“神十一”飛天帶了哪些“法寶” 專家揭秘細(xì)節(jié)

神舟十一號(hào)在軌道上飛行兩天后與天宮二號(hào)自動(dòng)對(duì)接形成組合體，之后天宮二號(hào)來(lái)控制，神舟十一號(hào)則進(jìn)入暫時(shí)休息狀態(tài)。此后這個(gè)新組合要在天上飛行30天，當(dāng)離開(kāi)天宮二號(hào)，神舟十一號(hào)再次獨(dú)自飛行時(shí)，須把兩名航天員安全送回地面，至此完成神舟十一號(hào)的使命。在此期間，神舟十一號(hào)飛船帶著哪些“法寶”上天來(lái)保障各方面的穩(wěn)定運(yùn)行？相關(guān)專家向京華時(shí)報(bào)記者逐一揭秘。

揭秘

1金屬橡膠減振器

扮演飛船儀表“救生衣”

在神舟十一號(hào)飛船發(fā)射之際，你可能不知道但卻起到了重要作用的“小不點(diǎn)”神舟系列飛船儀表板減振器。

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)法很好地隔離、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。

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。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。

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2中繼終端

搭建太空“天路”

京華時(shí)報(bào)記者了解到，神舟十一號(hào)飛船成功發(fā)射后，要確保與地面通信的實(shí)時(shí)暢通，就必須依靠中繼終端，這是由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院西安分院研制的。通過(guò)與中繼衛(wèi)星天鏈一號(hào)實(shí)現(xiàn)“太空握手”，中繼終端成為天基測(cè)控的重要終端。中繼終端的應(yīng)用，使我國(guó)的天基測(cè)控通信得以成為現(xiàn)實(shí)，從而在太空中搭建了地面與衛(wèi)星、衛(wèi)星與飛船之間的“天路”。

通過(guò)中繼終端建立的天基測(cè)控通信系統(tǒng)建立之后，將對(duì)神舟飛船的測(cè)控覆

蓋率提高了70%以上。中繼終端所使用的天鏈一號(hào)衛(wèi)星，可以形象地視為把地面測(cè)控站搬到了離地球3.6萬(wàn)公里外的太空同步軌道，進(jìn)而形成了天基測(cè)控。

據(jù)航天科技集團(tuán)五院工作人員介紹，中繼終端作為天鏈一號(hào)衛(wèi)星的用戶終端，除了在我國(guó)載人航天領(lǐng)域應(yīng)用，還在對(duì)地觀測(cè)、資源或國(guó)土普查、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)等多種航天器上使用，通過(guò)天鏈一號(hào)三顆衛(wèi)星，為航天器提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)中繼服務(wù)和高覆蓋的測(cè)控通信服務(wù)，減少測(cè)控成本，提高運(yùn)行效率。

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3艙門(mén)快速檢漏儀

充當(dāng)載人飛船“小門(mén)神”

在載人航天工程中，航天員要在太空飛行多天，其間要經(jīng)歷多次穿艙活動(dòng)，需要打開(kāi)和關(guān)閉艙門(mén)。航天員在艙內(nèi)生存維持其正常生活的氣體不能泄漏，艙門(mén)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(mén)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(mén)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。“艙門(mén)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(mén)神’。”中國(guó)航天科技集團(tuán)五院510所董義鵬說(shuō)。

510所研發(fā)的艙門(mén)快速檢漏儀，實(shí)現(xiàn)對(duì)艙門(mén)和對(duì)接面的快速、準(zhǔn)確檢漏。艙門(mén)在關(guān)閉后，門(mén)體上的兩道密封圈與門(mén)框之間會(huì)形成一個(gè)小空間。檢漏儀利用艙門(mén)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(mén)的密封情況。如果發(fā)生泄漏，艙門(mén)快速檢漏儀會(huì)立刻發(fā)出報(bào)警指示。航天員對(duì)艙門(mén)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)。

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4熱控分系統(tǒng)

為“太空之家”保駕護(hù)航

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。

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5隔熱材料

最高隔離溫度達(dá)900℃

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？

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)，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℃。

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6飛船照明設(shè)備

采用LED光源節(jié)約能耗

神舟十一號(hào)載人飛船在浩瀚的宇宙遨游過(guò)程中，會(huì)周期性經(jīng)過(guò)地球陰影區(qū)，此時(shí)就會(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。中國(guó)航天科技集團(tuán)五院510所承擔(dān)飛船艙內(nèi)照明設(shè)備和交會(huì)對(duì)接照明設(shè)備研制任務(wù)，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。

飛船上究竟采用了什么樣的光源？其實(shí)，神舟十一號(hào)載人飛船艙內(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)均采用了現(xiàn)有民用市場(chǎng)上大量的LED光源，也就是固態(tài)照明光源。采用LED作為空間照明光源的優(yōu)勢(shì)有很多，比如耐沖擊、抗震動(dòng)、體積小、功耗低等。

這些特點(diǎn)使LED非常適合在航空、航天等條件苛刻的環(huán)境中使用，但LED由于受限于發(fā)光材料的性能，對(duì)高溫環(huán)境和低溫環(huán)境都比較敏感。對(duì)此研制團(tuán)隊(duì)在軌長(zhǎng)時(shí)間工作溫度高，就得想辦法給設(shè)備降降溫；在軌長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存溫度低，則又必須想辦法給設(shè)備加加熱。

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)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)，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。

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7著陸巨型降落傘

主傘面積約1200平方米

神舟飛船降落傘裝置主要用于降低返回艙的速度，保證返回艙的穩(wěn)降姿態(tài)，使得航天員安全平穩(wěn)降落。其中，主傘面積約1200平方米，全部展開(kāi)后可以覆蓋3個(gè)籃球場(chǎng)；主傘拉直長(zhǎng)度超過(guò)70米，能夠橫跨足球場(chǎng)。別看神舟飛船主傘是個(gè)龐然大物，體態(tài)卻十分輕盈，重量不到100公斤，收攏后裝進(jìn)傘包內(nèi)的體積還不到200升，可以塞進(jìn)普通的家用冰箱。

不過(guò)，軟軟的降落傘可不是隨意團(tuán)起來(lái)放在返回艙里，而是整齊有序地疊在傘包中。這就涉及一項(xiàng)聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單卻有著很高技術(shù)

含量的工作——包傘。

中國(guó)航天科技集團(tuán)五院508所李少騰介紹，按專業(yè)說(shuō)法，包傘就是將降落傘的傘衣、傘繩和連接吊帶等部件裝進(jìn)傘包內(nèi)，使之保持一定的幾何形狀，并保證傘衣等部件在工作前不受氣流吹襲和不與其他物體鉤掛，在工作時(shí)則要保證按預(yù)定程序開(kāi)包工作。

從200升的傘包到空中1200平方米的巨型降落傘，其展開(kāi)過(guò)程也就幾十秒，但這短短幾十秒背后，是航天科技集團(tuán)五院508所包傘人員數(shù)天的包裝、加工人員數(shù)月的縫制、設(shè)計(jì)人員數(shù)年的計(jì)算與試驗(yàn)。

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8手動(dòng)控制系統(tǒng)

保證航天員安全返回

伴隨著神舟十一號(hào)飛船順利升空，在未來(lái)30天里，誰(shuí)來(lái)保證它在天上穩(wěn)定飛行，并最終平安將航天員安全送回地面？京華時(shí)報(bào)記者從中國(guó)航天科技集團(tuán)五院獲悉，在此期間，“制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制分系統(tǒng)”GNC系統(tǒng)將起著關(guān)鍵作用。在這個(gè)系統(tǒng)里，包含著一項(xiàng)低調(diào)的技術(shù)——一項(xiàng)在神舟九號(hào)之前就一直存在、卻從未使用過(guò)，也不希望用到的技術(shù)——手動(dòng)控制系統(tǒng)。

根據(jù)航天科技集團(tuán)五院專家的說(shuō)法，手動(dòng)控制系統(tǒng)是載人航天器區(qū)別于其他航天器的最重要標(biāo)志之一，是航天員生命安全的最后保障，所以，手控系統(tǒng)的研制和自控系統(tǒng)是同時(shí)啟動(dòng)的。換句話說(shuō)，神舟飛船從出生就是“手自一體”。

“雖然手控系統(tǒng)至今沒(méi)有應(yīng)急使用過(guò)，但深信，萬(wàn)一自動(dòng)控制出現(xiàn)嚴(yán)重故障，手控系統(tǒng)一定能出色完成控制任務(wù)，將航天員安全送回地面。”502所科研人員說(shuō)。

作為“中國(guó)獨(dú)有”的設(shè)計(jì)，如在純手動(dòng)模式基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了半自動(dòng)模式，一方面大大減輕了航天員的操作負(fù)擔(dān)，同時(shí)大大提高手控的功能和性能；如把成熟衛(wèi)星救命技術(shù)應(yīng)用到飛船的手控中，使得飛船姿態(tài)失控時(shí)，航天員只需要操作幾個(gè)按鈕就可以建立正常姿態(tài)，保證飛船和航天員的安全，這是世界上最先進(jìn)的聯(lián)盟號(hào)飛船也不具備的功能。

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9逃逸救生系統(tǒng)

被稱為航天員“生命之塔”

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)。

京華時(shí)報(bào)記者潘珊菊