10月17日7時(shí)30分,神舟十一號(hào)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(hào)空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行交會(huì)對(duì)接。

神舟十一號(hào)本次飛行有哪些特點(diǎn)?“神舟”到底“神”在何處?對(duì)此,相關(guān)專家向記者講述了與神舟十一號(hào)相關(guān)的11個(gè)細(xì)節(jié)。

10月17日,神舟十一號(hào)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(shī)平 攝

細(xì)節(jié)一:飛得更高——393公里軌道高度的對(duì)接與運(yùn)行

神舟十一號(hào)充分繼承了神舟十號(hào)的技術(shù)狀態(tài),同時(shí)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(hào)飛船能夠適應(yīng)本次任務(wù)交會(huì)對(duì)接軌道和返回軌道高度由343公里提高到393公里的要求?！敝袊?guó)載人航天工程辦公室副主任武平說(shuō)。 

17日7時(shí)30分,神舟十一號(hào)載人飛船發(fā)射升空。新華社記者劉詩(shī)平 攝

神舟十號(hào)與天宮一號(hào)對(duì)接時(shí),軌道高度是343公里。神舟十一號(hào)和天宮二號(hào)對(duì)接時(shí)的軌道高度是393公里,比過(guò)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(shuō),主要是為了我國(guó)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(lái)空間站的軌道高度基本相同,飛行也更加接近未來(lái)空間站要求。

細(xì)節(jié)二:時(shí)間更長(zhǎng)——33天的太空旅程

神舟十一號(hào)入軌后經(jīng)過(guò)兩天獨(dú)立飛行,完成與天宮二號(hào)自動(dòng)對(duì)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(hào)分離,在一天內(nèi)返回內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng),神舟十一號(hào)任務(wù)結(jié)束。在太空時(shí)間長(zhǎng),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(hào)(航天60年展覽圖片)

神舟十一號(hào)的技術(shù)改進(jìn),很重要的一個(gè)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(cè)控覆蓋范圍,提升了飛船姿態(tài)快速變化時(shí)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(shuō)。

細(xì)節(jié)三:升級(jí)光學(xué)成像敏感器——完成高難度“太空之吻”

“為驗(yàn)證未來(lái)航天技術(shù),滿足未來(lái)空間站交會(huì)測(cè)量設(shè)備長(zhǎng)壽命使用要求,對(duì)神舟十一號(hào)的交會(huì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行了升級(jí)換代?！蔽淦秸f(shuō)。

天宮二號(hào)和神舟十一號(hào)的交會(huì)對(duì)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(duì)接的階段,難度最大、風(fēng)險(xiǎn)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(duì)接在一起,技術(shù)人員對(duì)光學(xué)成像敏感器實(shí)現(xiàn)了升級(jí)。  

神舟十一號(hào)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(hào)交會(huì)對(duì)接光學(xué)成像敏感器主任設(shè)計(jì)師龔德鑄說(shuō),太空中陽(yáng)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(kāi)車時(shí)被對(duì)面來(lái)車晃了大燈,需要一段時(shí)間才能恢復(fù)視力,因此以往交會(huì)對(duì)接要選擇光線合適的時(shí)機(jī)進(jìn)行。

與天宮一號(hào)上運(yùn)用的一代產(chǎn)品相比,升級(jí)版敏感器的太陽(yáng)雜光抑制能力、識(shí)別目標(biāo)敏感度均大幅提升,即使被晃了眼,視力恢復(fù)時(shí)間也能從原來(lái)的十秒縮短到幾百毫秒。由此,神舟十一號(hào)和天宮二號(hào)可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)全天候?qū)崟r(shí)對(duì)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(duì)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(guò)多項(xiàng)在軌試驗(yàn),將進(jìn)一步驗(yàn)證飛船設(shè)計(jì)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)?！鄙裰凼惶?hào)飛船總設(shè)計(jì)師張柏楠說(shuō)。

在此次空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)中,對(duì)接軌道和返回軌道高度比以前增加了50公里,神舟十一號(hào)任務(wù)將首次考核驗(yàn)證空間站階段的交會(huì)對(duì)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(guò)驗(yàn)證航天員駐留能力,為航天員空間站階段長(zhǎng)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(hào)在浩瀚的宇宙遨游過(guò)程中,會(huì)周期性地經(jīng)過(guò)地球陰影區(qū),此時(shí)會(huì)經(jīng)歷很長(zhǎng)時(shí)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(huì)對(duì)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(huì)對(duì)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(jì)在飛船上還沒(méi)用幾天就熄火了。飛船上究竟采用了什么光源?神舟十一號(hào)飛船艙內(nèi)照明設(shè)備(近距離泛光照明)和交會(huì)對(duì)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。”承擔(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(jì)師楊軍說(shuō)。

他指出,載人飛船有了艙內(nèi)照明設(shè)備和交會(huì)對(duì)接照明設(shè)備后,當(dāng)飛船進(jìn)入地球陰影區(qū)時(shí),航天員在艙內(nèi)仍然可以正確判讀儀表,手動(dòng)操作各種開(kāi)關(guān),再也不會(huì)誤打誤撞了,飛船與空間實(shí)驗(yàn)室交會(huì)對(duì)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(hào)在太空中飛行,最關(guān)鍵的是航天員安危。”航天科技集團(tuán)五院神舟十一號(hào)發(fā)射場(chǎng)熱控分系統(tǒng)負(fù)責(zé)人付楊說(shuō),確保航天員在太空中的生活舒適安全,須為航天員營(yíng)造一個(gè)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(lái)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(yíng)造一個(gè)溫暖如春的居住環(huán)境。

他說(shuō),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(guò)流體流動(dòng)將船上產(chǎn)生的熱量傳遞給外部輻射器,再通過(guò)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(dòng),需要打開(kāi)和關(guān)閉艙門;航天員在艙內(nèi)時(shí),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(cè)艙門的密封性至關(guān)重要。

早期的飛船采用整艙加壓,通過(guò)監(jiān)測(cè)艙壓的變化來(lái)檢測(cè)艙門的密封性,這種方法準(zhǔn)確、可靠,但耗時(shí)較長(zhǎng),對(duì)載人飛船的航天員來(lái)說(shuō)影響較大,會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間,因此需改進(jìn)檢測(cè)手段,縮短檢測(cè)時(shí)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(duì)艙門和對(duì)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(huì)形成一個(gè)小空間。檢漏儀利用艙門的特有結(jié)構(gòu),在工作時(shí)向小空間內(nèi)充入一定量的檢測(cè)氣體,通過(guò)監(jiān)測(cè)小空間內(nèi)壓力的變化來(lái)判斷艙門的密封情況。如果發(fā)生泄漏,艙門快速檢漏儀會(huì)立刻發(fā)出報(bào)警指示。航天員對(duì)艙門進(jìn)行處理,經(jīng)過(guò)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(cè)試結(jié)果,堪稱載人飛船的‘小門神’?！焙教炜萍技瘓F(tuán)公司五院510所產(chǎn)品主管設(shè)計(jì)師董義鵬說(shuō)。

神舟十一號(hào)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(guò)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(guò)程中火箭的瞬時(shí)快速加速會(huì)引起飛船艙內(nèi)設(shè)備的劇烈振動(dòng),如果無(wú)法很好的隔離、衰減發(fā)射時(shí)的沖擊振動(dòng),很可能導(dǎo)致飛船儀表?yè)p壞、飛行任務(wù)失敗。

此時(shí),神舟系列飛船儀表板減振器肩負(fù)起了為整個(gè)飛船儀表減振的重任,安裝在儀表板四個(gè)安裝點(diǎn)上的金屬橡膠減振器將儀表和船體隔離了開(kāi)來(lái),并通過(guò)振動(dòng)過(guò)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(hào)運(yùn)行在距離地球表面約400公里高度的軌道上,在那里會(huì)受到太陽(yáng)的輻射、地球-大氣的輻射和反照,還會(huì)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(shuō),他們?yōu)轱w船設(shè)計(jì)的神奇“外衣”就像人類的衣服一樣,天冷時(shí)能保暖,太陽(yáng)照射時(shí)能防曬,同時(shí)衣服還能隔離灰塵、霧霾等有害因素對(duì)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(jì)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(lái)提高飛船對(duì)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(jì)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(dòng)機(jī)點(diǎn)火后的高溫對(duì)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(shī)平 攝

細(xì)節(jié)十:逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)——航天員巡天的“定心丸”

看過(guò)神舟飛船發(fā)射的人們會(huì)注意到,火箭頂端有個(gè)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(dòng)機(jī)總指揮余海林說(shuō),逃逸系統(tǒng)承擔(dān)著航天員安全救生使命,是我國(guó)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(guó)際上只有美國(guó)和俄羅斯掌握了這項(xiàng)技術(shù)。

神舟五號(hào)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(dòng)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(jì)師榮偉說(shuō),五院508所肩負(fù)神舟飛船回收著陸系統(tǒng)研制,先后攻克了特大型降落傘、著陸緩沖、靜壓開(kāi)傘高度控制、多模式回收程序控制、非電傳爆彈蓋開(kāi)傘等關(guān)鍵技術(shù),研制了目前國(guó)內(nèi)回收質(zhì)量最大、著陸速度最低、可靠性安全性最高、系統(tǒng)最復(fù)雜的一套航天器回收著陸系統(tǒng)。

他說(shuō),神舟十一號(hào)回收著陸的亮點(diǎn)明顯,一是全國(guó)首創(chuàng)特大型降落傘。降落傘系統(tǒng)是飛船返回階段的重要?dú)鈩?dòng)力減速裝置,它可以將進(jìn)入大氣層的飛船返回艙從高鐵速度降到普通人慢跑的速度。系統(tǒng)由7000多個(gè)零部件組成,是目前我國(guó)航天器回收降落傘中結(jié)構(gòu)最龐大和最復(fù)雜的系統(tǒng)。其中主傘1200平方米,能鋪滿一個(gè)足球場(chǎng)。二是著陸緩沖技術(shù)提升乘坐舒適度。經(jīng)過(guò)與空氣的“軟”摩擦之后,飛船返回艙進(jìn)入著陸緩沖環(huán)節(jié),這最后一步是硬碰硬的撞擊。為了讓飛船在“落腳”的一瞬依然保持航天員良好的乘坐體驗(yàn),研究人員將著陸緩沖技術(shù)應(yīng)用于神舟飛船返回艙的著陸緩沖系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)返回艙“軟著陸”。