“神舟”到底“神”在哪?——与神舟十一号载人飞船相关的11个细节

时间:2019-11-21 来源: 南昌新闻

新华社甘肃酒泉10月17日电(记者刘石平、李国立、陈Xi)10月17日7: 30,搭载航天员景海鹏、陈冬飞的神舟十一号载人飞船飞入浩瀚宇宙,将与在太仓空等候的天宫2 空实验室会合对接

神舟11号飞行的特点是什么?神舟的“神”在哪里?对此,相关专家向记者透露了与神舟十一号有关的11个细节

详图1:神舟11号在933公里轨道高度上的对接和运行完全继承了神舟10号的技术状态,同时进行了多项技术改进以满足此次任务的要求。

“为了满足这次任务的要求,对轨道控制策略和飞行程序进行了调整,使神舟十一号飞船能够适应这次任务交会对接轨道和返回轨道高度从343公里到393公里的要求。 ”中国载人航天工程办公室副主任吴平说

神舟10号与天宫1号对接时,轨道高度为343公里 神舟十一号与天宫二号对接时,轨道高度为393公里,比过去高50公里。为什么它要高50公里?第五航天科技集团研究院GNC子系统司令罗顾青表示,主要是为中国载人航天“三步走”发展战略的第三步空站的建设做准备,因为这与未来空站的轨道高度基本相同,飞行更接近未来空的要求

细节2:33天更长的泰山空

进入轨道后,神舟11号独立飞行了两天,完成了与天宫2号的自动对接,形成了一个组合体,完成了该组合体为期30天的中期驻留任务,与天宫2号分离,一天内返回内蒙古主着陆点,神舟11号任务结束。 如何确保宇航员的工作、生活和执行任务的能力,以及如何在空间站/[/k0/长时间停留后提高航天器的可靠性?

神舟十一号的技术进步,一个重要的创新亮点,是新装备的宽波束中继通信终端设备

”为了进一步提高安全性和可靠性,配备了一种新的宽波束中继通信终端设备,大大扩大了测控的覆盖范围,提高了航天器姿态快速变化时保证天地之间通信的能力,从而提高了航天员的安全性和航天器的可靠性。 ”吴平说道

详图3:升级光学成像传感器,完成难度较大的“太空

”为了验证未来空间技术,满足未来空空间站交会测量设备的长期服务要求,神舟XI号交会测量设备已经升级更换。 ”吴平说道 “天宫二号”和“神舟十一号”的交会对接是建造太泰空家园的重要一步,尤其是从相距120米到对接最终完成的阶段,这是最困难和最危险的。 为了使它们能够以子弹8倍的速度对接在一起,技术人员升级了光学成像传感器。

神舟XI交会对接光学成像传感器的总设计师龚德柱说,太空的太阳光强度比地球高三到五倍。让飞船的“眼睛”变得“瞎”很容易,就像开着前灯从对面驶来的汽车一样。恢复视力需要一些时间。因此,过去的交会对接应该在合适的光照时间进行。

与天宫一号上使用的产品相比,升级后传感器的太阳杂散光抑制能力和目标识别灵敏度大大提高,即使眼睛晃动,视力恢复时间也可以从原来的10秒缩短到几百毫秒。 因此,神舟11号和天宫2号可以实现准全天候实时对接,保证航天器应急维修和补给或航天员应急救援。

细节4:宇航员中期居住的第一次评估

“这次任务的目的是进一步全面验证改进后的载人飞船的功能,并为以后的载人任务提供重要的技术支持 此外,通过多次在轨试验,航天器设计功能将得到进一步验证,与载人环境相关的飞行试验数据将得到采集和积累。 “神舟十一号飞船总设计师张柏楠说

在这次空实验室任务中,对接轨道和返回轨道与以前的轨道相比增加了50公里。神舟XI号任务将首先在空站间阶段检查和验证交会对接和载人飞船返回技术,还将首次检查宇航员的中期驻留能力。通过验证宇航员的驻留能力,这将为空站间阶段的长期在轨评估奠定基础。

细节五:照明设备点亮“飞天之路”

神舟十一号在浩瀚的宇宙遨游过程中,会周期性地经过地球阴影区,此时会经历很长时间的黑暗,影响在轨任务的顺利完成。飞船舱内照明设备和交会对接照明设备,不仅为航天员提供了舱内工作、生活照明,还为载人飞船与空间实验室在阴影区的交会对接提供了摄像辅助照明。

“在太空,如果直接采用生活中常用的白炽灯、节能灯,估计在飞船上还没用几天就熄火了。飞船上究竟采用了什么光源?神舟十一号飞船舱内照明设备(近距离泛光照明)和交会对接照明设备(远距离投光照明)使用LED光源,也就是固态照明光源。”承担这一设备研制任务的航天科技集团五院510所产品主管设计师杨军说。

他指出,载人飞船有了舱内照明设备和交会对接照明设备后,当飞船进入地球阴影区时,航天员在舱内仍然可以正确判读仪表,手动操作各种开关,再也不会误打误撞了,飞船与空间实验室交会对接也多了一份成功的保障。

细节六:热控系统为“太空之家”保驾护航

“神舟十一号在太空中飞行,最关键的是航天员安危。”航天科技集团五院神舟十一号发射场热控分系统负责人付杨说,确保航天员在太空中的生活舒适安全,须为航天员营造一个类似于地面一样的“家”有适宜人类生存生活的温度、氧气等,而这要靠热控分系统和环控生保系统来提供:热控分系统的作用是使飞船内保持一定的温度湿度,环控生保系统是为航天员创造合适的舱内生存环境条件,保障航天员在空间飞行的特殊环境下安全生活和正常工作,为航天员营造一个温暖如春的居住环境。

他说,热控分系统和环控生保系统,分别位于载人飞船的推进舱和轨道舱的舱壁内。环控、热控分系统主要采用流体换热技术进行温度控制,通过流体流动将船上产生的热量传递给外部辐射器,再通过辐射器将热量辐射到太空中。

细节七:舱门快速检漏仪载人飞船的“小门神”

航天员在太空飞行多天,期间要经历多次穿舱活动,需要打开和关闭舱门;航天员在舱内时,维持其正常生活的气体不能泄漏,舱门是否密封良好具有决定性作用,因此精准快速检测舱门的密封性至关重要。

早期的飞船采用整舱加压,通过监测舱压的变化来检测舱门的密封性,这种方法准确、可靠,但耗时较长,对载人飞船的航天员来说影响较大,会浪费大量时间,因此需改进检测手段,缩短检测时间。

航天科技集团公司五院510所研发的舱门快速检漏仪,实现对舱门和对接面的快速、准确检漏。舱门在关闭后,门体上的两道密封圈与门框之间会形成一个小空间。检漏仪利用舱门的特有结构,在工作时向小空间内充入一定量的检测气体,通过监测小空间内压力的变化来判断舱门的密封情况。如果发生泄漏,舱门快速检漏仪会立刻发出报警指示。航天员对舱门进行处理,经过再次检漏合格后,才能顺利入住舱内。

“舱门快速检漏仪能够做到在8分钟内快速给出测试结果,堪称载人飞船的‘小门神’。”航天科技集团公司五院510所产品主管设计师董义鹏说。

细节八:仪表板减振器飞船仪表的“救生衣”

飞船上仪表类器件通过液晶屏和航天员完成人机交互工作,作为高精科技代表的仪表类器件往往比较脆弱,而发射过程中火箭的瞬时快速加速会引起飞船舱内设备的剧烈振动,如果无法很好的隔离、衰减发射时的冲击振动,很可能导致飞船仪表损坏、飞行任务失败。

此时,神舟系列飞船仪表板减振器肩负起了为整个飞船仪表减振的重任,安装在仪表板四个安装点上的金属橡胶减振器将仪表和船体隔离了开来,并通过振动过程中金属丝之间不断互相摩擦消耗了大量能量,这部分能量最终变成热能消失在了周围介质中。

专家指出,金属橡胶减振器完美扮演了神舟飞船仪表类器件“救生衣”的角色,确保了历次飞行任务的圆满成功。

细节九:载人飞船的神奇“外衣”

神舟十一号运行在距离地球表面约400公里高度的轨道上,在那里会受到太阳的辐射、地球-大气的辐射和反照,还会受到许多游离在空间的高能粒子影响。在这样的环境中,飞船该怎样更好地保护自己?

付杨说,他们为飞船设计的神奇“外衣”就像人类的衣服一样,天冷时能保暖,太阳照射时能防晒,同时衣服还能隔离灰尘、雾霾等有害因素对皮肤的伤害。

航天科技集团五院的研究人员为轨道舱设计了一套厚度约2厘米的外衣,能高效隔离空间环境与轨道舱舱壁之间的换热,外衣表面还有一层华丽的复合膜,来提高飞船对轨道原子氧等粒子的防护能力;在返回舱外表面,喷涂了特殊设计的有机热控涂层,为保证在轨期间的返回舱温度条件提供有力支持。

在推进舱的底部,为有效抑制发动机点火后的高温对推进舱内的影响,这一重点区域运用了多层隔热材料,能够隔离的最高温度达900℃。

细节十:逃逸发动机航天员巡天的“定心丸”

看过神舟飞船发射的人们会注意到,火箭顶端有个类似避雷针的尖塔状装置,这就是由航天科技集团四院自主研制,被称为航天员“生命之塔”的逃逸救生系统。

航天科技集团四院逃逸发动机总指挥余海林说,逃逸系统承担着航天员安全救生使命,是我国载人航天工程必须突破的三大技术难关之一。四院人克服困难成功研制的逃逸救生系统,为航天员放心巡天提供了安全保障。

据余海林介绍,逃逸塔性能特殊,技术复杂,国际上只有美国和俄罗斯掌握了这项技术。

细节十一:飞船安全返航的法宝

回收着陆是载人航天活动的最后步骤,也是决定航天员能否安全回家的最后一棒。

航天科技集团五院神舟飞船副总设计师荣伟说,五院508所肩负神舟飞船回收着陆系统研制,先后攻克了特大型降落伞、着陆缓冲、静压开伞高度控制、多模式回收程序控制、非电传爆弹盖开伞等关键技术,研制了目前国内回收质量最大、着陆速度最低、可靠性安全性最高、系统最复杂的一套航天器回收着陆系统。

他说,神舟十一号回收着陆的亮点明显,一是全国首创特大型降落伞。降落伞系统是飞船返回阶段的重要气动力减速装置,它可以将进入大气层的飞船返回舱从高铁速度降到普通人慢跑的速度。系统由7000多个零部件组成,是目前我国航天器回收降落伞中结构最庞大和最复杂的系统。其中主伞1200平方米,能铺满一个足球场。二是着陆缓冲技术提升乘坐舒适度。经过与空气的“软”摩擦之后,飞船返回舱进入着陆缓冲环节,这最后一步是硬碰硬的撞击。为了让飞船在“落脚”的一瞬依然保持航天员良好的乘坐体验,研究人员将着陆缓冲技术应用于神舟飞船返回舱的着陆缓冲系统,从而实现返回舱“软着陆”。

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