2005年10月12日09:00,举世瞩目的中国第2艘载人飞船神舟六号把费俊龙、聂海胜2名航天员送入太空,在太空飞行5天后于10月17日04:33安全返回地面。神舟六号飞船以实现多人多天飞行为目标,搭载了载人航天第2步任务试验设备和科学试验设备,全面验证和考核了载人飞船的生命保障功能,以及结构与机构系统和制导导航与控制系统等系统。首次了实现“真正有人参与的空间飞行试验”,具有承上启下的重要意义,是我国载人航天工程“三步走”战略进入第二步任务的揭幕之战。
神6飞船
运载火箭的技术突破
这次长征-2F火箭第一次安装和使用了图像实时测量系统,即摄像头,使地面可以看到火箭从起飞到船箭分离等动作的实时画面,从而更加准确地观测和判断火箭状态,尤其是进行分离辅助判断。其作用有两个:一是为火箭的故障诊断提供直观依据;二是记录图像,并监视火箭的飞行动作。图像实时测量系统由两个摄像头、图像压缩处理器、图像综合控制器等设备组成。其中一个装在火箭的整流罩内,摄像头镜头朝上,用于观测整流罩分离和船箭分离;另一个装在火箭第二级的壳体外,摄像头镜头朝向火箭尾部,用于观测助推器分离和一二级分离。 这两个摄像头的分辨率,相当于普通电视机画面的效果。这样,在火箭上升过程中,我们既可以向下看到越来越远的地球,也可以向上看到太阳或星星,堪称真正的“现场直播”。火箭起飞后,其4个助推器分离、芯级火箭的分离、整流罩的分离、火箭与飞船的分离,都能被这两只“神眼”看得一清二楚,从而使科研人员结合遥测数据,以眼见为实的科学态度,更好地判断火箭飞行状态,增加了安全系数。
经过一系列的改进,长征-2F火箭的可靠性为0.97,航天员安全性为0.997,这意味着1000次发射只有3次失败。这是我国航天史上技术最复杂、可靠性和安全性指标最高的运载火箭。一般的商用火箭可靠性为0.91到0.93。
航天员舒适的家
神舟六号飞船按照“2人5天”并具有7天自主飞行能力,进行了多项技术改进和人性化设计,增强了飞船的可靠性、安全性。飞行中,航天员进入轨道舱开展日常活动;在第7圈到10圈和第65圈到67圈时用卫星通信终端进行通话试验;在第73圈时航天员完成返回准备,在第76圈飞船进行了最后的返回设置,第77圈顺利返回。
神舟六号仍由轨道舱、返回舱、推进舱组成,全长8米,重约8079千克(神舟五号总长8.86米,总重7840千克),其中航天员的活动空间5.5立方米。该飞船包括结构与机构、制导导航与控制、热控、电源、测控与通信、数据管理、环控与生保、回收着陆、推进、仪表与照明、有效载荷、乘员、应急救生共计13个分系统,设备643件,元器件10万多只,装船软件83个(其中A级20个,B级31个,C级32个),语句40万条,节点8万多个,计算机芯片120多个。神舟六号具备乘坐3名航天员在太空飞行7天的能力,有13项关键技术达到国际先进水平。在制造飞船的各种零件产品中,其国产化率达到了95%。
神舟六号与神舟五号飞船的主要技术状态一致,但神舟六号取消了附加段;轨道舱内安装了科学实验设备,搭载了载人航天第二步任务所需的技术试验设备;航天员首次进入轨道舱进行了工作和生活。与神舟五号飞船相比,神舟六号的技术状态变化有110项。
另外,由于飞行时间长,航天员多,所以神舟六号飞船在大气成分保证、温度保证、湿度保证等方面和1天单人的太空飞行有所不同。返回舱在座位的设置上也做了一些比较大的改动,由1个座位变为2个座位。同时,神舟六号还首次让2位航天员脱下舱内航天服,换穿了工作服,打开返回舱舱门,进入轨道舱进行了科学实验和技术试验,包括穿舱试验、工效学评价试验、轨道舱飞船设备操作试验等一系列重要科技试验活动,全面考核了轨道舱的设计水平,检验了舱内环境控制与生命保障系统等关键技术的可靠性,为我国载人航天后续任务打下重要的技术基础。
与神舟五号相比,神舟六号的结构没有改变,但由于运行时间长,人数和设备的增加,所以在飞船轨道舱方面进行了相应的改进。神舟六号的轨道舱比神舟五号多运200千克左右的物品。
神舟六号的几大亮点
生命之门。由于神舟六号航天员要首次打开返回舱的舱门到轨道舱中工作,所以舱门的质量经受到真正的考验。它不仅要开关自如,而且密封性要非常好,如果密封性能不好容易漏气,在返回时就会威胁到航天员的生命安全。由于神舟六号返回舱舱门的质量极高,舱门与舱壁之间连一根头发丝的间隙也没有,所以圆满完成了这次飞行任务。
生保技术。因为神舟六号运行时间长,载人多,并去轨道舱生活、试验,所以对飞船的环境控制和生命保障系统要求更高了。比如,飞船轨道舱的环境控制和生命保障分系统要为神舟六号航天员创造合适的舱内环境,保证舱内适宜的温度、湿度和通风条件,清除舱内有害气体,收集处理废物,提供用水和氧气等。为此,神舟六号飞船首次全面启动了环境控制和生命保障系统(这是神舟号飞船第一次全船启用)。
不惧干扰。由于神舟六号的航天员要进行穿舱等活动,因而会对飞船产生较大的摇动力。为此,科研人员对飞船的制导导航与控制系统进行了新的改进,做到了航天员“你动你的”,飞船“我飞我的”。
改进缓冲。座椅缓冲器是航天员座椅下的一个装置,类似汽车座椅下的减震器。它可在返回舱缓冲发动机工作不正常时,用于缓冲返回舱“硬着陆”时对航天员的冲击,以保障航天员的安全。
减震坐垫。为了将返回舱着陆时对航天员的冲击降至最小,神舟六号飞船航天员的座椅上首次安装了赋形减震坐垫,它也可对航天员起到有效的保护作用。
人性“装修”。神舟六号飞船不仅更安全,而且更舒适。在失重的条件下,神舟六号的2名航天员在舱内进行5天活动期间,身体难免在会碰到舱内的舱壁、仪器设备,这就有可能碰伤航天员或碰坏仪器。
“黑匣”增容。神舟六号飞船航天员座椅下方安装的一个橘红色的小匣子是应急数据记录器,即所谓的“黑匣子”,主要用于记录飞船飞行的重要数据。飞船返回时会因与大气摩擦产生的等离子体使飞船有一段时间处于“黑障”状态,这个时段的飞行数据只能通过“黑匣子”记录。飞船回收过程中很难测控,如反推火箭是否正常点火等,这都需要“黑匣子”记录。
愉快的太空生活。与神舟五号相比,神舟六号上的食品在花样、品种和数量上都有所增加,有40多种,包括软硬罐头、复水食品、复水蔬菜、冻干水果、调味品、糕点、主食和饮品等,而每一种类都有多种选择,包括一些中餐,如宫爆鸡丁等。在进餐的方式和口味上也有变化。按照作息制度安排,航天员需要一天就餐三次,每餐均配有主食、副食、复水蔬菜、点心、水果、饮料、餐巾纸等。2名航天员轮流就餐,1人就餐时,另1人值班。
开展科学试验。航天员费俊龙和聂海胜在神舟六号飞船上除进行舱内压力服和工作服的更换、航天服气密性检查等在轨操作外,还进行了大量工效学评价试验和在轨试验以及空间细胞生命科学实验等一系列重要科学实验活动,获取了大量空间科学实验数据,为后续载人航天飞行任务提供了重要经验和改进依据。
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