嫦娥登月已經家喻戶曉。這又讓人想起大名鼎鼎的神舟飛船了。那麼,神舟飛船與嫦娥探測器是一回事嗎?嫦娥工程是從事深空探測,是要登陸地外天體的;而神舟飛船則是載人航天飛行試驗,還有太空行走和交會對接試驗,它是環繞地球飛行的。二者之間雖然不同,但也有聯繫。因為嫦娥工程,還有將來建設空間站,離不開載人飛行、太空行走和交會對接以及天地往返運輸的技術。由此可見,神舟飛船試驗,是邁向空間探測、建立太空站的重要一步。
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神舟飛船是中國自行研製,具有完全自主知識產權,達到或優於國際第三代載人飛船技術的飛船。與國外第三代飛船相比,具有起點高、具備留軌利用能力等特點。神舟系列載人飛船由專門為其研製的長征二號F火箭發射升空,發射基地是酒泉衛星發射中心,回收地點在內蒙古中部的四子王旗航天著陸場。
飛船結構
採用三艙一段,即由返回艙、軌道艙、推進艙和附加段四部分構成,由13個分系統組成。軌道艙是個圓柱體,總長2.8米,最大直徑2.27米,一端與返回艙相通,另一端與空間對接機構連接。
為了使軌道艙在獨自飛行的階段可以獲得電力,軌道艙兩側安裝了太陽電池板翼,每塊太陽翼除去三角部分面積為2.0×3.4米,軌道艙自由飛行時,可以由它提供0.5千瓦以上的電力。軌道艙尾部有4組小的推進發動機,每組4個,為飛船提供輔助推力和軌道艙分離後繼續保持軌道運動的能力;軌道艙一側靠近返回艙部分有一個圓形的艙門,為航天員進出軌道艙提供了通道,不過,該艙門的最大直徑僅65釐米,只有身體靈巧、受過專門訓練的人才能進出自由。艙門的上面有軌道艙的觀察窗。
軌道艙
軌道艙被稱為“多功能廳”,因為幾名航天員除了升空和返回時要進入返回艙以外,其它時間都在軌道艙裡。軌道艙集工作、吃飯、睡覺和清潔等諸多功能於一體 。艙內除備有食物、飲水和大小便收集器等生活裝置外,還有空間應用和科學試驗用的儀器設備。
返回艙返回後,軌道艙相當於一顆對地觀察衛星或太空實驗室,它將繼續留在軌道上工作半年左右。軌道艙留軌利用是中國飛船的一大特色,俄羅斯和美國飛船的軌道艙和返回艙分離後,一般是廢棄不用的。作為航天員的“太空臥室”,軌道艙的環境很舒適,艙內溫度一般在17至25攝氏度之間。
返回艙
返回艙又稱座艙,長2.00米,直徑2.40米(不包括防熱層)。它是航天員的“駕駛室”。是航天員往返太空時乘坐的艙段,為密閉結構,前端有艙門。
神舟飛船的返回艙呈鐘形,有艙門與軌道艙相通。返回艙式飛船的指揮控制中心,內設可供3名航天員斜躺的座椅 ,供航天員起飛、上升和返回階段乘坐。座椅前下方是儀錶板、手控操縱手柄和光學瞄準鏡等,顯示飛船上各系統機器設備的狀況。航天員通過這些儀表進行監視,並在必要時控制飛船上系統機器設備的工作。軌道艙和返回艙均是密閉的艙段,內有環境控制和生命保障系統,確保艙內充滿一個大氣壓力的氧氮混合氣體,並將溫度和溼度調節到人體合適的範圍,確保航天員在整個飛行任務過程中的生命安全。
另外,艙內還安裝了供著陸用的主、備兩具降落傘。神舟號飛船的返回艙側壁上開設了兩個圓形窗口,一個用於航天員觀測窗外的情景,另一個供航天員操作光學瞄準鏡觀測地面駕駛飛船。返回艙的底座是金屬架層密封結構,上面安裝了返回艙的儀器設備,該底座重量輕便,且十分堅固,在返回艙返回地面進入大氣層時,保護返回艙不被炙熱的大氣燒燬。
推進艙(儀器艙,設備艙)
推進艙長3.05米,直徑2.50米,底部直徑2.80米。安裝推進系統、電源、軌道制動,併為航天員提供氧氣和水。它呈圓柱形,內部裝載推進系統的發動機和推進劑,為飛船提供調整姿態和軌道以及制動減速所需要的動力,還有電源、環境控制和通信等系統的部分設備。兩側各有一對太陽翼,除去三角部分,太陽翼的面積為2.0×7.5米。與前面軌道艙的電池翼加起來,產生的電力將三倍於聯盟號,平均1.5千瓦以上,差不多相當於富康AX新浪潮汽車的電源所提供功率。這幾塊電池翼除了所提供的電力較大之外,它還可以繞連接點轉動,這樣不管飛船怎樣運動,它始終可以保持最佳方向獲得最大電力,免去了“翹向太陽”所要進行的大量機動,這樣可以在保證太陽電池陣對日定向的同時進行飛船對地的不間斷觀測。
設備艙的尾部是飛船的推進系統。主推進系統由4個大型主發動機組成,它們在推進艙的底部正中。在推進艙側裙內四周又分別佈置了
4對糾正姿態用的小推進器,說它們小是和主推進器比,與其他輔助推進器比,它們可大很多。另外推進艙側裙外還有輔助用的小型推進器。附加段
附加段也叫過渡段,是為將來與另一艘飛船或空間站交會對接做準備用的。在載人飛行及交會對接前,他也可以安裝各種儀器用於空間探測。
神舟一號
1999年11月20日06時30分,酒泉衛星發射中心,新型長征二號F捆綁式火箭將神舟一號發射升空。這次發射,是長征系列運載火箭的第59次飛行。火箭起飛約10分鐘,飛船與火箭分離,進入預定軌道。1999年11月21日03時41分返回,著陸於內蒙古自治區中部地區。飛行時間為21小時11分,飛行了14圈。搭載物品有:一是旗類,中華人民共和國國旗、澳門特別行政區區旗、奧運會會旗等;二是各種郵票及紀念封;三是各10克左右的青椒、西瓜、玉米、大麥等農作物種子,此外還有甘草、板藍根等中藥材。
技術應用:首次採用了在技術廠房對飛船、火箭聯合體垂直總裝與測試,整體垂直運輸至發射場,並進行遠距離測試發射控制的新模式。中國在原有航天測控網的基礎上,新建的符合國際標準體制的陸海基航天測控網,也在這次發射試驗中首次投入使用。飛船在軌運行期間,地面測控系統和分佈於公海的4艘“遠望號”測量船對其進行了跟蹤與測控,成功進行了一系列科學試驗。
中國實施載人航天工程的第一次飛行試驗,標誌著中國航天事業邁出了重要步伐,對突破載人航天技術具有重要意義 ,是中國航天史上的重要里程碑。
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神舟二號
2001年01月10日01時00分,在酒泉衛星發射中心用新型長征二號F捆綁式火箭發射。這是長征系列運載火箭第65次飛行,也是繼1996年10月以來中國航天發射連續第23次獲得成功。飛船起飛13分鐘後,進入預定軌道。2001年01月16日19時22分返回,著陸地點在內蒙古自治區中部地區。共飛行6天零18小時22分, 108圈。
這次飛行的試驗項目是中國第一艘正樣無人飛船,飛船由軌道艙、返回艙和推進艙三個艙段組成。與“神舟”一號相比,“神舟”二號的系統結構有了新的擴展,技術性能有了新的提高,飛船技術狀態與載人飛船基本一致。
據介紹,中國首次在飛船上進行了微重力環境下空間生命科學、空間材料、空間天文和物理等領域的實驗,其中包括:進行半導體光電子材料、氧化物晶體、金屬合金等多種材料的晶體生長、蛋白質和其他生物大分子的空間晶體生長、還有植物、動物、水生生物、微生物及離體細胞和細胞組織的空間環境效應實驗等。
此次航天飛船發射,是中國載人航天工程的第二次飛行試驗,標誌著中國載人航天事業取得了新進展,向實現載人航天飛行邁出了可喜的一步。
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神舟三號
發射時間:2002年03月25日22時15分。
發射火箭:新型長征二號F捆綁式火箭,這次發射是長征系列運載火箭第66次飛行。
飛船進入軌道所需飛行時間:火箭點火升空10分鐘後,飛船成功進入預定軌道。
返回時間:2002年04月01日16時54分。著陸地點:內蒙古自治區中部地區。飛行時間/圈數:6天零18小時39分/108圈。.
搭載物品:處於休眠狀態的烏雞蛋;進行空間試驗的有效載荷公用設備十項,四十四件之多,包括:捲雲探測儀、中分辨率成像光譜儀、地球輻射收支儀、太陽紫外線光譜監視儀器、太陽常數監測器、大氣密度探測器、大氣成分探測器、飛船軌道艙窗口組件、細胞生物反應器、多任務位空間晶體生長爐、空間蛋白質結晶裝置、固體徑跡探測器、微重力測量儀、有效載荷公用設備。
據介紹,微重力測量儀、返回艙有效載荷公用設備是第三次參加飛船試驗;空間蛋白質結晶裝置、多任務位空間晶體生長爐和軌道艙有效載荷公用設備是第二次參加飛船試驗;其餘設備均是首次在太空作試驗。
試驗項目:“神舟”三號是一艘正樣無人飛船,飛船技術狀態與載人狀態完全一致。這次發射試驗,運載火箭、飛船和測控發射系統進一步完善,提高了載人航天的安全性和可靠性。飛船上裝有人體代謝模擬裝置、擬人生理信號設備以及形體假人,能夠定量模擬航天員在太空中的重要生理活動參數。這次發射,逃逸救生系統也進行了工作。這個系統是在應急情況下確保航天員安全的主要措施。飛船擬人載荷提供的生理信號和代謝指標正常,驗證了與載人航天直接相關的座艙內環境控制和生命保障系統。
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神舟四號
實驗項目:中國第一艘可載人的處於無人狀態的飛船。
發射時間:2002年12月30日00時40分。
發射火箭:新型長征二號F捆綁式火箭,此次是長征系列運載火箭的第69次飛行。
飛船進入軌道所需飛行時間:火箭點火升空十幾分鍾後,飛船成功進入預定軌道。
返回時間:2003年01月05日19時16分。
飛行時間/圈數:6天零18小時36分/108圈。
搭載物品:除了大氣成分探測器等19件設備已經參加過此前的飛行試驗外,其他的空間細胞電融合儀等33件科研設備都將是首次“上天”。一場籌備了10年之久的兩對“細胞太空婚禮”也將在飛船上舉行,一對動物細胞“新人”是B淋巴細胞和骨髓瘤細胞,另一對是植物細胞“新人” ———黃花菸草原生質體和革新一號菸草原生質體。專家介紹說,在微重力條件下,細胞在融合液中的重力沉降現象將消失,更有利於細胞間進行配對與融合這些“親熱舉動”,此項研究將為空間製藥探索新方法。
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神舟五號
試驗項目:神舟5號。將盡量減少機艙內的實驗項目及儀器,以騰出更多空間來供航天員活動並執行科學觀察任務,可以說這一次的任務主要是考察航天員在太空環境中的適應性。
尺寸、重量:“神舟”載人飛船全長8.86米,最大處直徑2.8米,總重量達到7790公斤。
發射時間:2003年10月15日09時整。
飛船進入軌道時間:09時10分,船箭分離,“神舟”五號載人飛船準確進入預定軌道。
返回時間:2003年10月16日06時28分。
著陸地點:內蒙古自治區烏蘭察布市四子王旗北部紅格爾蘇木草場。
飛行時間/圈數:21小時28分/14圈。
航天員:楊利偉。
搭載物品:除了中國飛天第一人楊利偉外,“神舟”五號載人飛船返回艙內還搭載有一面具有特殊意義的中國國旗、一面北京2008年奧運會會徽旗、一面聯合國國旗、人民幣主幣票樣、中國首次載人航天飛行紀念郵票、中國載人航天工程紀念封和來自祖國寶島臺灣的農作物種子等。
技術應用:首次增加了故障自動檢測系統和逃逸系統。其中設定了幾百種故障模式,一旦發生危險立即自動報警。即使在飛船升空一段時間之後,航天員也能通過逃逸火箭而脫離險境。
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神舟六號
發射時間:2005年10月12日09時整。
飛船進入軌道所需飛行時間:584秒。返回時間:2005年10月17日04時32分。
著陸地點:四子王旗草原。飛行時間/圈數:115小時32分鐘/77圈。
航天員:費俊龍、聶海勝。指令長:費俊龍。
搭載物品:共有8類64種搭載物品,其中包括香港金利來、謝氏集團等知名企業標識,搭載的生物菌種、植物組培苗和作物、植物、花卉種子則用於太空育種實驗。在開艙儀式現場,6位特殊的“乘客”有機會精彩亮相,它們分別是極地考察時使用過的中國國旗、國際奧委會會旗五環旗、上海世博會會旗、《申報》百年紀念特刊、書畫作品《六駿圖》和10幅少先隊員太空畫作品。神舟六號返回艙搭載的物品還有“我給‘神舟’六號航天員寫封信徵文活動”特等獎作文、共和國元帥特種郵票和神舟六號個性化郵票等郵品以及書畫名家的作品等。
技術應用:飛船的種類非常多,但最常用的是衛星式載人飛船。這種飛船像衛星一樣在離地面幾百公里的近地軌道上飛行,飛行高度大約為三四百公里。飛船有單艙式、雙艙式和三艙式,國際上成熟航天國家的飛船均是三艙式,這次神舟六號就是三艙式飛船,說明中國航天技術已經初步達到國際水平。
神舟六號飛船有以下特點:首先是起點很高,飛船具有承載3名航天員的能力;其次是一船多用,航天員返回後,軌道倉可以在無人值守的狀態下,作為衛星繼續利用半年,甚至可以在今後進行交會對接實驗;第三是返回艙的直徑大,俄羅斯的直徑是2.2米,中國的是2.5米。最後是飛船返回,非常安全,在這方面已經進行過全面的測試。總體來看,神舟六號飛船的技術進步是巨大的。
技術進步主要反映在:首先是新材料領域,中國在新材料領域所取得的進步上,有2000多種是來自航天領域;其次是電信領域,這方面有硬件設備的進步,也有軟件領域的進步,比如編碼技術就確保了話音質量和圖像的清晰度;第三是圖像技術,這些技術可以用於軍事領域,也可以用於民用領域;第四是特種食品,航天員的食品研製非常複雜;第五是特種紡織材料,航天服是一個系統,更是高科技的結晶;第六是
電子控制系統的進步,飛船是涉及各種複雜子系統的複雜系統,所有系統均需要有電子控制系統進行控制;第七是生物醫學體系的進步,載人航天與無人航天有本質上的差異,系統複雜性和可靠性大為不同,神舟六號的成功,表明中國的相關生物醫學已經有了巨大的進步。神舟六號飛船仍為推進艙、返回艙、軌道艙的三艙結構,整船外形和結構與原來相同,重量基本保持在8噸左右。飛船入軌後先是在近地點200千米,遠地點350公里的橢圓軌道上運行5圈,然後變軌到距地面343千米的圓形軌道,繞地球飛行一圈需要90分鐘,飛行軌跡投射到地面上呈不斷向東推移的正弦曲線。軌道特性與神舟五號相同。由於此次飛行沒有交會對接任務,神舟六號飛船取消了用於這項功能的附加段,另外,飛船上新增加了40餘臺設備和6個軟件,使飛船的設備達到600餘臺,軟件82個,元器件10萬餘件。
神舟六號的改進大致可以歸納為四個方面:
一、圍繞兩人多天飛行任務的改進 。首先,準備了足量甚至餘量的航天員消耗品,包括食品、水、睡袋等。食品櫃置於軌道艙中,以前處於空置狀態。按照每人每天一個半暖壺的用水量,通過水箱和單獨的軟包裝兩種方式準備了航天員用水。其次,提高了座艙的環境控制能力。一人一天呼出近一升水,神舟六號提高了對水汽冷凝的能力,擴大了冷凝水箱,把所有裸露管線都貼上了吸水材料,確保飛船溼度控制在80%以下。艙內的氧氣、溫度和溼度都可自動感應並調節。
二、軌道艙功能使用方面的改進。放置了很多航天員生活的必需品,如食品加熱裝置和餐具等。軌道艙中掛有一個睡袋,供兩名航天員輪流休息用。失重狀態下人其實可以浮在空中睡覺,但考慮到人在地面養成的習慣,所以通過睡袋人為地製造一種“床”的感覺,否則航天員睡覺時可能會產生墜入萬丈深淵的錯覺。軌道艙中還有一個專門的清潔用品櫃,航天員可以用裡面的溼巾等物品進行清潔。大小便收集裝置這次也是首次使用。
三、提高航天員安全性的改進。返回艙中航天員的坐椅設計了著陸緩衝功能,這是為了在反推火箭發生故障時依然能夠保證航天員安全。神舟五號飛船裡只有楊利偉乘坐的那個坐椅有著陸緩衝功能,並且有個小的缺陷,就是返回前坐椅提升後航天員難以看到舷窗外的情況。神舟六號對緩衝器進行了重新設計,並與整船結合進行了反覆試驗,從高塔、飛機上拋下的3次試驗每次均獲得了成功。返回艙與軌道艙之間的艙門,如果在返回時關閉不嚴,將威脅航天員安全。俄羅斯曾經有3名航天員因此而喪生。
神舟六號科研人員研製成功了艙門密閉快速自動檢測裝置,並花費了數月時間研製出一種專用抹布,這種布不產生纖維、靜電、異味,專門用來清潔艙門。四、持續性改進。中國載人航天工程於1992年正式啟動,至今已經過去了13年,飛船上最初使用的元器件和原材料有的已經不再生產,個別技術已經稍顯落伍。神舟六號做了一些日常的持續性改進。比如神舟一號到五號上的“黑匣子”,是1994年研製的,存儲容量只有10兆字節。黑匣子不僅存儲量比原來大了100倍,而且數據的寫入和讀出速度也提高了10倍以上,體積卻不到原來的一半。
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神舟七號、太空行走
發射時間:2008年09月25日21時10分。發射地點:酒泉衛星發射中心。
發射火箭:新型長征二號F捆綁式。飛船進入軌道所需飛行時間:584秒。
返回時間:2008年09月28日17時40分。
著陸地點:內蒙古中部。
飛行時間/圈數:68小時30分鐘/ 45圈。
航天員:翟志剛、劉伯明、景海鵬。指令長:翟志剛。
飛行任務:實施中國航天員首次空間出艙活動,突破和掌握出艙活動相關技術,同時開展衛星伴飛、衛星數據中繼等空間科學和技術試驗。飛船運行期間,1名航天員著中國的飛天艙外航天服出艙進行
艙外活動,回收在艙外裝載的試驗樣品裝置。技術難點:與前兩次不同的是,“神舟七號”火箭在研製上的關鍵點是艙外航天服和氣閘艙。因為“神舟七號”將實現太空行走,航天員能否從艙內氣壓驟然適應真空環境,氣閘艙和艙外航天服扮演了重要的角色。
“神七”必須在神舟六號的基礎上解決兩個比較大的問題:氣閘艙和艙外航天服。出艙得具備這幾個條件。飛船上要有一個氣閘艙,人穿好航天服進去,把門關上,把外面的門打開出去。假如沒有氣閘艙,那麼一打開門氣就放光了,因此要有一個氣閘艙。“我只是說兩個主要的,作為航天員有一個艙外的航天服,作為我們的飛船來講,必須得有一個氣閘艙,要保證原來的艙裡一定有一個大氣壓。”
“神舟七號”攻克氣閘艙等核心技術難關,太空行走對航天員的考核要求更加高。由於航天服內的壓力比正常情況下低,有可能會使人體組織內的氮氣釋放,在血管內形成氣栓,導致減壓病。
因此航天員在穿好航天服以後,必須在氣閘艙內充分吸氧,協助工作的航天員回到內艙(即軌道艙),關閉內艙門,然後氣閘艙開始洩壓到真空,與飛船外的真空狀態保持一致,此時航天員可以出艙活動。而完成艙外任務回到艙內時,還要對航天服進行一定的減壓,再對氣閘艙充氣。“航天員出艙活動是一項高難度、高風險的活動。”專家介紹,太空行走要求航天員必須在地面做充分的試驗和訓練,地面訓練一般在一個對比重有一定要求的中性水池裡進行。這種水池通常建在大型的試驗房裡面,把航天器放在水池中,利用水的浮力模擬太空的失重現象,然後航天員在水池裡面進行出入艙和艙外操作訓練。
據介紹,神舟七號飛船,不是神舟六號的簡單重複,要突破許多關鍵技術。用於發射神舟七號飛船的長征二號F型運載火箭已經成功地將六艘神舟飛船送入太空,具有成熟的技術基礎。針對前幾發火箭的飛行情況,科研人員將這枚火箭進行局部改進,來進一步提高火箭的可靠性。此外,還在火箭上
增加一些攝像頭。神舟七號在2008年9月25日升空。而26、27日兩天的下午到傍晚是最適合出艙的時間,2名航天員會進入軌道艙。由於航天服非常重,要另外一個人幫助才可以穿上。出艙活動時,航天員身上將會連接著2條生命線。航天服是以俄式航天服為基礎研發的,提供氧氣、壓力、電源和通訊等設備,出艙以後航天員身邊還會有攝像鏡頭,全程直播。是中國航天科技當中一個突破。
首次出艙
2008年9月25日21時10分:神舟七號飛船搭載三名航天員發射升空。21時30分:飛船正常入軌。22時07分:神七升空後第一次在軌和出艙活動空間環境預報——空間環境平靜,對飛船的在軌運行是安全的。23時19分:在神舟七號飛船飛行第二圈過程中,航天員翟志剛首次從飛船返回艙進入軌道艙開展工作。
2008年9月26日4時04分:神舟七號飛船成功變軌,由橢圓軌道變成近圓軌道。10時20分:航天員開始組裝測試艙外航天服。21時47分:“飛天”和“海鷹”兩套艙外航天服均組裝完成。21時59分:航天員翟志剛與飛控中心試驗天地對話。22時25分,航天員開始穿個人裝備。23時36分:翟志剛著中國自主研發的“飛天”艙外航天服在太空首次亮相。
2008年9月27日13時57分:返回艙艙門關閉,航天員開始進行出艙前準備工作。15時30分:艙外服氣密性檢查正常,氣壓閥檢查正常。15時48分:指控中心批准軌道艙開始洩壓。神七軌道艙開始進行第一次洩壓。14時:神七飛行任務總指揮部決定:翟志剛為出艙航天員,劉伯明在軌道艙支持配合翟志剛出艙,景海鵬值守返回艙。
16時17分:神舟七號和北京飛控中心對話,飛船運行正常,航天員表示感覺良好,航天員吸氧排氮結束。16時22分:航天員穿好艙外航天服。16時24分:出艙活動重要步驟均已結束。航天員吸氧排氮、洩壓工作準備完畢。16時26分:軌道艙開始第二次洩壓,當艙內氣壓降至2千帕時可滿足航天員出艙條件。
16時39分:在劉伯明、景海鵬的協助和配合下,中國神舟七號載人飛船航天員翟志剛順利出艙,實施中國首次空間出艙活動。16時48分,翟志剛在太空邁出第一步,中國人的第一次太空行走開始。16時58分:北京航天飛控中心發出指令:“神舟七號,返回到軌道艙”。16時59分:翟志剛進入軌道艙,並完全關閉軌道艙艙門,完成太空行走。17時01分:軌道艙關閉正常。
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神舟八號:“神舟八號”與“天宮一號”對接
發射時間:2011年11月01日05時58分。
返回時間:2011年11月17日19點32分。
主要任務:與天宮一號對接。
神舟八號無人飛船,是中國“神舟”系列飛船的第八艘飛船,於2011年11月1日5時58分10秒由改進型“長征二號”F遙八火箭順利發射升空。升空後2天,“神八”與此前發射的“天宮一號”目標飛行器進行了空間交會對接。組合體運行12天后,神舟八號飛船脫離天宮一號並再次與之進行交會對接試驗,這標誌著我國已經成功突破了空間交會對接及組合體運行等一系列關鍵技術。
2011年11月16日18時30分,神舟八號飛船與天宮一號目標飛行器成功分離,返回艙於11月17日19時許返回地面。
神舟八號為改進型飛船,全長9米,最大直徑2.8米,起飛質量8082公斤。進行了較大的技術改進,全船一共有600多臺套的設備,一半以上發生了技術狀態的變化,在這中間,新研製的設備、新增加的設備就佔了15%。它發射升空後,與天宮一號對接,成為一座小型空間站。
飛船結構
神舟八號將基本成為我國的標準型空間渡船,未來實現批量生產。
神舟八號飛船簡稱神八,為三艙結構,由軌道艙、返回艙和推進艙組成。飛船軌道艙前端安裝自動式對接機構,具備自動和手動交會對接與分離功能,為此新增加和改進了一些設備。比如新研製了異體同構周邊式構型和多種交會對接測量設備,用於交會對接自主控制的飛行軟件、控制軟件,也是全新設計和研發的。為了滿足交會對接的任務,飛船上增加配置了平移和反推發動機。同時,航天員的手動控制設備也進行了改進。飛船在前期具備57天自主飛行的能力基礎上,已具備停靠180天的能力。神舟八號飛船電源帆板因為採用了新的太陽電池片,發電能力提高了50%。飛船的降落傘系統和著陸緩衝系統也進行了技術上的改進,提高了使用的可靠性。
神舟八號與天宮一號於2011年11月3日凌晨1時30分時在我國甘肅、陝西上空進行對接。
據介紹,甘陝兩地測站分佈比較密集,屬於搭界弧段,可實現測控全可見。同時,甘陝兩地又處於天鏈01星和天鏈02星兩顆中繼衛星的覆蓋地段,能夠保證神舟八號和天宮一號從相距140米的停泊點,到最終的靠攏鎖緊階段,整個過程都在我國觀測範圍內。由於軌道運行原因,第一次交會對接的整個過程正好處於夜間,即太陽光無法照射的陰影區,肉眼很難看到,只能通過專業手段進行觀測。預計第二次交會對接處於白天,其實現位置基本上也處於我國甘陝上空。
二次對接
據介紹,“神舟八號”與“天宮一號”預計將在14日迎來第一次太空分離、第二次太空交會對接任務。 “為了充分驗證測量設備的抗干擾能力,二次對接將在光照區舉行,當前最擔心的,是強陽光對測量設備所造成的干擾。”
第二次交會對接要分得開,控得住,對得上。分得開、控得住,指的是“神八”飛船和天宮一號目標飛行器首先要成功分離,然後要保持正確的飛行姿態,以確保相對導航設備工作正常。對得上的最大難點是第二次交會對接的空間條件不同,由地球的陰影區轉換成在地球的光照區進行,強陽光可能會對交會對接測量設備造成干擾。
對接姿態
在二次交會對接前,神舟八號與天宮一號的組合體要重新進行轉向180度,轉為天宮在前、飛船在後的運行狀態。
二次交會對接前飛船的分離形態,與二次交會對接後飛船最終撤離天宮的方式也不相同。二次交會對接前,組合體進行180度調頭,飛船正飛分開。而最終撤離返回的時候,組合體不再調頭,飛船採取倒飛撤離,即直接從前面撤離 。
神八的成功發射並與天宮一號實現對接,標誌著中國已經初步掌握空間交會對接能力,擁有建設簡易空間實驗室,即短期無人照料的空間站的能力。
神舟八號無人飛船執行與天宮一號的首次和第二次自動空間交會對接任務,為今後空間站的建立打下基礎。
神舟八號無人飛船成功執行與天宮一號的首次自動空間交會對接任務,標誌著中國成為繼蘇、美后第3個自主掌握次自動交會對接的國家,也標誌著中國已經初步掌握了自動空間交會對接技術。
【天宮一號】天宮一號是中國第一個目標飛行器,於2011年9月29日21時16分03秒在酒泉衛星發射中心發射。飛行器全長10.4米,最大直徑3.35米,由實驗艙和資源艙構成。它的發射標誌著中國邁入中國航天"三步走"戰略的第二步第二階段。2011年11月3日凌晨實現與神舟八號飛船的對接任務。2012年6月18日下午(14時14分)與神舟九號對接成功。神舟十號飛船也在2013年6月13日13時18分與天宮一號完成自動交會對接。2016年3月16日,天宮一號目標飛行器正式終止數據服務,全面完成了其歷史使命。天宮一號整器結構完整,運行軌道仍在持續、密切跟蹤監視之中,平均軌道高度約370公里,而且正以每天100米的速度衰減,並於2018年4月2日8時15分再入大氣層,落區位於南太平洋中部區域。
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神舟九號——首次載人空間交會對接
發射地點:酒泉衛星發射中心。發射時間: 2012年06月16日18時37分。
航天員:景海鵬、劉旺、劉洋(女)。指令長:景海鵬。手動對接航天員:劉旺。
2012年6月16日18時37分,神舟九號飛船在酒泉衛星發射中心發射升空。2012年6月18日約11時左右轉入自主控制飛行,14時左右與天宮一號實施自動交會對接,這是中國實施的首次載人空間交會對接。並於2012年6月29日10點00分安全返回。
據中國載人航天工程辦公室公佈的飛行方案,神舟九號載人飛船飛行乘組由3名航天員組成,其中1名為女航天員;飛船在軌飛行十餘天,計劃安排飛船與天宮一號進行兩次交會對接,第一次為自動交會對接,第二次由航天員手動控制完成。
神舟九號飛船發射前約20天,天宮一號目標飛行器開始降軌調相,進入高度約為343千米的近圓對接軌道,建立載人環境,等待與飛船交會對接。
飛船發射入軌後,按預定程序完成與目標飛行器自動交會對接,此過程同天宮一號與神舟八號交會對接基本一致。
神舟九號與天宮一號自動對接形成組合體。航天員在地面指揮與支持下,完成組合體狀態設置與檢查,依次打開各艙段艙門,通過對接通道進入天宮一號實驗艙。
組合體飛行期間,由目標飛行器負責飛行控制,飛船處於停靠狀態。3名航天員在飛船軌道艙內就餐,在天宮一號內進行科學實驗、技術試驗、鍛鍊和休息。
航天員手控交會對接的主要過程是:3名航天員返回飛船,依次關閉各艙段艙門。飛船自主撤離至距目標飛行器約400米處,然後自主控制接近目標飛行器,在140米處停泊,轉由航天員手動控制。航天員通過操作姿態和平移控制手柄,瞄準目標飛行器十字靶標,控制飛船逐步接近目標飛行器,至對接機構接觸,完成手控交會對接。3名航天員再次進入天宮一號駐留。
飛船返回前,3名航天員返回飛船返回艙。兩飛行器分離,航天員手動控制飛船撤離至140米處,飛船轉為自主控制,繼續撤離至5公里外安全距離。
之後,飛船返回著陸場,地面人員及時完成航天員搜救和返回艙回收;目標飛行器變軌至370千米自主飛行軌道,轉入長期在軌運行。
航天員搭配
相比前三次載人飛行,此次神九任務的飛行乘組特點是“新老搭配、男女配合”。一是作為航天員景海鵬是第二次參加飛行任務;二是劉洋成為中國首位參加載人航天飛行的女航天員,同時她也是中國第二批航天員中首個參加飛行任務的。首位“神女”劉洋的出現,打破了中國從未有女航天員進入太空的紀錄,備受各方關注。
據瞭解,迄今為止,世界上已經有7個國家共50餘名女航天員進行過太空飛行,相比於男性,女航天員上天要克服更多的困難,但也有自己獨特的優勢和意義。女航天員參加載人航天飛行任務,可以帶動女航天員相關飛行產品的研製和女航天員地面訓練等方面的技術發展,積累女性在生理、心理及航天醫學方面的飛行實驗數據,還可以進一步擴大載人航天工程的社會影響,展示中國女性的良好形象。
在15日進行的航天員集體亮相中,劉洋對媒體表示,雖然男女有別,但挑戰對每名航天員都一樣,太空不會因為女性的到來而降低它的門檻,太空環境不會對女性特殊照顧。這位河南姑娘表示,此次太空飛行安排了大量科學實驗,在完成任務之餘,她想盡可能多的體驗一下太空奇妙的失重環境,多欣賞一下美麗的地球,多看看美麗的家園。
針對女航天員的生理特點,在醫學檢查、鍛鍊防護等方法上制定專項措施,在飛行程序設計、生活照料安排等方面充分考慮女性需求,以保障她們的健康。天宮一號目標飛行器也通過廁所分男女、設立兩個獨立睡眠區等充分保障女航天員的隱私。
任務經過
航天員景海鵬順利打開天宮一號目標飛行器艙門,三名航天員已進入目標飛行器並完成氣體採樣、目標飛行器狀態設置等工作。神舟九號航天員在19日全面開展各項空間實驗及失重防護措施。
中國航天員科研訓練中心表示,三名航天員狀態完全達到預期目標,後續飛行中,對航天員最大的挑戰將是手控交會對接任務。其次,由於身處失重環境且時間有限,大量的空間實驗對航天員各方面素質提出了更高要求。對於手控交會對接任務,中國航天員科研訓練中心表示相信三名航天員一定能夠圓滿完成。
2012年6月16日下午,一個不平常的夏日午後。雖然烈日炎炎,但所有人精神抖擻。潔白的長征二號F(CZ-2F)遙九運載火箭像巨人一樣屹立在那裡,等待著兩男一女三名乘客。
18時37分,隨著一聲“點火”的口令,火箭在震天的轟鳴聲中騰空而起,承載著神舟九號飛船和3名航天員飛向蒼穹。吳邦國等領導同志同大家一起為火箭順利升空熱烈鼓掌。火箭升空後,吳邦國等步入試驗指揮大廳,觀看巨型電子屏幕上顯示的火箭和飛船飛行情況。揚聲器裡,工作人員不時向大家報告通過陸、海、天基測控通信網跟蹤監測到的火箭和飛船運行狀態:助推器分離,一、二子級分離,整流罩分離,拋整流罩,船、箭分離,飛船進入預定軌道,太陽能帆板展開,航天員飛行乘組狀態良好……
18時56分,載人航天工程總指揮常萬全宣佈,神舟九號載人飛船發射圓滿成功。
返回詳情:按照地面指令,當飛船進行最後一圈繞地飛行時進入返回姿態,返回艙與推進艙分離,制動發動機點火,飛船在穿越大氣層以後,藉助降落傘和反推發動機逐步減速,以每秒3至4米的下降速度在預定區域成功著陸。3名航天員身體狀況良好。按照計劃,天宮一號目標飛行器將留軌轉入長期運行管理。
溫家寶總理宣讀賀電。
神舟九號載人飛船返回艙成功著陸,中共中央國務院中央軍委致電祝賀,溫家寶、賀國強觀看飛船回收實況。
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神舟九號飛船是中國航天計劃中的一艘載人宇宙飛船。是中國第一個宇宙實驗室項目921-2計劃的組成部分,天宮與神九載人交會對接為中國航天史上掀開極具突破性的一章。中國計劃2020年中國將建成自己的太空家園,中國空間站屆時將成為世界唯一的空間站。
2019-1-21
中國航天前10人:
1、楊利偉 2、費俊龍 3、聶海勝 4、翟志剛 5、劉伯明
6、景海鵬 7、劉旺 8、劉洋(女) 9、張曉光 10、王亞平(女)
神舟八號與天宮一號對接:
神舟九號與天宮一號對接:
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