10月17日7時30分,神舟十一號載人飛船搭載著航天員景海鵬和陳冬飛向浩瀚宇宙,將與等候在太空的天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行交會對接。
神舟十一號本次飛行有哪些特點(diǎn)?“神舟”到底“神”在何處?對此,相關(guān)專家向記者講述了與神舟十一號相關(guān)的11個細(xì)節(jié)。
10月17日,神舟十一號載人飛行任務(wù)航天員景海鵬和陳冬出征。新華社記者劉詩平 攝
細(xì)節(jié)一:飛得更高——393公里軌道高度的對接與運(yùn)行
神舟十一號充分繼承了神舟十號的技術(shù)狀態(tài),同時為了適應(yīng)本次任務(wù)要求而進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)。
“為滿足本次任務(wù)要求,調(diào)整了軌道控制策略和飛行程序,使神舟十一號飛船能夠適應(yīng)本次任務(wù)交會對接軌道和返回軌道高度由343公里提高到393公里的要求。”中國載人航天工程辦公室副主任武平說。
17日7時30分,神舟十一號載人飛船發(fā)射升空。新華社記者劉詩平 攝
神舟十號與天宮一號對接時,軌道高度是343公里。神舟十一號和天宮二號對接時的軌道高度是393公里,比過去高了50公里,為何要高出50公里?航天科技集團(tuán)五院ＧＮＣ分系統(tǒng)指揮羅谷清說,主要是為了我國載人航天“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略的第三步——建造空間站做準(zhǔn)備,因?yàn)檫@與未來空間站的軌道高度基本相同,飛行也更加接近未來空間站要求。
細(xì)節(jié)二:時間更長——33天的太空旅程
神舟十一號入軌后經(jīng)過兩天獨(dú)立飛行,完成與天宮二號自動對接形成組合體,完成組合體30天中期駐留任務(wù)后,與天宮二號分離,在一天內(nèi)返回內(nèi)蒙古主著陸場,神舟十一號任務(wù)結(jié)束。在太空時間長,如何保障航天員太空工作生活和執(zhí)行任務(wù)的能力,怎樣提高飛船的可靠性?
天宮二號(航天60年展覽圖片)
神舟十一號的技術(shù)改進(jìn),很重要的一個創(chuàng)新亮點(diǎn),是新配備了寬波束中繼通信終端設(shè)備。
“為進(jìn)一步提高安全性可靠性,新配備了寬波束中繼通信終端設(shè)備,顯著擴(kuò)大了測控覆蓋范圍,提升了飛船姿態(tài)快速變化時的天地通信保障能力,從而提高了航天員的安全性和飛船的可靠性。”武平說。
細(xì)節(jié)三:升級光學(xué)成像敏感器——完成高難度“太空之吻”
“為驗(yàn)證未來航天技術(shù),滿足未來空間站交會測量設(shè)備長壽命使用要求,對神舟十一號的交會測量設(shè)備進(jìn)行了升級換代?！蔽淦秸f。
天宮二號和神舟十一號的交會對接,是搭建太空之家的重要一步,尤其是兩者從相距120米到最終完成對接的階段,難度最大、風(fēng)險最高。為了讓它們能在以8倍于子彈的速度下毫厘不差地對接在一起,技術(shù)人員對光學(xué)成像敏感器實(shí)現(xiàn)了升級。
神舟十一號載人飛船軌道艙吊裝(航天科技集團(tuán)五院提供)
神舟十一號交會對接光學(xué)成像敏感器主任設(shè)計師龔德鑄說,太空中陽光照射強(qiáng)度是地球上的三到五倍,很容易“亮瞎”飛行器的“雙眼”,就像開車時被對面來車晃了大燈,需要一段時間才能恢復(fù)視力,因此以往交會對接要選擇光線合適的時機(jī)進(jìn)行。
與天宮一號上運(yùn)用的一代產(chǎn)品相比,升級版敏感器的太陽雜光抑制能力、識別目標(biāo)敏感度均大幅提升,即使被晃了眼,視力恢復(fù)時間也能從原來的十秒縮短到幾百毫秒。由此,神舟十一號和天宮二號可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)全天候?qū)崟r對接,可保障航天器突發(fā)維修補(bǔ)給或航天員應(yīng)急救生。
細(xì)節(jié)四:首次考核航天員中期駐留能力
“此次任務(wù)目的是進(jìn)一步對改進(jìn)型載人飛船功能進(jìn)行全面驗(yàn)證,為后續(xù)載人任務(wù)提供重要的技術(shù)支撐。此外,通過多項(xiàng)在軌試驗(yàn),將進(jìn)一步驗(yàn)證飛船設(shè)計功能,獲取和積累載人環(huán)境相關(guān)的飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)。”神舟十一號飛船總設(shè)計師張柏楠說。
在此次空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)中,對接軌道和返回軌道高度比以前增加了50公里,神舟十一號任務(wù)將首次考核驗(yàn)證空間站階段的交會對接和載人飛船返回技術(shù),還將首次考核航天員中期駐留能力,通過驗(yàn)證航天員駐留能力,為航天員空間站階段長期在軌考核奠定基礎(chǔ)。
細(xì)節(jié)五:照明設(shè)備點(diǎn)亮“飛天之路”
神舟十一號在浩瀚的宇宙遨游過程中,會周期性地經(jīng)過地球陰影區(qū),此時會經(jīng)歷很長時間的黑暗,影響在軌任務(wù)的順利完成。飛船艙內(nèi)照明設(shè)備和交會對接照明設(shè)備,不僅為航天員提供了艙內(nèi)工作、生活照明,還為載人飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在陰影區(qū)的交會對接提供了攝像輔助照明。
“在太空,如果直接采用生活中常用的白熾燈、節(jié)能燈,估計在飛船上還沒用幾天就熄火了。飛船上究竟采用了什么光源?神舟十一號飛船艙內(nèi)照明設(shè)備(近距離泛光照明)和交會對接照明設(shè)備(遠(yuǎn)距離投光照明)使用ＬＥＤ光源,也就是固態(tài)照明光源?！背袚?dān)這一設(shè)備研制任務(wù)的航天科技集團(tuán)五院510所產(chǎn)品主管設(shè)計師楊軍說。
他指出,載人飛船有了艙內(nèi)照明設(shè)備和交會對接照明設(shè)備后,當(dāng)飛船進(jìn)入地球陰影區(qū)時,航天員在艙內(nèi)仍然可以正確判讀儀表,手動操作各種開關(guān),再也不會誤打誤撞了,飛船與空間實(shí)驗(yàn)室交會對接也多了一份成功的保障。
細(xì)節(jié)六:熱控系統(tǒng)為“太空之家”保駕護(hù)航
“神舟十一號在太空中飛行,最關(guān)鍵的是航天員安危?！焙教炜萍技瘓F(tuán)五院神舟十一號發(fā)射場熱控分系統(tǒng)負(fù)責(zé)人付楊說,確保航天員在太空中的生活舒適安全,須為航天員營造一個類似于地面一樣的“家”——有適宜人類生存生活的溫度、氧氣等,而這要靠熱控分系統(tǒng)和環(huán)控生保系統(tǒng)來提供:熱控分系統(tǒng)的作用是使飛船內(nèi)保持一定的溫度濕度,環(huán)控生保系統(tǒng)是為航天員創(chuàng)造合適的艙內(nèi)生存環(huán)境條件,保障航天員在空間飛行的特殊環(huán)境下安全生活和正常工作,為航天員營造一個溫暖如春的居住環(huán)境。
他說,熱控分系統(tǒng)和環(huán)控生保系統(tǒng),分別位于載人飛船的推進(jìn)艙和軌道艙的艙壁內(nèi)。環(huán)控、熱控分系統(tǒng)主要采用流體換熱技術(shù)進(jìn)行溫度控制,通過流體流動將船上產(chǎn)生的熱量傳遞給外部輻射器,再通過輻射器將熱量輻射到太空中。
細(xì)節(jié)七:艙門快速檢漏儀——載人飛船的“小門神”
航天員在太空飛行多天,期間要經(jīng)歷多次穿艙活動,需要打開和關(guān)閉艙門;航天員在艙內(nèi)時,維持其正常生活的氣體不能泄漏,艙門是否密封良好具有決定性作用,因此精準(zhǔn)快速檢測艙門的密封性至關(guān)重要。
早期的飛船采用整艙加壓,通過監(jiān)測艙壓的變化來檢測艙門的密封性,這種方法準(zhǔn)確、可靠,但耗時較長,對載人飛船的航天員來說影響較大,會浪費(fèi)大量時間,因此需改進(jìn)檢測手段,縮短檢測時間。
航天科技集團(tuán)公司五院510所研發(fā)的艙門快速檢漏儀,實(shí)現(xiàn)對艙門和對接面的快速、準(zhǔn)確檢漏。艙門在關(guān)閉后,門體上的兩道密封圈與門框之間會形成一個小空間。檢漏儀利用艙門的特有結(jié)構(gòu),在工作時向小空間內(nèi)充入一定量的檢測氣體,通過監(jiān)測小空間內(nèi)壓力的變化來判斷艙門的密封情況。如果發(fā)生泄漏,艙門快速檢漏儀會立刻發(fā)出報警指示。航天員對艙門進(jìn)行處理,經(jīng)過再次檢漏合格后,才能順利入住艙內(nèi)。
“艙門快速檢漏儀能夠做到在8分鐘內(nèi)快速給出測試結(jié)果,堪稱載人飛船的‘小門神’。”航天科技集團(tuán)公司五院510所產(chǎn)品主管設(shè)計師董義鵬說。
神舟十一號飛船總裝(航天科技集團(tuán)五院提供)
細(xì)節(jié)八:儀表板減振器——飛船儀表的“救生衣”
飛船上儀表類器件通過液晶屏和航天員完成人機(jī)交互工作,作為高精科技代表的儀表類器件往往比較脆弱,而發(fā)射過程中火箭的瞬時快速加速會引起飛船艙內(nèi)設(shè)備的劇烈振動,如果無法很好的隔離、衰減發(fā)射時的沖擊振動,很可能導(dǎo)致飛船儀表損壞、飛行任務(wù)失敗。
此時,神舟系列飛船儀表板減振器肩負(fù)起了為整個飛船儀表減振的重任,安裝在儀表板四個安裝點(diǎn)上的金屬橡膠減振器將儀表和船體隔離了開來,并通過振動過程中金屬絲之間不斷互相摩擦消耗了大量能量,這部分能量最終變成熱能消失在了周圍介質(zhì)中。
專家指出,金屬橡膠減振器完美扮演了神舟飛船儀表類器件“救生衣”的角色,確保了歷次飛行任務(wù)的圓滿成功。
細(xì)節(jié)九:載人飛船的神奇“外衣”
神舟十一號運(yùn)行在距離地球表面約400公里高度的軌道上,在那里會受到太陽的輻射、地球-大氣的輻射和反照,還會受到許多游離在空間的高能粒子影響。在這樣的環(huán)境中,飛船該怎樣更好地保護(hù)自己?
付楊說,他們?yōu)轱w船設(shè)計的神奇“外衣”就像人類的衣服一樣,天冷時能保暖,太陽照射時能防曬,同時衣服還能隔離灰塵、霧霾等有害因素對皮膚的傷害。
航天科技集團(tuán)五院的研究人員為軌道艙設(shè)計了一套厚度約2厘米的外衣,能高效隔離空間環(huán)境與軌道艙艙壁之間的換熱,外衣表面還有一層華麗的復(fù)合膜,來提高飛船對軌道原子氧等粒子的防護(hù)能力;在返回艙外表面,噴涂了特殊設(shè)計的有機(jī)熱控涂層,為保證在軌期間的返回艙溫度條件提供有力支持。
在推進(jìn)艙的底部,為有效抑制發(fā)動機(jī)點(diǎn)火后的高溫對推進(jìn)艙內(nèi)的影響,這一重點(diǎn)區(qū)域運(yùn)用了多層隔熱材料,能夠隔離的最高溫度達(dá)900℃。
火箭頂端被稱為航天員“生命之塔”的逃逸救生系統(tǒng)(10月17日攝)。新華社記者劉詩平 攝
細(xì)節(jié)十:逃逸發(fā)動機(jī)——航天員巡天的“定心丸”
看過神舟飛船發(fā)射的人們會注意到,火箭頂端有個類似避雷針的尖塔狀裝置,這就是由航天科技集團(tuán)四院自主研制,被稱為航天員“生命之塔”的逃逸救生系統(tǒng)。
航天科技集團(tuán)四院逃逸發(fā)動機(jī)總指揮余海林說,逃逸系統(tǒng)承擔(dān)著航天員安全救生使命,是我國載人航天工程必須突破的三大技術(shù)難關(guān)之一。四院人克服困難成功研制的逃逸救生系統(tǒng),為航天員放心巡天提供了安全保障。
據(jù)余海林介紹,逃逸塔性能特殊,技術(shù)復(fù)雜,國際上只有美國和俄羅斯掌握了這項(xiàng)技術(shù)。
神舟五號飛船降落傘(航天科技集團(tuán)五院提供)
細(xì)節(jié)十一:飛船安全返航的法寶
回收著陸是載人航天活動的最后步驟,也是決定航天員能否安全回家的最后一棒。
航天科技集團(tuán)五院神舟飛船副總設(shè)計師榮偉說,五院508所肩負(fù)神舟飛船回收著陸系統(tǒng)研制,先后攻
