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天地往返的生命之舟——神舟十二号载人飞船看点解读 作者：本刊综合 来源：《发明与创新（大科技）》 2021年第7期 6月17日9时22分，长征二号F遥十二运载火箭从酒泉卫星发射中心起飞，巨大的轰鸣声打破大漠戈壁的寂静，成功将载有3名航天员的神舟十二号载人飞船送入预定轨道。15时54分，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成自主快速交会对接。18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。 未来，航天员乘组将完成3个月的在轨驻留，开展机械臂操作、太空出舱等活动。 要求严格 标准最高 航天员实现天地往返的生命之舟 神舟十二号载人飞船由中国航天科技集团五院抓总研制，是中国空间站任务阶段第一艘载人飞船。相比五年前发射的神舟十一号载人飞船，它已经完成了进一步的优化升级。 “神舟十二号载人飞船是迄今为止我国研制标准最高，各方面指标要求最严格的载人航天器。”中国航天科技集团五院总体设计部神舟十二号载人飞船系统总体副主任设计师高旭说。 神舟十二号载人飞行任务是空间站关键技术验证阶段第四次飞行任务，也是空间站阶段首次载人飞行任务。据悉，神舟十二号载人飞船总长度约9米，总重量约8吨，为推进舱、返回舱、轨道舱三舱结构。 高旭介绍，飞船共有14个分系统，是航天员实现天地往返的生命之舟。轨道舱配备了航天员在轨生活支持设备、交会对接敏感器等关键设备，为自主快速交会对接做好充分准备；返回舱是飞船发射和返回过程中航天员所乘坐的舱段，是飞船的“大脑”；推进舱则装配推进系统、电源等设备，为飞船提供动力，并在飞行过程中进行姿态轨道的控制。 神舟十二号载人飞船完成与空间站核心舱对接后，航天员进入空间站组合体。待航天员本次飞行任务完成，飞船返回舱将航天员安全带回地面。 “神舟十二号载人飞船是目前功能最完整的飞船，可以说，它已经完全实现载人航天工程立项之初载人飞船的研制目标。”高旭说。 天地结合 滚动待命 救援飞船具备8.5天应急发射能力 此次任务中，神舟十二号飞船将实现五个“首次”。 首次实施载人自主快速对接。在空间站不断调整姿态的配合下，神舟十二号载人飞船能快速与空间站对接。高旭介绍，神舟十二号载人飞船就像是有着全自动驾驶功能的“超跑”，自主计算，自主判断到达目的地。 首次实施绕飞空间站并与空间站径向交会。在此次任务中，神舟十二号载人飞船的交会能力得到加强，具有更复杂的交会对接飞行模式，具备与空间站进行前向、后向、径向对接口对接和分离的功能，并将在本次任务中首次开展绕飞和径向交会对接试验。 首次实现长期在轨停靠。神舟十二号载人飞船将实现在轨停靠3个月，为此研制团队对返回舱、推进发动机和贮箱的热控方案，船站并网供电方案进行了专项设计，使飞船具备了供电、热环境保障的适应性配套条件。 首次具备从不同高度轨道返回东风着陆场的能力。 首次具备天地结合多重保证的应急救援能力，开创了天地结合的应急救援任务模式，即携带两艘飞船进场，由一艘飞船作为发射飞船的备份，作为遇到突发情况时航天员的生命救援之舟。根据系统神舟队伍采用“滚动待命”策略，在前一发载人飞船发射时，后一发载人飞船在发射场待命，并具备8.5天应急发射能力以实现太空救援的能力。 舱体屏障 隔热保温 新“外衣”全效防护助神舟使命必达 与身着灰色调外衣的前辈相比，神舟十二号载人飞船一身银闪闪的崭新“外衣”让人眼前一亮，这是由中国航天科技集团五院529厂历时两年精心研制的一款新型“低吸收-低发射热控涂层”。 和以往神舟载人飞船的任务相比，这次神舟飞船在空间站停留的时间更久，面对的空间环境也更加恶劣。届时，神舟十二号载人飞船迎向太阳侧的舱体表面温度将高达90℃，而背向太阳侧的舱体表面温度则低至-30℃。这种温差将对飞船内部的空气温度造成严重波动，航天员的生活环境与多种精密设备在舱内也会受到影响。除了温度的问题，长时间的太空停留，还会使飞船经历持久的空间高强度紫外照射，以及多种带电粒子配合高速原子氧的不断轰击，材料损耗将非常严重。 这件“外衣”采用了喷涂在航天器外表面的热控制材料。在空间没有热对流与热传导的高真空环境下，只有通过像热控涂层这种以热辐射形式进行温度变化的方法，才能达到设计人员预期的舱外表面温度。而“低吸收-低发射热控涂层”可以通过它自身对太阳辐照的低吸收强反射能力，大大减少飞船受太阳长时间辐照的内部温度升温现象，再通过它自身的极低的红外发射特性，在飞船处于背阳面时期减少辐射漏热，大大减缓舱内温度下降速率，起到保温效果。当然，这款“外衣”还要具备抵抗空间中时时刻刻的高能紫外辐照、原子氧轰击以及多种高能粒子与电离辐射攻击的能力，为神舟十二号载人飞船提供全方位外部保护，可谓是全天时无间断全效防护服。 为了研发出这种新型功能材料，研发团队确定了热控涂层低吸收与低发射两项关键技术指标，经过反复试验，从新型低吸收低发射热控涂层初期的研制，到神舟十二号载人飞船涂装，再到后续所有载人飞船陆续换装应用，突破了多项关键技术，成功实现了符合预期设计要求的全新涂层材料，确保了航天员能够有一个更加舒适的舱内环境，顺利完成后续各项任务。（本刊综合） 本文来源：https://www.dywdw.cn/1e90def14593daef5ef7ba0d4a7302768e996f6d.html
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2023-04-07
