2016年11月18日,神舟十一号飞船返回舱顺利降落在内蒙古中部的主着陆场,执行飞行任务的航天员景海鹏、陈冬状态良好,顺利出舱。至此,天宫二号与神舟十一号载人飞行任务取得圆满成功。
这是我国组织实施的第6次载人航天飞行,也是改进型神舟载人飞船和改进型长征二号F运载火箭组成的载人天地往返运输系统的第2次应用性飞行。
天宫二号与神舟十一号载人飞行任务的圆满成功,标志着我国载人航天工程空间实验室阶段任务取得具有决定性意义的重要成果,为后续空间站建造运营奠定了更加坚实的基础。
凭借“过硬技术”成功软着陆
18日13时11分,北京航天飞行控制中心通过地面测控站向神舟十一号飞船发出返回指令,轨道舱与返回舱成功分离。此后,飞船返回制动发动机点火,返回舱与推进舱分离。
13时59分,返回舱在内蒙古中部预定区域安全着陆。两名航天员自主打开返回舱舱门并报告个人情况良好,这是航天员首次自主开舱。
从高度393公里的轨道重返地球表面,返回舱历经了重重考验。而在此当中,科研人员凭借着过硬的技术,为返回舱的平稳“软”着陆做好了充足的准备。
作为飞船返回阶段的重要气动力减速装置,降落伞系统在飞船返回舱安全着陆方面发挥着至关重要的作用。
据悉,此次的降落伞系统是由7000多个零部件组成,是目前我国航天器回收降落伞中结构最庞大和最复杂的系统。其中,主伞全部展开后可以覆盖三个篮球场,但重量才不到一百公斤,收拢后可以塞进家用冰箱。
同时,为了让飞船在着陆时保障宇航员的安全与乘坐体验,科研人员应用了着陆缓冲技术,帮助实现返回舱的软着陆。
返回舱在距离地面1米左右时,将启动反推发动机。而科研人员为返回舱配备的γ光子测距技术,可以通过精确控制发动机点火高度,让下降的返回舱再次“紧急刹车”,进一步将下降速度减小到安全速度。
而在回收程序方面,由于该程序启动后即是不可逆的,因此科研人员在回收分系统的智能控制功能上也做足了功夫。
据了解,回收分系统具有自行进行故障检测和判断,并自动进行主、备降落伞切换的功能。由软硬件组成的回收控制装置,可以不用地面台站和航天员的干预,自主判断返回舱所处的返回状态,自动选择不同的程序,发出回收着陆指令。
同时,它还以机械钟表控制作为冷备份进行保驾,重要控制部件采用了冗余设计,从而提高了回收着陆程序控制的可靠性。
此外,为提高对飞船不同返回状态的适应性,科研人员还设计了正常返回、低空救生、中空救生等多种故障情况下的回收工作程序,为回收上了“多重保险”。
科学实验成果颇丰
神舟十一号飞船于10月17日7时30分从酒泉卫星发射中心发射升空,随后与天宫二号对接形成组合体。两名航天员此次在天宫二号进行了为期30天的驻留,在轨飞行期间,完成了一系列空间科学实验和技术试验。
他们此次不仅创造了中国航天员太空驻留时间的新纪录,而且也创造了不少的“第一次”,比方说我国首次在太空人工栽培蔬菜、首次开展我国航天飞行中的医学超声检查、开展世界航天史上第一堂“天地联讲科普课”等。
不过最受科学界关注的,则是一系列硕果颇丰的科学实验和技术实验。
11月18日,国新办就天宫二号与神十一载人飞行任务情况举行发布会。
中国科学院空间应用工程与技术中心主任高铭表示,此次在天宫二号空间实验室安排了空间科学实验和地球科学观测与应用,以及空间应用新技术实验等领域的十几项应用项目,其中主要项目的研究水平已经位于国际前沿,技术发展也列于国际先进行列。通过这些项目的实施,有望使我国在空间科学前沿的探索和应用领域取得重大的突破和应用的效益。
这次天宫二号上安排的应用任务,也是载人航天历次任务里最多的。在9月15日天宫二号成功发射入轨后,应用载荷按照计划完成了初步的功能测试,开展了空间科学实验、地球观测和应用新技术实验,各个有效载荷和在轨支持设备工作正常,性能稳定,状态良好,获取了较为丰富的科学实验数据和应用数据,取得了初步的应用成果。
据介绍,世界上首台在空间运行的冷原子钟目前通过前期的在轨测试,已得到了1.7×10-15的频率稳定度,后续将通过参数的调整,争取尽早实现稳定度10-16量级的预定目标,使飞行器的自主守时和导航精度提高1到2个数量级。
此外,中欧联合研制的伽玛暴偏振探测项目也已经观测到伽玛暴、太阳X射线暴和蟹状星云脉冲星的脉冲信号。伽玛暴偏振探测是进行伽玛暴研究的重要新窗口,天宫二号探测设备的探测效率相比国际同类仪器要高出几十倍,此次期待能够通过观测,在揭示伽玛暴的本质、宇宙的起源、演化研究中获得重大收获。
而另一项被称为天宫二号“自拍神器”的“网红”技术是在天宫二号上开展的伴随卫星小卫星实验项目。它是继神舟七号以后第二颗在空间飞行器上释放的伴飞卫星,上面装载了一台红外相机和一台2500万像素的可见光像机。
其任务目标是对天宫二号和神舟十一号组合体进行拍照,观察其运行的状况。同时,进一步验证小卫星的在轨释放、驻留和伴飞技术,也进行微小卫星本身新技术的试验和验证。目前,该任务已成功开展了伴星释放、驻留和伴随飞行试验并获得了清晰的组合体图像。
此外,在地球科学观测和应用方面,天宫二号上还安排了关键器件和部件由我国自主研发并已达到国际先进水平的多角度、宽波段成像光谱仪和三维成像微波高度计以及紫外临边成像光谱仪等成像设备,对陆地、海洋和大气进行观测和遥感应用。
同时,观测系统也采用新的技术体制,大大提高了观测能力,对全球气候及环境变化的监测、地质灾害、环境污染、农业、林业、海矿等具有很高的应用价值。目前已获取了大量的观测数据和层次分明、清晰的高质量图像,并通过数据服务平台对外发布。
在空间科学实验方面,空间材料生长制备和高等植物培养实验开展顺利。此外,空间环境探测和空地量子密钥分配试验项目也取得了较好结果。
高铭表示,后续应用有效载荷将继续开展,并且完成在轨测试,进行科学设备的参数精调、观测设备的标定和同步观测试验,继续进行技术试验和验证,深入分析研究科学实验数据,进行地球观测的应用推广,争取获得科学重大成果,取得应用效益。■