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“神十一”飞天带了哪些“法宝” 专家揭秘细节

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神舟十一号在轨道上飞行两天后与天宫二号自动对接形成组合体,之后天宫二号来控制,神舟十一号则进入暂时休息状态。此后这个新组合要在天上飞行30天,当离开天宫二号,神舟十一号再次独自飞行时,须把两名航天员安全送回地面,至此完成神舟十一号的使命。在此期间,神舟十一号飞船带着哪些“法宝”上天来保障各方面的稳定运行?相关专家向京华时报记者逐一揭秘。  揭秘  1金属橡胶减振器  扮演飞船仪表“救生衣”  在神舟十一号飞船发射之际,你可能不知道但却起到了重要作用的“小不点”神舟系列飞船仪表板减振器。  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,如果无法很好地隔离、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。  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。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。  揭秘  2中继终端  搭建太空“天路”  京华时报记者了解到,神舟十一号飞船成功发射后,要确保与地面通信的实时畅通,就必须依靠中继终端,这是由中国航天科技集团公司五院西安分院研制的。通过与中继卫星天链一号实现“太空握手”,中继终端成为天基测控的重要终端。中继终端的应用,使我国的天基测控通信得以成为现实,从而在太空中搭建了地面与卫星、卫星与飞船之间的“天路”。  通过中继终端建立的天基测控通信系统建立之后,将对神舟飞船的测控覆  盖率提高了70%以上。中继终端所使用的天链一号卫星,可以形象地视为把地面测控站搬到了离地球3.6万公里外的太空同步轨道,进而形成了天基测控。  据航天科技集团五院工作人员介绍,中继终端作为天链一号卫星的用户终端,除了在我国载人航天领域应用,还在对地观测、资源或国土普查、环境与灾害监测等多种航天器上使用,通过天链一号三颗卫星,为航天器提供实时的数据中继服务和高覆盖的测控通信服务,减少测控成本,提高运行效率。  揭秘  3舱门快速检漏仪  充当载人飞船“小门神”  在载人航天工程中,航天员要在太空飞行多天,其间要经历多次穿舱活动,需要打开和关闭舱门。航天员在舱内生存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。“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’。”中国航天科技集团五院510所董义鹏说。  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。  揭秘  4热控分系统  为“太空之家”保驾护航  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。  揭秘  5隔热材料  最高隔离温度达900℃  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?  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,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℃。  揭秘  6飞船照明设备  采用LED光源节约能耗  神舟十一号载人飞船在浩瀚的宇宙遨游过程中,会周期性经过地球阴影区,此时就会经历很长时间的黑暗,影响在轨任务的顺利完成。中国航天科技集团五院510所承担飞船舱内照明设备和交会对接照明设备研制任务,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。  飞船上究竟采用了什么样的光源?其实,神舟十一号载人飞船舱内照明设备(近距离泛光照明)和交会对接照明设备(远距离投光照明)均采用了现有民用市场上大量的LED光源,也就是固态照明光源。采用LED作为空间照明光源的优势有很多,比如耐冲击、抗震动、体积小、功耗低等。  这些特点使LED非常适合在航空、航天等条件苛刻的环境中使用,但LED由于受限于发光材料的性能,对高温环境和低温环境都比较敏感。对此研制团队在轨长时间工作温度高,就得想办法给设备降降温;在轨长时间储存温度低,则又必须想办法给设备加加热。  载人飞船有了舱内照明设备和交会对接照明设备后,当进入地球阴影区时,航天员在舱内仍然可以正确判读仪表,手动操作各种开关,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。  揭秘  7着陆巨型降落伞  主伞面积约1200平方米  神舟飞船降落伞装置主要用于降低返回舱的速度,保证返回舱的稳降姿态,使得航天员安全平稳降落。其中,主伞面积约1200平方米,全部展开后可以覆盖3个篮球场;主伞拉直长度超过70米,能够横跨足球场。别看神舟飞船主伞是个庞然大物,体态却十分轻盈,重量不到100公斤,收拢后装进伞包内的体积还不到200升,可以塞进普通的家用冰箱。  不过,软软的降落伞可不是随意团起来放在返回舱里,而是整齐有序地叠在伞包中。这就涉及一项听起来简单却有着很高技术  含量的工作——包伞。  中国航天科技集团五院508所李少腾介绍,按专业说法,包伞就是将降落伞的伞衣、伞绳和连接吊带等部件装进伞包内,使之保持一定的几何形状,并保证伞衣等部件在工作前不受气流吹袭和不与其他物体钩挂,在工作时则要保证按预定程序开包工作。  从200升的伞包到空中1200平方米的巨型降落伞,其展开过程也就几十秒,但这短短几十秒背后,是航天科技集团五院508所包伞人员数天的包装、加工人员数月的缝制、设计人员数年的计算与试验。  揭秘  8手动控制系统  保证航天员安全返回  伴随着神舟十一号飞船顺利升空,在未来30天里,谁来保证它在天上稳定飞行,并最终平安将航天员安全送回地面?京华时报记者从中国航天科技集团五院获悉,在此期间,“制导、导航与控制分系统”GNC系统将起着关键作用。在这个系统里,包含着一项低调的技术——一项在神舟九号之前就一直存在、却从未使用过,也不希望用到的技术——手动控制系统。  根据航天科技集团五院专家的说法,手动控制系统是载人航天器区别于其他航天器的最重要标志之一,是航天员生命安全的最后保障,所以,手控系统的研制和自控系统是同时启动的。换句话说,神舟飞船从出生就是“手自一体”。  “虽然手控系统至今没有应急使用过,但深信,万一自动控制出现严重故障,手控系统一定能出色完成控制任务,将航天员安全送回地面。”502所科研人员说。  作为“中国独有”的设计,如在纯手动模式基础上设计了半自动模式,一方面大大减轻了航天员的操作负担,同时大大提高手控的功能和性能;如把成熟卫星救命技术应用到飞船的手控中,使得飞船姿态失控时,航天员只需要操作几个按钮就可以建立正常姿态,保证飞船和航天员的安全,这是世界上最先进的联盟号飞船也不具备的功能。  揭秘  9逃逸救生系统  被称为航天员“生命之塔”  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。  京华时报记者潘珊菊

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