瞄准北京时间10月31日23时44分，神舟二十一号载人飞船将搭载3名航天员出征太空。在10月30日召开的新闻发布会上，任务透露出的多项技术突破与科学创新，标志着我国空间站应用进入深度探索阶段，也为2030年前载人登月目标奠定基础。目前，执行本次发射任务的长征二号F遥二十一运载火箭已进入推进剂加注阶段，各项准备工作稳步推进，一场兼具科学探索与技术突破的太空征程即将开启。

乘组：“老中青”搭配+跨学科组合，第三批航天员实力亮相

即将踏上征程的航天员乘组由“70后”指令长张陆、“80后”航天飞行工程师武飞、“90后”载荷专家张洪章组成，涵盖航天驾驶员、航天飞行工程师、载荷专家三种类型，是继神舟十六号之后又一个“三型航天员”构成的乘组，完美适配空间站复杂任务需求。

作为乘组中的“老将”，张陆曾在2022年底执行神舟十五号载人飞行任务，在轨驻留期间完成多项出舱活动与科学实验，此次时隔两年多重返“天宫”，将凭借丰富的在轨经验为任务保驾护航。

张陆

而武飞与张洪章的首飞之旅，更让这支乘组充满看点。

武飞入选前是中国航天科技集团有限公司空间技术研究院工程师，深耕航天器设计领域多年，此次以航天飞行工程师身份出征，将负责空间站舱外设施维护、设备安装等技术类任务。他将成为目前执行飞行任务时年龄最小的中国航天员，展现出我国年轻航天人才的成长活力。

武飞

张洪章则来自中国科学院大连化学物理研究所，是一名拥有博士学位的研究员，长期从事大规模储能电池关键材料与技术研究，主持过国家级、省部级科研项目数十项，授权发明专利60多项。此次作为载荷专家进入太空，他将成为我国首位进入太空的储能领域专家，其跨学科背景将为在轨科学实验的精准实施提供专业支撑。这种“老带新+跨学科”的组合模式，既保证了任务执行的稳定性，又注入了前沿领域的专业力量，为复杂在轨任务提供了全方位能力保障。

张洪章

科学实验：4只“太空鼠”历经60天魔鬼训练，首探失重对生命的影响

此次任务的科学载荷中，4只经过严苛选拔的近交系小黑鼠，成为最受关注的“特殊航天员”。这偷偷只小鼠包含两雌两雄，从300只候选者中脱颖而出，背后是长达60多天的“魔鬼训练”，每一项考核都围绕太空环境适应性展开，只为确保它们能在失重、密闭的太空环境中存活并完成实验任务。

选拔过程首先从“体能关”开始，科研人员为小鼠量身打造了转棒式疲劳仪，这个仪器类似人类的“动感单车”，转棒会不断加速旋转，小鼠需用前爪牢牢抓住转棒，同时后腿快速跟上旋转节奏，只有能在转棒上坚持110秒以上不落地的小鼠，才能拿到第一张“晋级卡”。

过了体能关，更难的“抗晕挑战”接踵而至，二维小鼠旋转仪模拟了人类航天员的“转椅训练”，小鼠被放入离心管后，机器会带着它们“天旋地转”，不仅要躺着转、竖着转，还要交替进行顺时针与逆时针旋转，训练时间从每次30秒逐步增加到2分钟，以此帮小鼠提前适应太空环境中可能出现的“太空晕车”症状。而旋转结束后，小鼠还需立刻挑战平衡木，只有能保持身体平稳、不从平衡木上掉落，才算通过抗晕测试。

除了体能与抗晕能力，小鼠的“心态”与“智商”也被纳入考核范围。

科研人员会将小鼠长时间头朝下吊起，模拟太空环境中的应激状态，如果小鼠直接“躺平”不挣扎，说明其心态容易崩溃，到了太空可能连寻找食物的动力都没有，只有那些拼命扭动、敢于反抗的“乐天派”小鼠，才能进入下一轮选拔。同时，考虑到空间站内空间有限，小鼠需要在幽闭狭小的饲养笼里提前适应“紧凑户型”，无法适应密闭环境的个体将被淘汰；此外，“空间识别能力”测试也必不可少，到了空间站，小鼠会处于飘浮状态，若方向感差，成为“路痴”，连“粮仓”都找不到，将直接影响实验开展，因此科研人员通过迷宫测试，筛选出空间识别能力强的个体。

中国科学院动物研究所副研究员李天达介绍，这些小鼠并非普通小白鼠，而是近交系小黑鼠，其基因纯度高、遗传背景稳定，与人类的基因相似度约为85%，是研究失重环境下生命应激响应的理想载体。按计划，它们将随神舟二十一号飞船上行，在空间站内被在轨饲养5至7天，其间科研人员将通过专用设备监测它们的行为模式，重点研究失重、密闭等空间条件对小鼠行为的影响；之后，这些小鼠将随神舟二十号载人飞船返回地球，科研人员会进一步对其多组织器官进行分析，探索空间环境对生命个体的应激响应和适应性变化规律。这是我国首次在轨实施国内啮齿类哺乳动物空间科学实验，其成果将为人类未来长期太空生存、繁衍及健康保障研究提供关键数据支撑，填补了我国在该领域的研究空白。

与此同时，乘组在轨期间还将开展27项跨领域科学实验，覆盖空间生命科学与生物技术、航天医学、空间材料科学、微重力流体物理与燃烧、航天新技术等多个领域。其中，“空间环境下遗传密码起源与手性的关系”项目尤为前沿，科研人员将探索氨基酸-核苷的不同手性组合之间的选择性规律，深入探讨分子手性和重力环境对生物分子同手性起源的影响，这一研究或将为揭示生命起源的奥秘提供新的视角；此外，空间站在轨智能算力平台试验等项目，也将为后续太空探索中的智能化技术应用奠定基础。

技术突破：3.5小时快速交会对接，效率提升背后是精准控制

在技术层面，神舟二十一号载人飞船的自主快速交会对接能力迎来重大突破。按计划，飞船入轨后将采用自主快速交会对接模式，约3.5小时后即可对接于天和核心舱前向端口，形成三船三舱组合体。这一时长较此前神舟十二号至神舟二十号采用的6.5小时交会对接方案，缩短了近一半，效率提升的背后，是我国航天测控与轨道控制技术的精准迭代。

中国航天科技集团五院专家李喆解释，3.5小时快速交会对接方案的核心，在于减少了飞船远距离导引段的轨控次数、飞行圈次以及近距离导引飞行时间。通过更精确的发射入轨控制，飞船能进入一条与空间站初始相位差更小的轨道，绕地球飞行更少的圈数就能实现“准时相会”。例如，此前6.5小时方案中，飞船可能需要绕地球飞行4圈左右才能完成对接，而新方案下绕飞圈数大幅减少，不仅让航天员在舱内的等待时间显著缩短，提升了乘组的舒适性，还降低了飞船对能源的消耗需求，延长了在轨工作时间。

这一突破的实现，离不开长征二号F遥二十一运载火箭的“精准助力”。该火箭的控制系统采用了产品化双十表光学惯组，其测量精度更高、稳定性更强，能为飞船入轨提供精确的姿态与轨道数据，确保飞船初始轨道参数与设计值的偏差控制在极小范围内，为后续快速对接奠定基础。同时，飞船对接机构的技术升级也功不可没，从2011年神舟八号与天宫一号首次交会对接时采用的机械式缓冲系统，到如今神舟二十一号配备的“刚柔并济”受控阻尼缓冲系统，对接机构的可靠性与成功率大幅提升，能更好地适应快速对接过程中的姿态调整与冲击力缓冲，避免对接过程中出现设备损伤。

值得关注的是，快速交会对接能力的提升，还显著增强了我国空间站任务规划的灵活性和应急响应能力。以往，受限于较长的对接时间，飞船发射窗口的选择需要严格匹配空间站的轨道参数，窗口机会相对有限；而3.5小时快速对接方案减轻了对发射时间窗口的约束，即使发射时间略有偏差，飞船也能通过自主轨控快速调整轨道，及时与空间站对接。在应急情况下，如空间站需要紧急补给或人员轮换，快速对接能力能让救援飞船更快抵达，为任务安全增添重要保障。从2011年突破空间交会对接技术，到如今实现3.5小时快速对接，我国用十余年时间完成了对接技术的多代升级，为空间站高密度任务的常态化开展提供了坚实支撑。

前沿探索：锂离子电池太空实验，破解深空探测能源难题

载荷专家张洪章主导的锂离子电池电化学光学原位研究，是此次任务中另一项极具前沿价值的科学探索。作为我国首位进入太空的储能领域专家，张洪章将在空间站内开展针对锂离子电池的专项实验，聚焦微重力环境下锂离子电池的性能变化，为破解深空探测中的能源难题寻找答案。

锂离子电池是目前航天器的主要能源来源之一，但在太空微重力环境下，电池内部的电解液流动、电极反应等过程会发生变化，容易导致锂枝晶生长——锂枝晶是锂离子在电池负极表面沉积形成的树枝状结晶，一旦生长过长，可能会刺穿电池隔膜，引发短路，严重影响电池的安全性与使用寿命。在近地轨道任务中，这一问题已对电池性能产生一定影响，而在月球探测、火星探测等深空任务中，由于任务周期更长、环境更复杂，锂离子电池的性能衰减问题将更为突出。

此次在轨实验中，张洪章将通过专用的电化学光学原位测试设备，实时捕捉微重力环境下锂离子电池内部的反应过程，尤其是锂枝晶的生长轨迹与形态变化。设备配备的高精度光学成像系统，能清晰记录电池电极表面的微观变化，同时电化学测试模块可同步采集电池的电压、电流等参数，实现“可视化+数据化”的同步研究。通过对比地面实验数据，科研人员将分析微重力环境对锂枝晶生长的影响机制，进而优化电池电极材料、电解液配方及电池结构设计，研发出更适应太空环境的高性能锂离子电池。

这一研究的意义不仅局限于空间站任务，其成果将为我国后续载人登月、火星探测等深空任务提供关键的能源技术支撑。例如，在载人登月任务中，梦舟载人飞船、揽月着陆器及探索载人月球车都需要可靠的能源供应，高性能锂离子电池能提升设备的续航能力与工作稳定性；同时，该研究还将为空间能源存储技术的创新提供理论依据，推动我国在储能领域的技术领先地位进一步巩固。

管理创新：发射权限下放任务指挥所，精细化管理适配高密度任务

除了科学与技术层面的突破，神舟二十一号任务还承载着我国航天工程管理体系的创新探索。10月30日晚，新华社发布快讯：经载人航天工程任务总指挥部研究决定，从此次任务起，飞船发射任务组织实施工作正式授权任务指挥所具体负责。这一调整被业内解读为我国航天工程管理向精细化、专业化方向深化的重要标志，将为后续空间站高密度任务及载人登月工程的实施提供更高效的管理模式。

在此前的航天任务中，飞船发射的组织实施工作多由上级指挥部统筹协调，虽然能确保任务的整体性与统一性，但在面对日益增多的任务频次时，可能存在决策链条较长、响应速度较慢的问题。随着我国空间站进入应用与发展阶段，载人飞船、货运飞船发射频次显著增加，未来载人登月工程更是涉及多个系统、多项任务的协同推进，传统的集中管理模式已难以完全适配高密度、高复杂度的任务需求。

此次将发射任务组织实施权限下放至任务指挥所，实现了“集中统一领导下的分级授权管理”。上级指挥部负责任务总体规划、重大决策与跨系统协调，而任务指挥所作为一线执行机构，拥有更灵活的任务组织权、资源调配权与应急处置权。这种模式的优势在于，任务指挥所更贴近发射现场，能实时掌握火箭、飞船的测试状态与人员准备情况，对于测试过程中出现的小问题，可快速决策、及时处置，避免因层层上报延误时间；同时，指挥所可根据具体任务需求，优化人员配置与流程安排，提升任务执行的精细化程度。例如，在火箭推进剂加注阶段，指挥所可根据天气变化、设备状态等实时调整加注时间与速度，确保加注过程安全可控。这一管理创新的背后，是我国航天工程管理经验的不断积累与优化。从神舟一号到神舟二十一号，我国载人航天工程已形成一套成熟的管理体系，而此次权限下放，是在原有体系基础上的“精准升级”，旨在通过专业化分工、精细化管理，提升任务执行效率与质量。未来，随着载人登月工程的推进，这种分级授权管理模式或将进一步推广至月球探测器发射、着陆场保障等更多领域，为我国航天事业的规模化发展提供制度支撑。

此次神舟二十一号任务，既是我国空间站应用的深度探索，也是载人登月技术的重要铺垫。在轨驻留的6个月中，乘组除完成科学实验与技术试验外，还将迎来天舟十号货运飞船和神舟二十二号载人飞船的来访，完成在轨轮换与物资补给；同时，乘组还将实施航天员出舱活动，安装空间碎片防护装置，回收舱外载荷与设施设备，开展科普教育和公益活动，持续发挥空间站的综合应用效益。而任务中积累的科学数据、技术经验与管理模式，将为我国2030年前实现载人登月目标提供关键支撑。目前，我国载人登月任务的长征十号运载火箭、梦舟载人飞船、揽月着陆器等产品已完成初样阶段主要工作，后续还将开展一系列关键试验，神舟二十一号的探索成果，将为这些产品的优化与改进提供重要参考。从空间站到月球，中国航天的每一步突破，都在以和平利用太空的理念，推动人类航天事业共同发展。

新华日报·交汇点记者 张宣