北京時間2016年9月15日22時04分09秒,搭載著天宮二號空間實驗室的長征二號F運載火箭在酒泉衛星發射中心正式點火升空。天宮二號的成功發射,標志著我國擁有了真正意義上的空間實驗室,但是,這僅僅是我國空間站計劃的開端,神舟十一號的發射將邁出關鍵性的第二步。據悉,神舟十一號將與天宮二號形成組合體,搭載兩名宇航員,完成我國迄今為止時間最長的30天載人飛行。
  那么,即將開啟我國航天新紀元的神舟十一號都承擔著哪些核心任務?又面臨著哪些挑戰和風險?它的成功發射對于中國航天事業的發展又有怎樣深遠的意義?更多關于神舟十一號的專業解讀,我們邀請到了北京航空航天大學航天制導導航與控制系王新龍教授。


圖1 北京航空航天大學航天制導導航與控制系教授王新龍

  神舟十一號上的“2+2”
  此次神舟十一號升空,搭載了兩名宇航員,并且承擔著兩項核心任務。那么問題來了,我國載人飛船的設計最多可以承載三人,為什么神舟十一號此次只載兩人上太空?它承擔的兩項核心任務又是什么呢?
  王新龍解釋說,航天員將乘載神舟十一號飛船與天宮二號對接后,將在天空二號駐留30天,加上獨立飛行的3天,總飛行時間從神舟十號的15天增加到33天,這將是我國持續時間最長的一次載人飛行任務。神舟十一號飛船原本就是為天宮一號神舟十號飛船準備的備份飛行器,雖然我國載人飛船設計為最多承載三個人,但由于受生命保障系統能力限制,為延長航天員在太空駐留時間,只能減少人數,所以這次神舟十一號只搭載兩名航天員。關于神舟十一號此次飛行承擔的兩項核心任務,王新龍介紹說,首先,神舟十一號將與天宮二號實現對接,為我國更好地掌握空間交會對接技術奠定基礎。第二,也是非常重要的一項任務——向天宮二號“送人”,宇航員將進行為中國空間站提供再生生命保障技術的實驗,為實現維持人類長期居住的環境做準備。


圖2 神舟十一號概念圖

  精準對接天宮二號
  天宮二號空間實驗室的成功發射,預示著我國載人航天工程進入了新的階段,而神舟十一號的發射將再次推動我國空間站計劃的進程。王新龍介紹說,此次神舟十一號的兩大核心任務之一就是實現與天宮二號的對接,而要想實現二者的精確對接,主要難點都集中在飛控技術上。王新龍解釋說,此次神舟十一號的飛控技術面臨著五大全新挑戰:
  首先是中長期定軌預報精度要求高。神舟十一號飛船將與天宮二號在距離地面393公里的太空軌道進行交會對接,而這也是未來中國空間站運行的軌道高度,這比之前的軌道提高了幾十公里。第二是對接軌道遠導控制策略設計難度比較大,三是短弧段快速測定軌要求高,四是返回前快速軌道的控制,五是伴星飛越觀測及駐留軌道控制。王新龍表示,天宮二號和神舟十一號的交會對接原理,概括起來,就是要做到三個必須:必須找得到,必須對得準,必須飛得穩。
  天宮二號和神舟十一號的空間交會對接是搭建“太空之家”的重要一步,其間,兩者從相距150米到最終完成對接的階段技術難度最大、風險最高。在此次任務中,全新升級的“對接天眼”——光學成像敏感器(CRDS)的使用,與在天宮一號上運用的第一代產品相比,升級版的光學成像敏感器(CRDS)也實現了諸多技術突破。
  除了技術挑戰之外,北京飛控中心還面臨很多潛在風險:航天員在軌飛行長達33天,要求地面飛控人員長時間值守,飛控軟硬件系統高強度不間斷工作,同時也是對各類應急情況下系統綜合保障能力的嚴格考驗。


圖3 火箭發射現場圖

  空間站的前奏
  王新龍介紹說,此次神舟十一號升空搭乘兩名航天員,與天宮二號形成組合體,重點開展人在太空的中期駐留試驗,而這次任務的主要目的是對改進型載人飛船功能做進一步驗證,為后續我國空間站的建設提供重要的技術支撐。此外,通過多項在軌試驗,將進一步驗證飛船設計功能,獲取和積累載人環境相關的飛行試驗數據。
  那么我國的空間站計劃又是怎樣的呢?
  王新龍表示,目前,我國載人航天各項工作正按計劃開展。繼天宮二號、神舟十一號之后,接下來我國還將用長征七號運載火箭發射天舟一號貨運飛船,與天宮二號對接,開展推進劑補加等相關試驗;2018年前后發射試驗性核心艙;2022 年前后將研制并發射基本模塊為20噸級艙段的組合空間站。


圖4 中國空間站構想圖

  隨著神舟十一號載人飛船的成功發射,新一代運載火箭“長征五號”也即將升空,廣袤的太空將會出現更多、更活躍的中國身影。航天六十年,奮斗一甲子,自力更生、自強不息的中國航天人見證著我國航天事業的每一步騰飛與跨越,一系列的航天“大戲”承載著中華民族的夢想,將在深邃的宇宙太空飛得更高更遠。

神舟十一號的核心任務和意義都在這里了

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圖文簡介

開啟我國航天新紀元的神舟十一號都承擔著哪些核心任務?又面臨著哪些挑戰......