神舟九號/天宮一號載人交會對接任務全過程

軌道艙和返回艙分離

返回艙和推進艙分離

返回艙進入大氣層

主傘打開

緩衝發動機點火

返回艙著陸

　　回家四步走

　　制動飛行階段——當飛船在太空中運行最後一圈時，地面測控部門向飛船發出返回指令，飛船隨即調整姿態，軌道艙與返回艙分離，發動機點火制動，飛船進入返回軌道。

　　自由滑行階段——此時，飛船以無動力飛行狀態自由下降。當高度降至距離地面140公里處時，推進艙和返回艙分離，推進艙在穿越大氣層時燒燬，返回艙繼續下降。

　　再入大氣層階段——飛船返回艙穿越大氣層，到達距離地面80至90公里高度時，因高速劇烈摩擦，在飛船表面形成高溫等離子氣體層，並對電磁波造成屏蔽形成“黑障”，飛船與地面失去聯絡大約240秒左右。直到距離地球約40公里處，“黑障”才會消失，地面測控部門重新捕獲飛船。

　　著陸階段——當返回艙距離地球約10公里時，傘艙蓋打開，並連續彈開引導傘、減速傘和主降落傘。距離地面5.8公里時，飛船返回艙會拋掉防熱大底，由傾斜吊挂姿態轉為垂直吊挂姿態。在距離地面1.2米時，4台反推發動機點火，使飛船以每秒1至2米的速度著陸。

　　全程高科技

　　返航：“三把鎖”精準斷開各艙段

　　連接分離機構就像神舟飛船的臂膀，有力地連接起了飛船的三艙。“我們研製的連接分離機構由‘三把鎖'組成，分別在飛船軌道艙和返回艙之間、返回艙和推進艙之間、返回艙防熱大底和艙體之間。”連接分離機構研製主管設計師王智健透露，“我們必須保證這‘三把鎖'能及時準確脫開，同時時間還要分秒不差，否則後續動作無從談起。”

　　軌道艙和返回艙之間的一號鎖，是保證航天員順利返回地球的第一道安全保障；返回艙和推進艙之間的二號鎖，是保證返回艙進入大氣層後在預定時間預定地點著陸的首要設備；飛船著陸前，返回艙防熱大底和艙體之間的三號鎖也叫拋底鎖啟動工作，它關係到防熱大底能否按時拋掉、降落傘能否正常打開。

　　當神九飛船準備返航時，一號鎖就要準確地打開，推掉軌道艙，讓推進艙和返回艙組合體踏上回家之路。

　　當推進艙助推返回艙重返大氣層內，在預定時間抵達預定軌跡時，二號鎖就要分秒不差的打開，推掉推進艙，讓返回艙自由地飛向著陸場。二號鎖工作的時機非常重要，時間、角度都必須精確到秒的量級，如果時間差1秒，那麼返回艙著陸的地點就會差100公里。形象地説，二號鎖何時打開，飛船就會在什麼地方著陸。

　　最後，當返回艙接近著陸場時，艙底端用於防禦吸收大氣層摩擦熱量的防熱大底已圓滿結束使命，由拋底鎖執行拋底任務。只有將防熱大底拋掉，裏面疊放的降落傘才能順利打開，進而帶著返回艙安全返回地面。

　　另外，飛船在飛行過程中並非一帆風順，會遇到空中的橫向氣流，會受到轉彎彎矩的影響，必須保證在發射和運行段實現絕對剛性連接，克服各種各樣的外力，不允許出現任何鬆動，否則會産生飛船空中解體或地面解體的後果。

　　穿越大氣層：“防熱衣”禦高溫

　　神九飛船返回地球時，高速運行的飛船與大氣層的摩擦會産生上千攝氏度的高溫。這時，返回艙就像一個火球，如果不採取防熱措施，航天員將無法承受，返回艙結構也會受損毀。

　　神九返回艙究竟採用什麼樣的防熱材料和防熱結構？早在神九飛天之前，科研人員就採用防隔熱材料技術給返回艙穿上一層25毫米厚的高科技“防熱衣”。

　　專家透露，飛船的“防熱衣”與其他防熱材料不同，不僅要求具備高強的防隔熱性能，而且要求密度低、質量輕。科研人員根據返回艙的設計需求，開發了一種密度可設計的低密度燒蝕材料，並將這種燒蝕材料灌注于十余萬個蜂窩內來構成“防熱衣”。

　　飛船返回時，防熱材料在巨大熱流的作用下，自身分解、熔化、蒸發、昇華，在消耗表面質量的同時帶走大量的熱，材料分解形成密實外殼向外輻射熱量，並且內部未燒蝕的隔熱區域，起到阻止熱量進入返回艙的作用，使飛船內部溫度控制在30攝氏度左右。

　　“黑障”期：雷達追蹤“消失”的神九

　　神舟飛船在執行完任務返回地面前，在距地面高度120公里至40公里左右這段行程中，將短暫消失大約240秒左右。

　　這是由於飛船與大氣層摩擦，會在神舟飛船表面形成高溫等離子氣體層，從而隔絕了地面遙控設備與其通信，形成“黑障”，飛船會與地面失去聯絡。

　　此時，已服役13年的我國第一部精密跟蹤相控陣測量雷達——回收一號將大展功勳雷達風采，緊盯消失的神九。回收一號雷達將彌補地面遙控設備的不足，通過雷達反射式跟蹤保持對飛船的連續跟蹤，直至飛船著陸，為準確定位飛船著陸點提供了精確數據。

　　神九創造多項第一 神十乘組開始選拔準備

　　本報記者 王東亮

　　國務院新聞辦公室昨日舉行新聞發佈會，介紹天宮一號與神舟九號載人交會對接任務有關情況。中國載人航天工程辦公室主任王兆耀在新聞發佈會上表示，我國首次載人交會對接任務過程堪稱完美，創造了多個“第一”。長征２號Ｆ遙９火箭的入軌精度是所有載人飛行中最高的一次；這是火箭和飛船首次重大改進以後的第一次載人飛行；我國航天員首次操控對接；我國航天員第一次進駐在軌道上的人造天體；我國女航天員第一次上天；整個飛行時間是我國載人航天有史以來最長的一次。同時，航天員在此期間做了一系列的科學實驗和技術試驗，突破了一系列的關鍵技術，取得了一大批寶貴的試驗數據，為我國航天載人技術發展奠定了基礎。

　　更多“神女”將飛天

　　中國航天員科研訓練中心主任陳善廣説，神九首次實現女航天員“飛天”，在神舟十號載人飛船的乘組中，可能還會有女航天員。今後，會有越來越多的女性加入到載人航天事業中。女航天員上天，反映了女性在國家的社會生活中地位越來越高，作用越來越大。

　　據介紹，自載人航天工程啟動以來，我國開創性地建設了具有中國特色、完整開放的航天員選拔和訓練體系。包括航天員選拔訓練的標準、程序、方法，及教學、教材體系，教員培訓與資格認證體系，訓練設備體系以及管理體系。

　　陳善廣説，航天員的選拔訓練須不斷適應載人航天任務的發展需要，是一項開創性工作。我國已自主突破了航天員血液重新分佈適應性選拔訓練、模擬失重水槽訓練、交會對接訓練等關鍵技術，研製了系列化訓練模擬器及大型地面模擬訓練設備。有關科研機構還運用心理學和數學方法研究建立了航天員心理素質評價技術、飛行乘組選拔綜合評價的模型等。

　　神九任務中，航天員景海鵬、劉旺、劉洋沉著冷靜、操縱精準，實現了我國航天員首次在軌的手控交會對接，首次較長時間在軌駐留並系統性地開展空間實驗，首次有女航天員執行任務的創舉，彰顯了我國航天員的選拔訓練水平。

　　陳善廣説，神十工程總體在準備過程中，航天員作為選拔訓練的實施單位也正在開展相關的準備，包括航天員乘組的選拔和準備工作，工程總體工作一旦確定，將付諸實施。

　　“天梯”為空間站奠定基礎

　　神八和神九執行的兩次交會對接任務圓滿完成，標誌著我國已經建立了完整的天地往返載人運輸系統。這個安全的“天梯”將為未來我國成功發射、運營載人空間站奠定基礎，為人員和物資往來天地間提供了可靠的途徑。

　　中國航天科技集團公司副總經理袁潔表示，從1992年開始，中國載人航天用20年時間建立了完整的天地往返載人運輸系統，這是重大科技進步，為我國正在研製建設的載人空間站及其運營系統奠定了紮實基礎。

　　袁潔説，我國利用神八、神九、神十3艘飛船與天宮一號空間實驗室在任務中作為目標飛行器進行對接，依次驗證自動對接、手動對接、組合體運行、航天員短期駐留等關鍵技術，全面實現了天地往返、航天員出艙、空間交會對接等預定目標。飛船配置激光雷達、微波雷達、CCD相機等不同體制的交會測量設備，建立了獨特的交會對接方案，多項指標處於國際領先水平，為任務完成和航天員安全提供了更多保證。

　　據介紹，神舟飛船上配置的異體同構對接機構，有上千個軸承，是我國歷時十年自主研製的最為複雜的空間機電設備，技術難度大，目前國際上只有俄羅斯具備研製能力。

　　王兆耀表示，神九任務是火箭和飛船首次重大改進以後的第一次載人飛行，成功實現了準確入軌、精準操控對接、穩定組合運行、安全健康返回的總目標，結果圓滿、過程完美、成果豐碩。

　　400項航天成果惠及民生

　　今年是中國載人航天工程實施的第20個年頭。中央財政累計安排了390億元經費，主要用於技術研發、樣品研製、飛行産品的生産，試驗設施設備的建設以及大量的地面試驗和飛行試驗的消耗。袁潔表示，載人航天工程是一項重大科技工程，代表了一個國家的科技發展水平，其技術是再多錢也買不來的。

　　截至目前，我國在載人航天領域已取得九百餘項國家級發明專利和科技進步成果。通過10次飛行試驗，已成功突破和掌握載人天地往返、航天員空間出艙和交會對接等三大載人航天基本技術。建成了較為配套的載人航天研製生産試驗、測試發射、測量控制體系。

　　王兆耀説，通過突破和掌握載人航天的一系列關鍵技術，提高了我國航天技術整體水平，有力推動了能源、信息、控制等領域的發展，帶動了電子、材料、製造、化工、冶金、紡織多個行業的工藝創新和産業提升。我國已有400項載人航天技術成果在轉化，應用於科普教育、礦業安全、健康醫療等民生領域。

　　載人航天的投入對經濟的拉動作用是顯著的。據多家研究機構測算，載人航天的産出比是1：10到1：12。通過載人航天的實施，培養了一支規模較大、專業較全、結構合理的人才隊伍，保證了我國航天事業發展的需要，也為相關領域輸送了大批人才。載人航天工程還使我國在大型現代化工程管理方面積累了豐富的經驗。

　　著陸：

　　“光子探針”引導飛船降落

　　神九飛船內，航天員座椅下方安裝著γ高度表，雖然不起眼，卻是執行神舟飛船飛行最後環節的關鍵點，是飛船的關鍵設備，就像是給飛船安全著陸安置的“光子探針”，引導著神九著陸，守護航天員回家。

　　在飛船返回艙降落至地面時，γ高度表可根據返回艙至地面的距離發出指令指示，在返回艙降至距離地面不同高度時，分別發出航天員即將著陸的預指令信號和反推點火指令等，以減緩返回艙下降速度，實現飛船的安全軟著陸。該設備的成功與否，不僅直接關係到神九飛船飛行任務的完成，更關係到航天員的生命安全。

　　著陸速度如從1米高跳下

　　神舟九號飛船返回艙在剛剛進入大氣層時會以很快的速度向地面墜落，飛船將通過兩級減速，將墜落速度降至很低，讓返回艙毫發無損安全著陸。科研人員將此稱之為軟著陸，即人造衛星和宇宙飛船等在降落過程中，逐漸減低降落速度，使航天器在接觸地球或其他星球表面瞬時的垂直速度降至很低，最後不受損壞的安全著陸。

　　神舟九號返回艙的軟著陸是通過降落傘和反推發動機兩級來實現的。當飛船降到據地面10公里左右時，它的降落傘系統會逐級打開，飛船乘傘下降，但此時飛船返回艙的速度還是比較快，每秒約8至10米；到離地面1米左右時，飛船的反推發動機開始點火啟動，同時會給返回艙一個緩衝力。返回艙落地時的速度形象來説，就相當於一個人站在1米高的桌子上跳下去的速度。

　　搜救：

　　4種手段鎖定返回艙位置

　　飛船返回艙著陸後，如何在最短的時間內發現目標並實施救援，對航天員和飛船的安全至關重要。著陸場系統總體設計專家宋興學表示，在系統總體設計方案中，科技人員共設計了4種手段來完成這一任務，完全可以保證在返回艙落地後迅速獲取其位置信息。

　　這4種手段分別是：搜救衛星系統接收到的神九返回艙信標儀發出的信號；返回艙著陸後，航天員讀取儀錶板上的位置數據，通過衛星電話告知北京航天飛行控制中心；北京航天飛行控制中心通過測控網信息給出的返回艙落點預報；主著陸場直升機和固定翼飛機上的定向儀接收到的返回艙信標信號。

　　如果發生飛船返回艙在海上應急降落的情況，上述的天基通信手段同樣可以發揮作用。同時，擔負搜救任務的搜救打撈船作為海基通信手段，可以在距離返回艙較近時，通過搜索返回艙信標儀發出的信號來快速確定其位置。

　　精密儀器組成搜救“眼”

　　為了能第一時間鎖定目標，大量精密的電子測向儀器在神九返回前便已分別裝備在主、副著陸場和應急著陸區，其中包括18台套機載指揮平臺、機載定向儀、船載定向儀、單兵定向儀、模擬信標機和宇航員通話電臺等。

　　由於飛船著陸後，目標已“走”出了測控雷達的視野，必須有新的監測手段。這些“眼睛”就是中國電子科技集團公司研製的著陸場指揮搜救系統。

　　當飛船出了“黑障區”後，打開降落傘的同時，艙內信標機啟動，發出定向和示位標信號，這兩個頻段的信號可為搜救人員提供返回艙的方向和經緯度信息。同時，科研人員在原有定向儀基礎上，擴展了搜救指揮平臺功能，增加了超短波通話功能，便於醫療救助人員與航天員進行通話，及時了解艙內情況，為順利協助航天員出艙提前做好準備工作。