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神舟九号飞船

神舟九号飞船是中国航天计划中的一艘载人宇宙飞船,是神舟号系列飞船之一。神九是中国第一个宇宙实验室项目921-2计划的组成部分,天宫与神九载人交会对接将为中国航天史上掀开极具突破性的一章。中国计划2020年中国将建成自己的太空家园,中国空间站届时将成为世界唯一的空间站。2012年6月16日18时37分,神舟九号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。2012年6月18日约11时左右转入自主控制飞行,与天宫一号实施自动交会对接,这将是中国实施的首次载人空间交会对接。
酒泉卫星发射中心
气象预测及准备
夏季发射面临天气考验
我国载人航天发射大多在秋冬季节实施,神舟九号飞船则选择夏季发射。有关专家表示,这次发射将面临雷电、温度等天气条件的考验。
酒泉卫星发射中心气象室主任李兴东说,在可能干扰载人航天发射的雷电、大风、降水和电场强度等几大气象条件中,雷电影响最大。1981年到2011年间30年的气象资料表明,发射场地区在秋冬季基本没有雷电,夏季雷电发生频率则约为每个月2.6次。对于这个看上去并不惊人的数字,李兴东解释说,这种极端小概率天气虽然发生频率不高,但可能造成灾难性后果,是国际上公认的难以实现精确预报的领域。
在现代观探测技术和数值预报技术的辅助下,近30名预报员正在全力以赴对神九发射窗口天气情况做出准确预报,为发射提供参考依据。除此之外,气温也是航天发射不可忽视的因素。火箭推进剂在温度过高时可能汽化,温度过低则可能凝固,甚至导致部分元器件失灵。
火箭系统有关专家介绍说,神九火箭加注前,储存推进剂的库房将进行降温,有效降低注入火箭内燃料的初始温度。加注完成后,火箭在燃料体积巨大、箭体被塔架包围的状态下,温度不容易骤升。即使出现温度大幅上升的紧急情况,还可以采取置换方式降低推进剂的整体温度。
1997年6月,长征三号火箭发射风云二号气象卫星前夕,西昌卫星发射中心温度上升,工作人员采取各种措施为火箭降温,甚至敷上冰块;2002年12月30日神舟四号飞船发射前,酒泉卫星发射中心气温一度降到零下29摄氏度,棉被也被用于给火箭保暖。
太阳风暴影响及对策
有科学家预测,2012年和2013年太阳风暴将进入高峰期。焦维新表示,防止太阳风暴对航天活动的影响,关键是做好预报。
他介绍,太阳风暴一般都伴随着耀斑爆发,短时间内可使电离层聚集,影响航天器通信,此时可改变通信频率,严重时暂停重要的操作,发射和变轨也要避开,不至于造成很大影响。
据了解,中科院空间环境研究预报中心每天都预报太阳活动,及时提供给北京飞控中心,后者据此对“天宫”做出及时调整。
焦维新说:“这叫空间天气预报,国家气象局、中科院空间中心、国家通信部门等都在做,根据不同状况有相应预案,虽然不是百分百奏效,但基本有效。”
新一代天气预报系统
此次神舟九号飞船发射和回收任务采用中国自主研发的新一代数值天气预报系统。新一代数值天气预报系统是中国国内技术最先进、分辨率最高、预报时效最长的数值天气预报系统,具有利用全球气象观测资料、发布全球中期天气预报的功能,预报时效由原来的5天提前到8天,保障精细化和准确度也显著提升。
新一代数值天气预报系统于2011年12月通过鉴定。神舟九号任务气象保障专家组组长、总参气象水文空间天气总站总工程师王业桂认为,新系统将在火箭燃料加注、飞船发射和返回、载人交会对接等关键节点发挥重要作用。
技术改进
概述
被称为“改进型”飞船的神舟八号、九号、十号与之前的飞船相比,主要变化是配备了交会对接相关设备,飞船的轨道舱增加了前舱门,数据管理和控制的计算机功能更强大,太阳能帆板发电效率更高,回收舱进行了可靠性和安全性的再设计。此外,飞船内部的环境设计也更为人性化,更宜人。
手控交会对接系统
航天员系统的手控交会对接控制的模式、控制的机构、控制的界面,更加符合人的心理和生理的特点、认知特点。手控交会对接的模拟设备,可逼真地反映手控交会对接的程序、方式和方法。[13]配备了交会对接相关设备,如对接机构、交会对接敏感器等,飞船的轨道舱增加了前舱门,航天员可以打开舱门进入天宫一号目标飞行器。
航天医学空间实验体系
航天员系统增加了生理监测的指标,同时设立了20多种医学预案,一旦出现问题,能够进行天地协同,快速支持,保障航天员在飞行当中良好的身体状态;一旦出现紧急情况,也会得到及时的处置。
健康维护和保障技术
通过特殊的设计,航天员在长期飞行中有很好的心理支持,还有合理的营养供给、合理的作息制度设计以及相关的娱乐生活。考虑到中国人的饮食习惯,食品以中餐为主,将会有五大类、50种食品供应,航天员在天上可以吃到热腾腾、香喷喷的食品,4天一个周期轮换。为女航天员设立私密空间,增加了适合女性的食品。舱内航天服针对女航天员的身体结构,包括身体比较瘦小,在设计上进行了调整。航天服里面的内衣设置有些调整,以符合女性的特点。
其他改进
进行数据管理和控制的计算机功能更强大,太阳能帆板发电效率更高,回收舱进行了可靠性和安全性的再设计,以进一步确保航天员返回安全。此外,飞船内部的环境设计也更为人性化,更宜人。轨道舱、返回舱为航天员留出了更多的活动空间,内部布局、装饰、标识以及便于航天员使用的助力装置更整齐、更规范。
飞行任务
中国载人航天工程新闻发言人6月15日在酒泉卫星发射中心宣布,经天宫一号与神舟九号载人交会对接任务总指挥部研究决定,神舟九号载人飞船定于北京时间6月16日18时37分发射。
中国人民解放军航天员大队男航天员景海鹏、刘旺和女航天员刘洋组成“神九”飞行乘组,执行中国首次载人交会对接任务。
此次飞行任务将首次验证手控交会对接技术,进一步验证自动交会对接技术。
同时,还将全面验证目标飞行器保障支持航天员生活工作的功能、性能,以及组合体管理技术,首次实现地面向在轨飞行器进行人员和物资的往返运输与补给,开展航天医学实验及有关关键技术试验。
酒泉卫星发射中心几天来已启动24小时不间断气象监测,并先后进行了全系统发射演练、全区联合演练等,确保神舟九号发射任务顺利进行。
而在轨运行的天宫一号目前姿态控制稳定,太阳翻板对于定向正常,状态良好。各项指标均满足航天人员进驻条件和交会对接条件的要求。
15日下午17时30分,承担“神九”飞船发射任务的长征二号F遥九运载火箭开始加注推进剂,神舟九号发射随之进入不可逆状态。
目前,发射场区及全区各系统已准备就绪,航天员飞行乘组心理稳定、状态良好,正在进行出征前的各项准备工作。
详解任务飞行程序:将完成两次对接
根据中国载人航天工程办公室公布的飞行方案,神舟九号载人飞船飞行乘组由3名航天员组成,其中1名为女航天员;飞船在轨飞行十余天,计划安排飞船与天宫一号进行两次交会对接,第一次为自动交会对接,第二次由航天员手动控制完成。
神舟九号飞船发射前约20天,天宫一号目标飞行器开始降轨调相,进入高度约为343千米的近圆对接轨道,建立载人环境,等待与飞船交会对接。
飞船发射入轨后,按预定程序完成与目标飞行器自动交会对接,此过程同天宫一号与神舟八号交会对接基本一致。
神舟九号与天宫一号自动对接形成组合体。航天员在地面指挥与支持下,完成组合体状态设置与检查,依次打开各舱段舱门,通过对接通道进入天宫一号实验舱。
组合体飞行期间,由目标飞行器负责飞行控制,飞船处于停靠状态。3名航天员在飞船轨道舱内就餐,在天宫一号内进行科学实验、技术试验、锻炼和休息。
航天员手控交会对接的主要过程是:3名航天员返回飞船,依次关闭各舱段舱门。飞船自主撤离至距目标飞行器约400米处,然后自主控制接近目标飞行器,在140米处停泊,转由航天员手动控制。航天员通过操作姿态和平移控制手柄,瞄准目标飞行器十字靶标,控制飞船逐步接近目标飞行器,至对接机构接触,完成手控交会对接。3名航天员再次进入天宫一号驻留。
飞船返回前,3名航天员返回飞船返回舱。两飞行器分离,航天员手动控制飞船撤离至140米处,飞船转为自主控制,继续撤离至5公里外安全距离。
之后,飞船返回着陆场,地面人员及时完成航天员搜救和返回舱回收;目标飞行器变轨至370千米自主飞行轨道,转入长期在轨运行。
神舟九号及天宫一号内部结构示意图
航天员新老搭配 首位“神女”引关注
相比前三次载人飞行,此次神九任务的飞行乘组特点是“新老搭配、男女配合”。一是作为航天员景海鹏是第二次参加飞行任务;二是刘洋成为中国首位参加载人航天飞行的女航天员,同时她也是中国第二批航天员中首个参加飞行任务的。首位“神女”刘洋的出现,打破了中国从未有女航天员进入太空的纪录,备受各方关注。
据了解,迄今为止,世界上已经有7个国家共50余名女航天员进行过太空飞行,相比于男性,女航天员上天要克服更多的困难,但也有自己独特的优势和意义。
女航天员参加载人航天飞行任务,可以带动女航天员相关飞行产品的研制和女航天员地面训练等方面的技术发展,积累女性在生理、心理及航天医学方面的飞行实验数据,还可以进一步扩大载人航天工程的社会影响,展示中国女性的良好形象。
在15日进行的航天员集体亮相中,刘洋对媒体表示,虽然男女有别,但挑战对每名航天员都一样,太空不会因为女性的到来而降低它的门槛,太空环境不会对女性特殊照顾。
这位河南姑娘表示,此次太空飞行安排了大量科学实验,在完成任务之余,她想尽可能多的体验一下太空奇妙的失重环境,多欣赏一下美丽的地球,多看看美丽的家园。
针对女航天员的生理特点,在医学检查、锻炼防护等方法上制定专项措施,在飞行程序设计、生活照料安排等方面充分考虑女性需求,以保障她们的健康。天宫一号目标飞行器也通过厕所分男女、设立两个独立睡眠区等充分保障女航天员的隐私。

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