神舟十一号飞船在今天（17日）在酒泉卫星发射中心，由长征二号F遥十一运载火箭搭载两名航天员发射升空。太阳帆板正常打开，发射取得圆满成功。神舟十一号飞行乘组由航天员景海鹏和陈冬组成，景海鹏担任指令长。

  神舟十一号飞船入轨后，2天内完成与天宫二号的自动交会对接，形成组合体，航天员进驻天宫二号，组合体在轨飞行30天。期间，2名航天员将按照飞行手册、操作指南和地面指令进行工作和生活，按计划开展有关科学实验。完成组合体飞行后，神舟十一号撤离天宫二号，并于1天内返回至着陆场，天宫二号转入独立运行模式。

  据了解，此次航天任务的目的有以下三点：

  一、为天宫二号空间实验室在轨运营提供人员和物资的天地往返运输服务，考核验证空间站运行轨道的交会对接及载人飞船返回技术。

  二、与天宫二号空间实验室对接，形成组合体，进行航天员中期驻留，考核组合体对航天员生活、工作和健康的保障能力以及航天员执行飞行任务的能力。

  三、开展有人参与的航天医学实验，空间科学实验，在轨维修等技术试验以及科普活动。

  技术创新

  天地联系更紧密

  神舟十一号飞船上配备了宽波束中继子系统，它能极大提高中继终端使用范围和工作能力，确保天地链路可靠性。力争使飞船每时每秒都能与地面连接上。

  交会对接技术升级

  光学成像敏感器是交会对接的眼睛，这一次交会对接的眼睛升级了。在“天宫二号”及以后的空间站任务中，交会对接会变成一项常态化任务，对接环境也将更复杂，这就对光学成像敏感器提出了更高要求。

  之前神舟飞船与天宫一号的交会对接任务中，应用的都是CCD成像敏感器。本次神舟十一号与天宫二号的对接，采用新一代光学成像敏感器CRDS。升级版的CRDS产品在太阳杂光抑制能力、识别目标敏感度上有了大幅提升。敏感器首次捕获时间也由原来的约十秒缩短至不到几百毫秒。

  中期驻留

  神舟十一号在配置上进行了优化，存储了更多食品、饮水等航天员支持用品，满足航天员驻留需求。飞船上设有应急返回系统，以保障航天员安全。

  热控设计优化

  神舟十一号与天宫二号对接成功后，航天员要在组合体中完成30天中期驻留任务， 长时间的驻留工作必须保证能源供应，这就需要太阳能帆板长时间对准太阳，为此组合体需要连续偏航。而在连续偏航过程中，部分设备会长期对着太阳，还有部分设备长期晒不到太阳。因此，神舟十一号飞船改进和优化了热控设计，以消除组合体连续偏航引起的返回舱温度过低、设备容易结露的风险，和推进舱、贮箱、发动机温度过高可能超上限的风险。

  任务特点

  飞得更高

  这是因为未来的载人空间站轨道位置比较高。过去，神舟十号与天宫一号对接时，轨道高度是343公里。而神舟十一号和天宫二号对接时的轨道高度是393公里，比过去高了50公里。这与未来空间站的轨道高度基本相同，飞行也更加接近未来空间站要求。

  飞得更高对飞船的要求也更多，这意味着交会对接时飞船的控制与神舟十号不一样，还需要连续变轨。

  实验更多

  这是因为这次飞行要进一步考核神舟飞船作为人员物资天地往返运输工具的性能。任务期间神舟十一号要进行4项在轨试验项目：

  · 宽波束中继在轨验证试验

  · 变轨控制验证试验

  · 帆板任意偏置角跟踪太阳功能验证试验

  · 微生物控制试验。

  通过这些试验进一步验证飞船设计功能，获取和积累载人环境相关的飞行试验数据。

  时间更长

  这是是因为此次任务中，航天员需完成组合体30天中期驻留任务，比神舟十号的15天翻了一倍。在这一个月中，要保障航天员的生活健康，也要保证航天员执行飞行任务的能力，飞船在驻留、应急、返回方面的保障能力就需要比过去更强。

  “黑科技”很多，将这样影响你我生活

  作为我国第一个真正意义上的太空实验室，天宫二号在与神舟十一号进行对接后，将开展航天医学实验、空间科学实验、在轨维修等技术试验等多项试验。

  比如，首次开展我国航天飞行中的医学超声检查，可以实时检测航天员心肺功能；他们将参与多项应用载荷技术试验，更换空间材料制备样品，进行太空植物栽培试验等；还将开展在轨维修操作，进行人机协同验证。

  同时，天宫二号空间实验室还装载了宽波段成像光谱仪、三维成像微波高度计等新一代对地观测遥感仪器和地球科学研究仪器，这些载荷的应用，将提高我国在全球气候变化研究、大气污染和大气成分监测等领域的技术水平。

  神舟十一号外部结构由什么构成？黑科技外衣揭秘

  执行中国历史上最长时间太空驻留任务的神舟十一号飞船今晨7时30分成功发射入轨。除了船舱里转载的各种高科技设备之外，神舟十一号也从外部为宇航员提供了安全舒适的飞行环境。

  中国航天科技集团公司五院研发的总体部热控分系统为飞船设计了神奇的“外衣”，就像我们人类的衣服一样，天冷时能保暖，太阳照射时能防晒，同时衣服还能够隔离灰尘、雾霾等有害因素对皮肤的伤害。

  载人飞船由轨道舱、返回舱和推进舱这三个舱段构成。轨道舱是航天员生活和工作的主要空间，安装在轨道舱内的设备发热量不大。

  轨道舱的外衣由多层隔热材料组件构成，厚度约为2厘米。它能够高效的隔离空间环境与轨道舱舱壁之间的换热量，极大的减少舱体表面的漏热，同时降低轨道外热流剧烈变化对舱体温度的影响。在多层隔热组件的外表面，还有一层华丽的复合膜，它的功能是要提高飞船对轨道原子氧等粒子的防护能力。

  返回舱承担着将航天员安全带回地面的重要使命，需要耐受返回过程中穿越地球大气层时的高温烧蚀环境，所以返回舱外衣的里层是厚厚的划分成网格状的防烧蚀材料，在外表面再喷涂特殊设计的有机热控涂层，不仅提高外热流吸收能力还能降低红外辐射能力，为保证在轨期间的返回舱温度条件提供有力支持。

  推进舱是非密封的舱段，里面密集的布置了多种设备，主动流体回路的散热辐射器也安装在推进舱，因此推进舱对散热的要求很高。

  首先，在推进舱的舱体结构上设计了一圈浅绿色的有机涂层散热面；其次，舱体上安装的辐射器外表面则选用了纯白色的热控涂层，这身清爽的“散热衣”，都能极大的提高辐射散热能力。

  而在推进舱的底部，安装的是大推力的发动机，为有效抑制发动机点火后的高温对推进舱内的影响，这一区域也设计了多层隔热材料，但与轨道舱不同之处在于它是高温多层隔热材料，能够隔离的最高温达900℃，它被称为“高温隔热衣”。

  神舟十一号背后传奇：精度更高翅膀更硬穿越更自如

  推进舱、电源、对接机构、测控通信……在由中国航天科技集团上海航天技术研究院承担的研制任务中，航天人不仅攻克了国产化材料应用的重重难关，为载人航天提供强大的电力保障，还打造了安全可靠的对接机构，为宇航员自如进入天宫二号架设了一道安全可靠的太空通道。

  太阳电池翼国产化率超九成

  “以往神舟系列飞船太阳电池翼所使用的原材料主要都是进口，但这次超过九成以上是国产材料。”神舟十一号电源分系统技术负责人沈冰冰介绍，从2013年开始，国外进行技术封锁，我们开启自主研发道路。“作为航天器遨游天空的翅膀，要建立属于我们国家自己的空间站，国产化是必经之路。”

  “材料的稳定性是太阳电池翼的关键。起初，我们对国产的材料特性不清楚，工艺特性也不了解。”沈冰冰介绍，研制团队花了一年多时间调研原材料，通过各种仿真实验验证，确定材料的特性。

  做力学试验时，太阳电池翼的结构支撑部分总达不到要求。“力学上要求太阳电池翼在轨的时候承受一定的力。飞船在改变姿态、变轨的时候，要保证电池翼不会出现结构破坏。”沈冰冰说。神舟十一号不仅启用了新的国产化材料，并且其量级更是大于一般卫星。自2014年上半年开始，团队通过不断对比选型和采取措施，最终完美解决了这一问题。

  结构和机构部分是太阳电池翼基板的核心，而支撑这些的复合材料例如连接架、面板和边框、两层面板中的支撑机构等，神舟十一号电源分系统的设计师们将基板几乎全部进行了国产化“改造”。

  从确定方案，把关方案的正确性和可行性，到通过反复的地面疲劳试验、强度试验，以及仿真飞行试验验证、工艺试验，将太阳电池翼的稳定性做到最大化。最终，神舟十一号的“翅膀”在元器件上达到了90%以上国产化，成为了目前国内所有卫星型号中国产化最彻底的型号。“从某些指标来看，比如力学性能，国产材料比进口材料还略有提升。”

  在轨运行30天，对电源系统的控制是一场大考。神舟十一号电源分系统技术负责人沈冰冰介绍，当神舟十一号和天宫二号对接停靠后，部分设备停止工作，届时整个飞船的负载将减小至40%，蓄电池在长期小负载情况下不断充放电，产生记忆效应，一旦负载又增加回到额定负载，就会出现蓄电池供电能力不足的问题。为解决这一棘手问题，使蓄电池“失忆”，设计师通过大量地面长期试验，最终摸索出了一条和神舟十一号工作状态相匹配的充电曲线。

  “我们电源不比其他分系统，需要时时刻刻对飞船进行监控。飞船在天上飞，航天员也在上面，必须每时每刻都要盯着电源的数据，掌握飞船的工作状态，一旦出现问题立刻处理。现在做神舟十一号电源系统参与飞船监控的设计师6人，30天、每天12小时两人不停翻班，这对队伍相对苛刻，但也是一种挑战。”沈冰冰坦言。

  用工匠精神缔造“太空之吻”

  神舟十一号与天宫二号对接，通道打开后，航天员就相当于进入了一个大的密封舱。要保证航天员在舱内的安全，整个密封舱的密封性就变得非常重要，要保证密封性，密封圈就成为其中的关键点。

  神舟十一号上面的密封圈是一个“T”型的密封圈，据主管密封圈的设计师杨国栋介绍，密封圈的技术攻关是从2002年开始的，一直到2008年单件产品攻关才结束。随后开始了与整机的各种验证试验，在整个攻关过程中，遇到的难题数不胜数，做过的各类试验不计其数。最终采用了目前的这种外形和尺寸，确保密封圈在空间不受力的情况下，不会自动脱落；橡胶不会因为恶劣的空间环境的作用而失效；也不会因为恶劣空间温度环境的持续作用而从安装框里脱落。

  在太空中实现两个重达8吨多的飞行器对接，就好比在完全失重的环境下闭着眼睛“拧螺丝”——12把对接锁必须同步锁紧。庞大的舱与舱之间，天衣无缝地结合必须时刻保持平稳。

  对载人航天对接机构总装组组长王曙群来说，对接二字几乎是职业生涯的全部。5年前，神舟八号和天宫一号载着由王曙群带领的团队亲手装调的对接机构，在太空上演了一场完美的“太空之吻”，使我国成为继俄罗斯之后第二个掌握对接机构装调技术的国家。5年后，他参与研制的天宫二号与神舟十一号对接任务，又接受了新的挑战。

  攻关路上的每一步，都走得不容易。“太空之吻”没有彩排，数十年工作一朝验收，要么满分要么零分，更何况其中还关乎宇航员的生命。对王曙群来说，压力就像空气，无时不在，无处不在。“简单说，对接机构是个机电一体化设备，分两部分，一个是目标件，放在天宫里；一个是运输件，放在神舟飞船里，两个加起来得500多公斤。”王曙群把这个高精尖的仪器戏称为“圆框”。

  框里有100多个测量动作、位置、温度的传感器，近300个传递力的齿轮，1万多个紧固件，数以万计的导线、接插件、密封圈和吸收撞击能量的材料等。王曙群的团队就是用数十年如一日的工匠精神将一根根线、一颗颗螺钉手工安装成可以在太空漫步的机构。

  “与之前不同，这一次我的主要任务是带团队，培养一支真正具有工匠精神的队伍，深空探测还有很多未知领域。”如今，王曙群想把之前的技术储备做成行业标准，复制到更多型号上去。

  贴心设计让宇航员舒适操作

  交会对接完成后，在整个飞行试验任务期间，航天员将进入天宫一号工作、生活，开展相关空间科学实验。对设计师们来说，载人交会对接，一切为载人。秉承这样的理念，产品的细节设计之处尽显人性化。

  在对接机构研制之初，为了便于航天员在不同飞行器之间自如进出，设计师们对标国际先进，研制能与国际空间站相匹配的异体同构周边式对接机构。周边式对接机构适应性强、承载能力大，但是重量大、对接初始条件要求严格、构造复杂。许多缆线、组件、接插座、管路都必须安装在机构的周边，十分有限的位置导致系统集成难度很大，但是设计人员最终克服困难，从刚度、强度要求进行布局设计，并参照人机工效学等方面综合设计了一个直径达80公分的圆形通道，航天员在太空中就是通过这个通道进入天宫二号。

  为了确保航天员在通道内能够顺利通行，设计师们在地面进行了各类模拟试验，其中一项就是请一位一个身高1.8米、体重165斤的飞船工程师进行了现场穿越验证。

  据神舟十一号对接机构主任设计师姚建介绍，在对接机构的故障模式的设置中，有14项可以让航天员通过指令面板参加故障的处理，而唯有捕获锁解锁一个需要航天员手动操作。在对接机构中有3对这样的捕获锁解锁按钮。对接机构捕获锁解锁是在两个飞行器分离前进行，一般情况下，由地面发送指令解锁，但一旦出现解锁故障，航天员可以采用手动解锁。为了防止误动作，解锁按钮需要两只手指用15N的力量从两边往中间同时挤压，再提起操作杆才能完成。

  为了便于航天员寻找着力点，手动解锁按钮的外型设计是球形的。研制团队多次与航天员面对面交流，对他们进行相关原理的培训，安排他们参观相关产品，听取他们的意见和建议。

  在部件的外形设计中杜绝锐边，舱内的各种材料的选取都采用无毒、无异味的材质，避免对航天员的身体造成各种潜在的伤害。在舱内显示飞船的状态的面板上，不同阶段的数据采用白色和绿色两种颜色来显示，便于航天员分辨。

更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等等方面的国内外最新动态，我们网站会不断更新。希望大家一直关注国家材料腐蚀与防护科学数据中心http://www.ecorr.org