設置，在3.5小時方案和6.5小時方案之間靈活切換。上行階段，飛船會在多個關鍵點對自身狀態進行評估判斷。入軌初期，若判斷不能滿足3.5小時方案則自動切換至6.5小時方案，若不能滿足自主交會條件就會轉為地面導引交會，極端故障工況下，若判斷無法進行交會對接則轉入應急返回。

此次快速交會對接3.5小時方案在載人任務中的成功實踐，不僅縮短了航天員在狹小飛船座艙內的等待時間，而且極大地增強了空間站載人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，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。

“長征二號F”為中國航天科技集團一院抓總研制的中型常溫液體運載火箭，主要用于執行“神舟”載人飛船發射任務。該箭采用兩級半構型，主發動機全部使用雙組元推進劑四氧化二氮/偏二甲肼。目前該箭在用的為改進型“長征二號F/G”，其中“長征二號F/G”Y構型用于載人飛船發射，全箭高58.34米，芯級直徑3.35米，起飛質量約497噸，近地點200千米、遠地點350千米、傾角42度的近地軌道（LEO）運力為8.8噸。

相較于“長征二號F”遙二十火箭，遙二十一火箭共進行了近20項技術狀態改進，進一步提升了可靠性和安全性。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，以提高火箭的入軌精度，滿足載人飛船3.5小時快速交會對接的精度要求。

本次任務是2025年“長征二號F”運載火箭第2次發射。同時，本次任務是本年度中國載人航天第3次發射，也是收官之戰。

作者：木蘭星舟