時隔三年之后,中國航天員再次踏入太空——長征2F火箭17日成功將神舟十一號飛船送入預(yù)定軌道。神舟十一號的飛行任務(wù)是中國載人航天“三步走”戰(zhàn)略中第二步的重要階段,經(jīng)過了三年的準(zhǔn)備,神舟十一號飛船的外形雖然和神舟十號相比沒有大的變化,但在很多關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)都采用了非常先進(jìn)的技術(shù)?!董h(huán)球時報》記者發(fā)現(xiàn),神舟十一號飛船至少有三大技術(shù)亮點(diǎn)。
“眼睛”自帶防眩目功能
飛船入軌之后,按照預(yù)定程序,先進(jìn)行約兩天的獨(dú)立飛行,然后與天宮二號空間實驗室進(jìn)行自動交會對接。此前中國載人航天任務(wù)航天員曾在軌進(jìn)行過手動對接、自動對接等多次交會對接操作,這次又有哪些新的亮點(diǎn)呢?
據(jù)介紹,神舟十一號飛船將在距離地面393公里的軌道高度與天宮二號進(jìn)行交會對接。而這個軌道比此前的神舟飛行任務(wù)的軌道高度高出50公里。據(jù)專家介紹,神舟十一號與天宮二號這兩個航天器要經(jīng)過幾十萬公里的追逐,完成“穿針引線”的動作,最終聯(lián)成一體,這一系列動作非常困難。一旦飛行器的“眼睛”不夠精準(zhǔn),將導(dǎo)致交會對接失敗,甚至飛行器碰撞。
如何保證神舟十一號載人飛船與天宮二號一次完成對接成功?中國航天科技集團(tuán)公司五院502所產(chǎn)品主任設(shè)計師龔德鑄介紹稱,神舟十一號飛船上安裝的交會對接光學(xué)成像敏感器將成為保障對接的“太空之眼”。龔德鑄解釋說,光學(xué)成像敏感器是用于神舟飛船與目標(biāo)飛行器交會對接的近距離成像測量敏感器,由位于神舟飛船上的相機(jī)和位于目標(biāo)飛行器上的目標(biāo)標(biāo)志器組成。在工作狀態(tài)中,“天眼”的相機(jī)通過對標(biāo)志器進(jìn)行成像測量,得到飛船與目標(biāo)飛行器間的相對位置和相對姿態(tài)數(shù)據(jù),為兩個飛行器提供相對導(dǎo)航的測量信息。
為準(zhǔn)確完成交會對接動作,在之前神舟十號飛船與天宮一號目標(biāo)飛行器的交會對接任務(wù)中,科研人員已經(jīng)為它們配置了這件“法寶”。不過此次任務(wù)研制者又為“天眼”進(jìn)行了全新升級。專家介紹稱,在太空中,太陽光的照射強(qiáng)度是地球上的3-5倍,飛行器的“眼睛”在交會對接時容易被閃壞。更重要的是,在天宮二號、神舟十一號以及中國未來的空間站任務(wù)中,交會對接會變成一項常態(tài)化的任務(wù)??臻g站既要與載人飛船對接,又要與貨運(yùn)飛船對接,還可能會與國外的航天器對接,這就對光學(xué)成像敏感器的太陽雜光抑制能力提出更高要求。研制人員還將首次捕獲時間提高了一個數(shù)量級——由原來的約10秒提高至不到1秒。這就好比司機(jī)在開車時被強(qiáng)光晃到眼睛后恢復(fù)正常視力的時間,眼睛從看到目標(biāo)到做出判斷的響應(yīng)時間也大大縮短。
搭建近實時傳輸?shù)奶?ldquo;基站”
其實,光學(xué)敏感器的升級只是神舟飛船改進(jìn)的一小部分,幾乎每一個細(xì)節(jié)的技術(shù)含量都在不斷提高。相比由地面測控站和海上測量船組成的陸?;鶞y控網(wǎng),中國擁有的三顆“天鏈一號”中繼衛(wèi)星相當(dāng)于將地面測控站搬到距離地球3.6萬公里外的太空同步軌道。神舟十一號飛船成功發(fā)射后,為確保與地面通信的實時暢通,借助安裝在飛船上的寬波束中繼通信終端可以實現(xiàn)與中繼衛(wèi)星天鏈一號實現(xiàn)“太空握手”,這樣就完成了中繼終端對天鏈一號的捕獲跟蹤,并向中繼衛(wèi)星發(fā)送數(shù)據(jù),建立起從神舟十一號到中繼衛(wèi)星再到地面站的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。
據(jù)專家介紹,通過中繼終端建立的天基測控通信系統(tǒng)建立之后,將對神舟飛船的測控覆蓋率提高70%以上。相比陸海測控方式,天基測控具有很多優(yōu)勢,由于單顆中繼衛(wèi)星通??筛?0分鐘左右,更有利于天地通話、科普實驗等在軌試驗任務(wù)的展開。而且中繼衛(wèi)星可以為神舟十一號飛船提供高速率數(shù)據(jù)傳輸,這就為高質(zhì)量的圖像話音、大容量科學(xué)實驗數(shù)據(jù)傳輸提供了便利。
“一切為了航天員的安全”
《環(huán)球時報》記者在采訪過程中,聽到最多的一句話就是“一切為載人,全力保成功”,從中可以看出中國載人航天項目對于航天員安全的重視程度。而神舟十一號飛船也通過一系列的技術(shù)改進(jìn),進(jìn)一步保障航天員的安全。
在載人交會對接中,由于任務(wù)需要,神舟十一號飛船要頻繁變軌,以往實行的地面計算落點(diǎn)的方式可以為航天員安全返回提供幫助。為進(jìn)一步保障航天員的安全,提升飛船自主運(yùn)行的能力,飛船系統(tǒng)設(shè)計了在軌自主應(yīng)急返回的救生方案。也就是說一旦神舟十一號飛船與地面失去聯(lián)系,導(dǎo)致地面指揮系統(tǒng)無法為飛船計算準(zhǔn)確的落點(diǎn),飛船將啟動自主應(yīng)急返回系統(tǒng)。該系統(tǒng)相當(dāng)于為航天員的安全再加一道砝碼,它可以進(jìn)行軌道預(yù)報,并通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算落點(diǎn)的控制參數(shù),尋找落點(diǎn)的優(yōu)選方案,進(jìn)而實現(xiàn)飛船的自主應(yīng)急返回。
回收著陸是載人航天活動中決定航天員能否安全回家的最后一棒。據(jù)航天科技集團(tuán)五院神舟飛船副總設(shè)計師榮偉介紹,神舟十一號回收著陸最大的亮點(diǎn)是全國首創(chuàng)的特大型降落傘。降落傘系統(tǒng)是飛船返回階段的重要?dú)鈩恿p速裝置,它可以將飛船返回艙的速度從“高鐵”級別降到相當(dāng)于普通人慢跑。神舟十一號的降落傘系統(tǒng)由7000多個零部件組成,是目前我國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,能鋪滿一個足球場。此外著陸緩沖技術(shù)也得到提升。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,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),從而實現(xiàn)返回艙“軟著陸”。(記者 劉揚(yáng))