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今日上午,神舟十一号载人飞船任务新闻发布会在酒泉卫星发射中心举行。神舟十一号飞船计划17日7点30分发射,飞船入轨后择机与天宫二号交会对接构成组合体。发布会还介绍了本次任务的新特点,并宣布了航天员乘组。随后,两名航天员亮相,这其中有新面孔、也有老朋友。
这次载人航天任务与以往的不同之一就是时间变长了。以前中国载人航天在天空驻留的最长时间为12天,而这一次需要在太空驻留一个月。可是这么长的时间待在狭小的空间里,枯燥单调的太空环境,如何保障航天员能够安全顺利的完成任务呢?这是中国航天人面临的一道从未经历过的难关。
在自己的家里普通人都会出现严重的心理问题,那么在太空环境下,心理问题将会成几何倍放大,怎么才能够克服这个难题呢?
航天员科研训练中心航天员选拔训练研究室副主任王焰磊介绍说,在地面训练的时候,曾经给航天员做过72小时隔绝加睡眠剥夺狭小环境训练。就是在一个密闭的地下室小房间里面,两个人在一起,72小时不允许睡觉,同时进行各种各样的工作,然后进行相应的测试。这个训练主要目的是要增加航天员对于孤独和高度复杂繁重任务的适应能力。在这种实验条件下,航天员都能够完成相应的测试任务,同时这也是给他们增强自信心的过程。
航天员在选拔时,就必须具备性格坚毅、处变不惊的特质,加上这样严格的训练,对于太空生活的挑战,他们有能力战胜困难。
除此之外,一个月的太空之旅,能不能有效完成科学实验工作关系到这次飞行任务的成功与否,如何才能让航天员顺利的完成工作呢?
航天科技集团五院飞船工程师任长伟说,航天员在天上要操作的产品,他们在地面都要验证一次,包括操作的验证和功效的验证,以及整个飞船的状态确认。大多数工作跟航天员在天上是一样的,所以叫影子航天员。
很少有人知道还有影子航天员这样一些人,他们不是真正的航天员,但是他们就像替身一样,代替航天员去验证所有在飞船和天宫二号上用来做科学实验和生活等方面涉及到的仪器设备好不好用,操作程序顺不顺手,哪些地方有问题需要修改。
飞船和空间实验室里的设计、布置、实验设备的大小、使用程序等等都需要任长伟这样的影子航天员在之前无数次的演练,来寻找到最佳的方案以适应航天员的使用习惯。在经过影子航天员的验证之后,真正的航天员还需要在地面上做模拟飞行训练。
一座外表毫不起眼的小楼,就是景海鹏和陈东模拟30天太空中期驻留训练的地方。
这样30天的模拟训练,为两名航天员顺利完成实验任务提供了信心。
为了这次中期驻留任务,相比较天宫一号,这次神舟飞船和天宫二号结合体的噪音更小,优化了在轨的饮水保障、食品加热保障、航天员大小便等废弃物的收集与处理座舱失压、失火这些应急情况下的应急生保措施,为航天员的生活和工作提供了一个更优化的环境。
除了航天员需要适应这次任务的变化,整个载人航天系统都要作出适应性调整。调整轨道控制策略和飞行程序,提升飞船姿态快速变化时的天地通信保障能力,对飞船交会对接测量设备进行升级改造是最重要的三个方面,第一个方面就是轨道与以往不同了。
航天科技集团五院载人飞船系统总设计师张柏楠说,这次轨道变化,从以往343千米轨道高度交会对接,到393千米轨道交会对接,本身两者之间差距并不是很大,都在神舟飞船的设计范围内。但可能会影响很多问题,比如说发电特性、热的特性、测控的特性等等。这些变化如果没有考虑全面,或者忽视了一些环节,往往会酿成很严重的后果。
在接到神十一这个任务之后,张柏楠和他的团队就开始了总体设计方案的改变,虽然飞行轨道只高了50公里,可是除了张柏楠团队要改变飞船系统的总体设计之外,其他相关所有载人航天工程中的航天员、空间应用、载人飞船、运载火箭、发射场、测控通信、着陆场、空间实验室等八大系统的数据和相关设备仪器都要随之而改变。
这样的实验工作在几乎每一个载人航天的分系统一直持续了5年,就是经过这样大量的数据积累,产品升级和优化,以及在地面上的仿真测试,才能寻找到最佳的方案,为各种可能产生的问题演练出应对的预案。目前,神舟十一号飞船可以应对轨道变化带来的问题。
攻克了第一道轨道变化关,接下来就是神舟十一号飞船怎么样才能精准地和天宫二号空间实验室对接的难关了。很多人可能要问,在神舟九号和神舟十号飞船的任务时不是已经验证了自动对接和手控对接天宫一号了吗?怎么这还会成为一个难关呢?
航天科技集团五院神舟十一号飞船副总设计师马晓兵说,过去是天宫一号和神舟八、九、十相互之间的配合,这次神舟十一瞄准的是未来的空间站。空间站在天空上飞,它在任何位置,地面发射上去都要能追上它,这实际是具体飞行策略的改进。
除了飞行策略发生了变化,今后空间站的对接还要满足多次对接,在不同的光照、温度的太空环境下的交会对接,这些都需要在飞船和天宫二号的交会对接任务中进行测试,积累数据。在完全没有先例的情况下,怎么才能攻克这道难关呢?
在一个两千多平方米的实验室里,记者看到了一套设备,它是一套模拟设备,模拟的是天宫二号和神舟飞船如何在近距离之内实现精准对接。
航天科技集团五院控制系统副主任设计师刘启海介绍说,这套系统叫做交会对接光学成像敏感器,它主要是用于神舟十一号飞船和天宫二号在150米以内的调整位置和姿态,通过这两个运动台子来模拟神舟飞船和天宫的运动,有这样一个平台就可以实现关键指标的验证,特别是测量精度在这套平台上跟在轨状态一样的验证。
一个圆盘装载的是天宫二号的对接装置,对面的圆盘装载了神舟飞船上的对接装置,这两个圆盘可以以各种角度来模拟太空中飞船和天宫二号的运动姿态。在上万次的模拟各种角度对接时,产生的数据为真正的太空交会对接提供了可靠性的验证。但是有了可靠的数据之后,又一个问题出现了。
既有的天宫一号的交会对接敏感器,是一个需要电源的发射装置,这样的设备暴露在温差零上100度和零下100之间的太空环境中,显然达不到长寿命的使用可靠性。我们的航天科技人员又是怎么解决这个难题的呢?
现在“天宫二号”的交互对接敏感器,改成了不需要用电,纯机械,纯光学的被动式目标,相对于用电的产品来讲更可靠。
这样的改变,使天宫二号上的交会对接敏感器成为了一个镜子一样的反射装置,神舟飞船捕捉到反射信号之后,变化飞行姿态向天宫二号靠近,以完成交会对接的任务。这套新设计的交会对接装置不仅能够有效地应对太空的恶劣环境,适应多次对接的任务需要,还极大提升了捕捉目标的速度,以前在天宫一号上的敏感器捕获目标的时间大约是四十几秒,而新产品只需要不到一秒钟的时间。实际上,为了这次任务的圆满成功,还有很多难关被攻克,个中艰辛不为人知,还有很多不可预知的问题需要各个分系统数万航天人的共同努力。
神舟十一号飞行任务的主要目的有三个:一是为天宫二号提供往返运输服务,检验交会对接和飞船返回技术;二是考核组合体对航天员的保障能力以及航天员的任务能力;三是开展一系列科学实验和科普活动。现在,距离神舟十一号的出征仪式还有不到十个小时了,这将是多少航天人的不眠之夜。我们相信两位航天员一定能吃得好、睡得香,从容淡定地做好各项准备、圆满成功地完成飞行任务。