神舟十一號在軌道上飛行兩天后與天宮二號自動對接形成組合體，之后天宮二號來控制，神舟十一號則進入暫時休息狀態(tài)。此后這個新組合要在天上飛行30天，當離開天宮二號，神舟十一號再次獨自飛行時，須把兩名航天員安全送回地面，至此完成神舟十一號的使命。在此期間，神舟十一號飛船帶著哪些“法寶”上天來保障各方面的穩(wěn)定運行？相關(guān)專家向京華時報記者逐一揭秘。
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”神舟系列飛船儀表板減振器。
飛船上儀表類器件通過液晶屏和航天員完成人機交互工作，作為高精科技代表的儀表類器件往往比較脆弱，而發(fā)射過程中火箭的瞬時快速加速會引起飛船艙內(nèi)設(shè)備的劇烈振動，如果無法很好地隔離、衰減發(fā)射時的沖擊振動，很可能導致飛船儀表損壞、飛行任務(wù)失敗。
神舟系列飛船儀表板減振器肩負起了為整個飛船儀表減振的重任，安裝在儀表板四個安裝點上的金屬橡膠減振器將儀表和船體隔離了開來，并通過振動過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”
京華時報記者了解到，神舟十一號飛船成功發(fā)射后，要確保與地面通信的實時暢通，就必須依靠中繼終端，這是由中國航天科技集團公司五院西安分院研制的。通過與中繼衛(wèi)星天鏈一號實現(xiàn)“太空握手”，中繼終端成為天基測控的重要終端。中繼終端的應(yīng)用，使我國的天基測控通信得以成為現(xiàn)實，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了70%以上。中繼終端所使用的天鏈一號衛(wèi)星，可以形象地視為把地面測控站搬到了離地球3.6萬公里外的太空同步軌道，進而形成了天基測控。
據(jù)航天科技集團五院工作人員介紹，中繼終端作為天鏈一號衛(wèi)星的用戶終端，除了在我國載人航天領(lǐng)域應(yīng)用，還在對地觀測、資源或國土普查、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測等多種航天器上使用，通過天鏈一號三顆衛(wèi)星，為航天器提供實時的數(shù)據(jù)中繼服務(wù)和高覆蓋的測控通信服務(wù)，減少測控成本，提高運行效率。
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3艙門快速檢漏儀
充當載人飛船“小門神”
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，需要打開和關(guān)閉艙門。航天員在艙內(nèi)生存維持其正常生活的氣體不能泄漏，艙門是否密封良好具有決定性作用，因此精準快速檢測艙門的密封性至關(guān)重要。
早期的飛船采用整艙加壓，通過監(jiān)測艙壓的變化來檢測艙門的密封性，這種方法準確、可靠，但耗時較長，對載人飛船的航天員來說影響較大，會浪費大量時間，因此需改進檢測手段，縮短檢測時間?！芭撻T快速檢漏儀能夠做到在8分鐘內(nèi)快速給出測試結(jié)果，堪稱載人飛船的‘小門神’?！敝袊教炜萍技瘓F五院510所董義鵬說。
510所研發(fā)的艙門快速檢漏儀，實現(xiàn)對艙門和對接面的快速、準確檢漏。艙門在關(guān)閉后，門體上的兩道密封圈與門框之間會形成一個小空間。檢漏儀利用艙門的特有結(jié)構(gòu)，在工作時向小空間內(nèi)充入一定量的檢測氣體，通過監(jiān)測小空間內(nèi)壓力的變化來判斷艙門的密封情況。如果發(fā)生泄漏，艙門快速檢漏儀會立刻發(fā)出報警指示。航天員對艙門進行處理，經(jīng)過再次檢漏合格后，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”保駕護航
航天科技集團五院神舟十一號發(fā)射場熱控分系統(tǒng)負責人付楊說，確保航天員在太空中的生活舒適安全，須為航天員營造一個類似于地面一樣的“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，為航天員營造一個溫暖如春的居住環(huán)境。
他說，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)進行溫度控制，通過流體流動將船上產(chǎn)生的熱量傳遞給外部輻射器，再通過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900℃
神舟十一號運行在距離地球表面約400公里高度的軌道上，在那里會受到太陽的輻射、地球－大氣的輻射和反照，還會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自己？
航天科技集團五院神舟十一號發(fā)射場熱控分系統(tǒng)負責人付楊說，他們?yōu)轱w船設(shè)計的神奇“外衣”就像人類的衣服一樣，天冷時能保暖，太陽照射時能防曬，同時衣服還能隔離灰塵、霧霾等有害因素對皮膚的傷害。
航天科技集團五院的研究人員為軌道艙設(shè)計了一套厚度約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合膜，來提高飛船對軌道原子氧等粒子的防護能力；在返回艙外表面，噴涂了特殊設(shè)計的有機熱控涂層，為保證在軌期間的返回艙溫度條件提供有力支持。
在推進艙的底部，為有效抑制發(fā)動機點火后的高溫對推進艙內(nèi)的影響，這一重點區(qū)域運用了多層隔熱材料，能夠隔離的最高溫度達900℃。
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6飛船照明設(shè)備
采用LED光源節(jié)約能耗
神舟十一號載人飛船在浩瀚的宇宙遨游過程中，會周期性經(jīng)過地球陰影區(qū)，此時就會經(jīng)歷很長時間的黑暗，影響在軌任務(wù)的順利完成。中國航天科技集團五院510所承擔飛船艙內(nèi)照明設(shè)備和交會對接照明設(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驗室在陰影區(qū)的交會對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，神舟十一號載人飛船艙內(nèi)照明設(shè)備（近距離泛光照明）和交會對接照明設(shè)備（遠距離投光照明）均采用了現(xiàn)有民用市場上大量的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)勢有很多，比如耐沖擊、抗震動、體積小、功耗低等。
這些特點使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，對高溫環(huán)境和低溫環(huán)境都比較敏感。對此研制團隊在軌長時間工作溫度高，就得想辦法給設(shè)備降降溫；在軌長時間儲存溫度低，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)備和交會對接照明設(shè)備后，當進入地球陰影區(qū)時，航天員在艙內(nèi)仍然可以正確判讀儀表，手動操作各種開關(guān)，也不會誤打誤撞了，飛船與空間實驗室交會對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，全部展開后可以覆蓋3個籃球場；主傘拉直長度超過70米，能夠橫跨足球場。別看神舟飛船主傘是個龐然大物，體態(tài)卻十分輕盈，重量不到100公斤，收攏后裝進傘包內(nèi)的體積還不到200升，可以塞進普通的家用冰箱。
不過，軟軟的降落傘可不是隨意團起來放在返回艙里，而是整齊有序地疊在傘包中。這就涉及一項聽起來簡單卻有著很高技術(shù)含量的工作——包傘。
中國航天科技集團五院508所李少騰介紹，按專業(yè)說法，包傘就是將降落傘的傘衣、傘繩和連接吊帶等部件裝進傘包內(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，在工作時則要保證按預定程序開包工作。
從200升的傘包到空中1200平方米的巨型降落傘，其展開過程也就幾十秒，但這短短幾十秒背后，是航天科技集團五院508所包傘人員數(shù)天的包裝、加工人員數(shù)月的縫制、設(shè)計人員數(shù)年的計算與試驗。
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8手動控制系統(tǒng)
保證航天員安全返回
伴隨著神舟十一號飛船順利升空，在未來30天里，誰來保證它在天上穩(wěn)定飛行，并最終平安將航天員安全送回地面？京華時報記者從中國航天科技集團五院獲悉，在此期間，“制導、導航與控制分系統(tǒng)”GNC系統(tǒng)將起著關(guān)鍵作用。在這個系統(tǒng)里，包含著一項低調(diào)的技術(shù)——一項在神舟九號之前就一直存在、卻從未使用過，也不希望用到的技術(shù)——手動控制系統(tǒng)。
根據(jù)航天科技集團五院專家的說法，手動控制系統(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)是同時啟動的。換句話說，神舟飛船從出生就是“手自一體”。
“雖然手控系統(tǒng)至今沒有應(yīng)急使用過，但深信，萬一自動控制出現(xiàn)嚴重故障，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?！?02所科研人員說。
作為“中國獨有”的設(shè)計，如在純手動模式基礎(chǔ)上設(shè)計了半自動模式，一方面大大減輕了航天員的操作負擔，同時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，航天員只需要操作幾個按鈕就可以建立正常姿態(tài)，保證飛船和航天員的安全，這是世界上最先進的聯(lián)盟號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”
看過神舟飛船發(fā)射的人們會注意到，火箭頂端有個類似避雷針的尖塔狀裝置，這就是由航天科技集團四院自主研制，被稱為航天員“生命之塔”的逃逸救生系統(tǒng)。
航天科技集團四院逃逸發(fā)動機總指揮余海林說，逃逸系統(tǒng)承擔著航天員安全救生使命，是我國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)復雜，國際上只有美國和俄羅斯掌握了這項技術(shù)。(記者潘珊菊)
