“神十一”的那些小秘密

1 .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)和天宮二號(hào)對(duì)接時(shí)的軌道高度是393公里，比此前神舟十號(hào)與天宮一號(hào)對(duì)接時(shí)的軌道高度343公里高了50公里。之所以要高出50公里，主要是為我國(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——這一高度與未來(lái)空間站的軌道高度基本相同，飛行也更加接近未來(lái)空間站的要求。

2 .時(shí)間更長(zhǎng)：33天的太空旅程

神舟十一號(hào)10月17日入軌后，經(jīng)過(guò)兩天的獨(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，它將與天宮二號(hào)分離，在一天內(nèi)返回內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng)，結(jié)束任務(wù)。

神舟十一號(hào)在太空停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)33天，它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？

神舟十一號(hào)的技術(shù)改進(jìn)中，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。這一設(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。

3 .升級(jí)光學(xué)成像敏感器：讓“太空之吻”毫厘不差

在交會(huì)對(duì)接中，特別是在天宮二號(hào)和神舟十一號(hào)從相距120米到最終完成對(duì)接的階段，為了讓它們能以每秒7.4公里的速度相遇并毫厘不差地“吻”在一起，技術(shù)人員對(duì)神舟十一號(hào)光學(xué)成像敏感器進(jìn)行了升級(jí)。

要知道，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”。為此，天宮二號(hào)升級(jí)版敏感器的太陽(yáng)雜光抑制能力、識(shí)別目標(biāo)敏感度均較之前天宮一號(hào)使用的設(shè)備大幅提升，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。

4 .首次考核航天員中期駐留能力

此次任務(wù)的目的，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)。

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)。

5 .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。為確保航天員在太空中的生活舒適安全，神舟十一號(hào)需要為航天員營(yíng)造了一個(gè)舒適的“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。

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。

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。

為解決這一問(wèn)題，神舟十一號(hào)飛船艙內(nèi)照明設(shè)備和交會(huì)對(duì)接照明設(shè)備使用了LED光源，也就是固態(tài)照明光源。這樣，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。

7 .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)。而神舟十一號(hào)使用的艙門快速檢漏儀，由航天科技集團(tuán)公司五院510所研發(fā)，它實(shí)現(xiàn)了對(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)，能通過(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)。

這一艙門快速檢漏儀通常能在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”。

8 .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393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。為了更好的保護(hù)飛船，科學(xué)家們?yōu)樗O(shè)計(jì)了神奇“外衣”——它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)還能隔離灰塵、霧霾等有害因素對(duì)“皮膚”的傷害。

這套外衣厚度約2厘米，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℃。

9 .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)。

逃逸系統(tǒng)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，為航天員放心巡天提供了安全保障。逃逸系統(tǒng)性能特殊，技術(shù)復(fù)雜，目前國(guó)際上只有美國(guó)和俄羅斯掌握了這項(xiàng)技術(shù)。

10.儀表板減振器：飛船儀表的“救生衣”

飛船上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就肩負(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完美扮演了儀表類器件“救生衣”的角色，它將儀表和船體隔離了開(kāi)來(lái)，并通過(guò)振動(dòng)過(guò)程中金屬絲之間的不斷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。

11.回收著陸系統(tǒng)：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。為此，航天科技集團(tuán)五院508所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)，為神舟十一號(hào)研制出目前國(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)。

這套回收著陸系統(tǒng)亮點(diǎn)突出：全國(guó)首創(chuàng)的特大型降落傘系統(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)。其主傘有1200平方米，能鋪滿一個(gè)足球場(chǎng)。

此外，這套系統(tǒng)的著陸緩沖技術(shù)還提升了乘坐舒適度。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)了返回艙“軟著陸”。（編輯/余風(fēng)）