今年10月中下旬，我國將發(fā)射神舟－11載人飛船升空。這一天地往返運輸器用于把2名航天員送到距地面393千米的天宮－2空間實驗室內(nèi)生活和工作30天，創(chuàng)造我國載人航天的新紀(jì)錄。此前，我國已發(fā)射了10艘“神舟”宇宙飛船，把10名航天員送到九霄云外，順利完成任務(wù)，可謂十戰(zhàn)十捷，十全十美。

（“神舟”與“天宮”交會示意圖）

1 一室一廳

我國“神舟”飛船是于1992年開始研制的，采用了當(dāng)時最先進、目前最實用的3艙式構(gòu)型，由軌道艙、返回艙、推進艙3個艙組成，其中載人的軌道艙、返回艙為密封艙，能保證航天員生活和工作環(huán)境，可謂“一室一廳”。作為“一室”的返回艙是航天員在發(fā)射、返回和控制飛船運行的地方；作為“一廳”的軌道艙是航天員生活和試驗的場所。

軌道艙外形為兩端帶有錐角的圓柱形，位于返回艙前面，這是為了增加航天員的活動空間。它里面裝有多種試驗設(shè)備和實驗儀器，可進行科學(xué)試驗。其兩側(cè)裝有可收放的大型太陽能電池翼、太陽敏感器和各種天線以及各種對接機構(gòu)。軌道艙是航天員在軌道飛行期間的生活艙、試驗艙和貨艙。

（返回艙進行海上漂浮試驗）

返回艙外形為大鈍頭倒錐體的鐘形，位于飛船中部，是載人飛船發(fā)射和返回過程中航天員乘坐的艙段，也是飛船的控制中心，因而必不可少。它不僅和其他艙段一樣要承受起飛、上升和軌道運行段的各種應(yīng)力和飛行環(huán)境，而且還要經(jīng)受返回時再入大氣層階段的減速過載和氣動加熱。艙內(nèi)設(shè)置了可供3名航天員斜躺的座椅，座椅對面設(shè)有儀表盤和控制手柄、光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡，還裝有照明燈和通信設(shè)備等最必需的設(shè)備。

推進艙也是圓柱體。它緊接在返回艙后面，安裝推進系統(tǒng)、電源和氣瓶等設(shè)備，起保障和服務(wù)作用，即為飛船提供動力和電源，進行姿態(tài)控制、變軌和制動，并為航天員提供氧氣和水。推進艙安裝有4臺大推力的主發(fā)動機和平移發(fā)動機，推進艙的兩側(cè)還裝有20多平方米的主太陽能電池翼。

“神舟”總長近9米，總重約8噸左右，乘員人數(shù)3人。它由飛船系統(tǒng)總體和結(jié)構(gòu)與機構(gòu)、環(huán)境控制與生命保障、熱控、電源、推進、制導(dǎo)導(dǎo)航與控制、數(shù)據(jù)管理、測控與通信、回收著陸、儀表與照明、應(yīng)急救生、乘員、有效載荷13個分系統(tǒng)組成。這些分系統(tǒng)涉及物理、醫(yī)學(xué)和環(huán)境等數(shù)十種學(xué)科領(lǐng)域，所以，飛船具有技術(shù)多樣性和研制復(fù)雜性。

（航天員在“神舟”飛船艙內(nèi)示意圖）

2 三種狀態(tài)

為適應(yīng)不同階段的任務(wù)變化，“神舟”系列載人飛船先后有三種技術(shù)狀態(tài)。

一是初期試驗技術(shù)狀態(tài)。其特點是把飛船軌道艙留軌利用進行空間應(yīng)用，所以軌道艙上安裝有一對太陽電池翼和獨立的姿態(tài)控制系統(tǒng)。為了增加空間應(yīng)用試驗的有效載荷，有的在軌道艙前面增加一個附加段。神舟－5、6飛船采用這種技術(shù)狀態(tài)。

二是出艙活動試驗技術(shù)狀態(tài)。其特點是為了完成航天員空間出艙活動任務(wù)，軌道艙不再留軌利用，因而取消太陽電池翼和姿態(tài)控制系統(tǒng)。但是軌道艙除具備生活艙功能外，還兼有出艙活動用的氣閘艙功能，用于突破太空行走技術(shù)。航天員從軌道艙的側(cè)艙門出艙。軌道艙貯運了艙外航天服，配置軌道艙泄復(fù)壓系統(tǒng)、出艙支持設(shè)備和艙外行走扶手。神舟－7采用這種技術(shù)狀態(tài)。

三是天地往返運輸器技術(shù)狀態(tài)。其特點是在軌道艙的前端裝有一套交會用的軌道測量、運動控制設(shè)施和對接用的對接機構(gòu)，用于完成與其他飛行器的交會對接。由于軌道艙不留軌利用，所以沒有太陽電池翼和獨立的姿態(tài)控制系統(tǒng)。神舟－8以后的所有“神舟”飛船都采用這種技術(shù)狀態(tài)，作為航天員的天地往返運輸器，與天宮－1、2進行交會對接。今后還將為我國的空間站運送往來的人員。

（“神舟”飛船總裝工位）

3 先進之處

首先，飛船起點很高。作為我國第一代載人飛船，“神舟”采用了當(dāng)時最先進，目前仍比較先進的3艙式構(gòu)型，一次可乘3名航天員。

其次，可“一船多用”。國外的載人飛船在返回后，其軌道艙一般廢棄在軌道上，而“神舟”飛船的軌道艙具有“留軌利用”的功能，艙內(nèi)的儀器設(shè)備能在無人值守的情況下，像科技衛(wèi)星一樣自主地工作半年左右，因此能發(fā)揮“余熱”。

第三，性能比較先進。例如，采用了信息技術(shù)的最新成果，從自動化控制、制導(dǎo)與導(dǎo)航到數(shù)據(jù)管理，從應(yīng)對故障的冗余設(shè)計到液晶顯示設(shè)備，“神舟”的電子技術(shù)和智能化水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先。其太陽電池翼能自動對準(zhǔn)太陽，保證飛船的充足供電，而國外類似飛船或使用一次性電池，或太陽電池翼供電水平較弱。

第四，防熱技術(shù)高超。其返回艙表面積是22.4米2 ，使用的防熱材料總質(zhì)量約500千克。俄羅斯“聯(lián)盟”飛船返回艙表面積是17米2，但它的防熱材料質(zhì)量達700千克。

第五，降落傘面積大?！吧裰邸钡慕德鋫闶鞘澜缟献畲蟮膯雾斀德鋫?，有1200米2。整個傘鋪在地上有小半個足球場大小，可疊起來卻只有一個小提包大，質(zhì)量僅約90千克。

“神舟”飛船采用了多項新技術(shù)，其中10多項關(guān)鍵技術(shù)達到國際先進水平。它使我國的載人飛船技術(shù)達到或優(yōu)于國際第3代載人飛船的水平。

（“神舟”載人飛船示意圖）

4 應(yīng)用飛行

從2013年6月11日發(fā)射的神舟－10起，“神舟”載人飛船開始應(yīng)用性飛行。所謂應(yīng)用性飛行就是完成正常的天地往返運輸任務(wù)。此前，我國發(fā)射“神舟”的主要目的是考核和驗證飛船，每次發(fā)射的飛船都有一些變化。與神舟－9相比，神舟－10沒有新的、大的技術(shù)變化，只做了一些小調(diào)整，其技術(shù)狀態(tài)基本固化。神舟－10的任務(wù)已不再是試驗飛船本身，而是投入正常運營，完成運輸任務(wù)，為天宮－1提供人員和物資運輸服務(wù)。

2016年10月中下旬發(fā)射的神舟－11是“神舟”載人飛船的第2次應(yīng)用性飛行。其任務(wù)是：執(zhí)行人員和物資天地往返任務(wù)；進一步驗證改進型飛船性能；確保航天員安全返回地面。

最后，祝愿神舟－11載人飛船圓滿完成預(yù)定任務(wù)。（資料來源：《知識就是力量》雜志社）

專家：謝博，載人航天科普作家

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