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神舟十一號
中國載人航天工程發(fā)射的第十一艘飛船
神舟十一號
神舟十一號（簡稱：神十一，英文名：Shenzhou-11）是中國載人航天工程發(fā)射的第十一艘飛船，執(zhí)行中國第六次載人飛行任務。飛船身長9米，最大直徑2.8米，起飛質量8噸，由軌道艙、返回艙和推進艙三艙構成。
基本信息
中文名
神舟十一號
英文名
Shenzhou-11
所屬國家
中國
運用領域
載人航天
研發(fā)機構
中國空間技術研究院
生產機構
中國空間技術研究院
首發(fā)時間
2016年10月17日
首發(fā)地點
酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心
降落地點
內蒙古四子王旗阿木古郎草原
搭載航天員數(shù)量
2
神舟十一號于2016年10月17日發(fā)射升空，進入預定軌道；10月19日與天宮二號交會對接形成組合體；返回艙于11月18日在內蒙古四子王旗阿木古郎草原著陸。航天員景海鵬和陳冬在軌駐留30天，創(chuàng)造了中國航天員太空駐留時間的新紀錄。期間，他們完成了在軌維修技術實驗和一系列科學實驗。
神舟十一號成功發(fā)射和返回標志著中國載人航天工程勝利完成“三步走”戰(zhàn)略中的“第二步”任務，為空間站建設任務奠定堅實技術基礎。
歷史背景
1986年，鄧小平批準實施“863”計劃，計劃以載人飛船開始起步，最終建成中國的空間站。1992年，中國載人航天工程正式立項，并確定按照“三步走”的戰(zhàn)略實施。第一步，發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗性載人飛船工程，開展空間應用實驗；第二步，突破航天員出艙活動技術、空間飛行器交會對接技術，發(fā)射空間實驗室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應用問題；第三步，建造空間站，解決有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間應用問題。
從1999年到2002年，中國成功發(fā)射了神舟一號到神舟四號四艘無人飛船，掌握了飛船的安全返回、在軌生命保障系統(tǒng)等關鍵技術。2003年10月15日，中國第一艘載人飛船神舟五號成功發(fā)射，楊利偉成為進入太空的第一位中國人，標志著中國成為世界上第三個能夠獨立開展載人航天活動的國家。2005年10月，神舟六號帶著航天員費俊龍、聶海勝突破了多人多天太空飛行技術。2008年9月25日，神舟七號將翟志剛、劉伯明、景海鵬三名航天員送上太空，并成功實施了航天員首次出艙活動。2011年11月1日，神舟八號發(fā)射升空，與天宮一號進行了兩次空間無人自動交會對接，突破和掌握了自動交會對接技術。2012年6月16日，中國首次載人交會對接任務的神舟九號發(fā)射升空，航天員成功駕駛飛船與天宮一號目標飛行器對接，這標志著中國成為世界上第三個完整掌握空間交會對接技術的國家。2013年6月11日，神舟十號發(fā)射升空，航天員聶海勝、張曉光、王亞平在天宮一號開展了一系列空間科學實驗和技術試驗，并向全國青少年進行太空授課。
主要任務
為天宮二號在軌運營提供人員和物資天地往返運輸服務，進一步考核載人天地往返運輸系統(tǒng)的功能和性能，特別是空間站運行軌道的交會對接技術。與天宮二號空間實驗室對接后完成航天員中期駐留試驗，考核組合體對航天員生活、工作和健康的保障能力，以及航天員執(zhí)行飛行任務的能力。開展航天醫(yī)學、空間科學實驗和空間應用技術、在軌維修技術、空間站技術試驗以及科普活動。同時，組合體飛行期間，兩名航天員除正常工作和生活外，還要開展失重生理效應研究、人機協(xié)同在軌維修等一系列科學實驗和技術試驗；成功釋放伴隨衛(wèi)星，并對組合體進行近距離觀測與拍攝。
技術特點
結構組成
神舟十一號飛船身長9米，最大直徑2.8米，起飛質量8噸。與神舟十號飛船技術狀態(tài)基本一致，只在技術狀態(tài)上略有調整。神舟十一號由軌道艙、返回艙和推進艙三艙構成，軌道艙是航天員的生活艙，返回艙作為控制艙，推進艙則提供能源和動力。
神舟載人飛船結構
軌道艙
神舟飛船的軌道艙外形為圓柱形。為了使軌道艙在獨自飛行的階段可以獲得電力，軌道艙的兩側安裝了太陽電池翼。軌道艙尾部有4組小的推進發(fā)動機，每組4個，為飛船提供輔助推力和軌道艙分離后繼續(xù)保持軌道運動的能力；軌道艙一側靠近返回艙部分有一個圓形的艙門，為航天員進出軌道艙提供了通道。艙門的上面有軌道艙的觀察窗。軌道艙是飛船進入軌道后航天員工作、生活的場所。艙內除備有食物、飲水和大小便收集器等生活裝置外，還有空間應用和科學試驗用的儀器設備。
返回艙
神舟飛船的返回艙呈鐘形，有艙門與軌道艙相通。返回艙是飛船的指揮控制中心，內設可供3名航天員斜躺的座椅，供航天員起飛、上升和返回階段乘坐。座椅前下方是儀表板、手控操縱手柄和光學瞄準鏡等，顯示飛船上個系統(tǒng)機器設備的狀況。航天員通過這些儀表進行監(jiān)視，并在必要時控制飛船上系統(tǒng)機器設備的工作。軌道艙和返回艙均是密閉的艙段，內有環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)，確保艙內充滿一個大氣壓力的氧氮混合氣體，并將溫度和濕度調節(jié)到人體合適的范圍，確保航天員在整個飛行任務過程中的生命安全。另外，艙內還安裝了供著陸用的主、備兩具降落傘。飛船的返回艙側壁上開設了兩個圓形窗口，一個用于航天員觀測窗外的情景，另一個供航天員操作光學瞄準鏡觀測地面駕駛飛船。返回艙的底座是金屬架層密封結構，上面安裝了返回艙的儀器設備，該底座在返回艙返回地面進入大氣層時，保護返回艙不被炙熱的大氣燒毀。
推進艙
神舟飛船的推進艙又稱設備艙，它呈圓柱形，內部裝載推進系統(tǒng)的發(fā)動機和推進劑，為飛船提供調整姿態(tài)和軌道以及制動減速所需要的動力，還有電源、環(huán)境控制和通信等系統(tǒng)的部分設備。兩側各有一對太陽翼，太陽翼可以繞連接點轉動，這樣不管飛船怎樣運動，它始終可以保持最佳方向獲得最大電力。推進艙的尾部是飛船的推進系統(tǒng)。主推進系統(tǒng)由4個大型主發(fā)動機組成，它們在推進艙的底部正中。在推進艙側裙內四周分別布置了4對糾正姿態(tài)用的小推進器，在推進艙側裙外還有輔助用的小型推進器。
相關系統(tǒng)
電源系統(tǒng)
在神舟十一號飛船之前，神舟系列飛船太陽電池翼所使用的原材料主要依靠進口。神舟十一號使用的太陽翼是中國載人航天領域第一個全國產化材料制成的太陽翼，打破了以往太陽翼基板結構的高性能碳纖維材料依賴進口、受制于人的局面。
神舟十一號飛船在太空駐留30天，當神舟十一號飛船和天宮二號空間實驗室對接停靠后，部分設備將停止工作。屆時，整個飛船的負載將減小至40%，蓄電池在長期小負載情況下不斷充放電，產生記憶效應，一旦負載又增加回到額定負載，就會出現(xiàn)蓄電池供電能力不足的問題。為解決這一問題，中國航天科技集團第八研究院通過大量地面長期試驗，設計出一條和神舟十一號飛船工作狀態(tài)相匹配的充電曲線，用于保障蓄電池在太空正常工作。
神舟十一號飛船停靠期間比飛行期間需要的耗電量變小，但太陽電池翼發(fā)電功率不變，多余的功率會發(fā)熱，對太陽電池翼的部分材料產生影響。為避免這一情況出現(xiàn)，研制人員為太陽電池翼制定了在軌飛控控制預案，當其溫度升高時，可通過停轉和偏置的方式降溫。
運載火箭
神舟十一號由長征二號F遙十一火箭發(fā)射升空。長征二號F火箭是專門用于載人航天的二級運載火箭，從2011年中國載人航天工程二期——載人交會對接任務開始，長征二號F火箭衍生出兩種系列：“T”系列和“Y”系列。其中，“T”系列用于發(fā)射目標飛行器及空間實驗室，“Y”系列用于發(fā)射神舟飛船。火箭芯級直徑3.35米，助推器直徑2.25米，對于目標飛行器狀態(tài)整流罩直徑4.2米，對于載人飛船狀態(tài)整流罩直徑3.8米。長征二號F火箭“Y”系列是載人火箭，相比運貨的“T”系列火箭，最大的不同就是在火箭的頭頂安裝有逃逸塔，一旦宇航員有生命危險，逃逸塔就會啟動，帶著航天員逃生，為航天員生命安全更添一層保障。長征二號F遙十一火箭技術狀態(tài)以Y10火箭為基線，研制過程中共發(fā)生技術狀態(tài)更改60項，其中箭上39項、地面21項。為了讓航天員出行舒適、旅途愉快，研制人員解決了火箭飛行過程中低頻振動問題，同時為了讓地面控制系統(tǒng)更加直觀地準確判斷火箭的飛行姿態(tài)，首次采用了圖像測量技術。
發(fā)射場地
神舟十一號飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心位于甘肅省酒泉市東北210公里處巴丹吉林沙漠深處，是中國創(chuàng)建最早、規(guī)模最大的衛(wèi)星發(fā)射中心。這里地勢開闊平坦，人煙稀少，如遇緊急情況，可為航天員逃逸救生提供相對安全的保障。同時，作為中國最早組建的一個發(fā)射場，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心擁有完善的生活基礎設施、測控通信系統(tǒng)、技術保障系統(tǒng)、鐵路運輸、航空運輸?shù)然緱l件。
測控通信
寬波束中繼終端
為了更好的應對神舟十一號飛船在入軌、對接、返回等時段可能出現(xiàn)的姿態(tài)變化較大的情況，研制人員為神舟十一號飛船增加了寬波束中繼終端，寬波束中繼終端適應角更廣，能更好地應對飛船運行中的快速姿態(tài)變化，提升中繼鏈路的穩(wěn)定性。為保證寬波束中繼終端使用順暢北京空間信息中繼傳輸技術研究中心還對原有的數(shù)據(jù)傳輸和處理軟件進行了升級，專門設計了寬波束與窄波束同時使用、單獨使用及切換使用等多種自動化處置過程。
在神舟十一號飛船執(zhí)行任務過程中，飛船上的中繼終端要依靠天鏈一號與地面站建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路。通過這個數(shù)據(jù)傳輸鏈路，宇航員不僅可以與地面進行語音視頻通信、收發(fā)電子郵件，還可以收看電視節(jié)目，并與家人進行私密通話。同時，在飛船返回艙著陸時，天鏈一號能夠與搜救直升機機載中繼終端建立通信鏈路，把搜救直升機從起飛到完成搜救任務的全過程畫面實時傳回北京，為飛船主著陸場與北京中心之間提供圖像、話音傳輸服務。
參與神舟十一號和天宮二號交會對接的微波雷達系統(tǒng)包括微波雷達和微波應答機。其中，天宮二號上的微波應答機為第二代新研產品，比第一代產品體積更小、重量更輕、功耗更低，具有搜索空域更大、捕獲時間更短等特點。神舟十一號飛船上的微波雷達曾完成過天宮一號與神舟八號、神舟九號、神舟十號交會對接任務。在此次交會對接過程中，微波雷達精確給出了神舟十一號飛船與天宮二號間的相對距離、速度、角度、角速度等位置和姿態(tài)信息，并持續(xù)跟蹤目標直到交會對接任務結束。
保障系統(tǒng)
由于任務的需要，神舟十一號飛船在載人交會對接中要頻繁變軌，一旦飛船與地面失去聯(lián)系，地面指揮系統(tǒng)將無法為飛船計算準確的落點，因此中國航天科技集團公司五院為神舟十一號飛船設計了在軌自主應急返回的救生方案。如果飛船與地面失聯(lián)，由中國航天科技集團公司五院西安分院研制的儀表控制器應用軟件可以進行軌道預報，并通過神經網絡計算落點的控制參數(shù)，尋找落點的優(yōu)選方案，進而實現(xiàn)飛船的自主應急返回。
著陸搜救
神舟十一號返回艙在內蒙古自治區(qū)四子王旗阿木古郎大草原主著陸場著陸，這是中國載人航天史上首艘在冬季返回地面的載人飛船。冬季氣溫較低，搜救人員除自身要做好御寒措施，還要盡量避免寒冷天氣對航天員的影響。在返回艙著陸后，艙內溫度會降低，搜救隊員要在半小時內將航天員救援出來，以往在艙內進行的重力適應過程，這次也將轉移到氣溫稍高的直升機上進行。航天員出艙后，工作人員將會為他們穿上特制防寒服，添置保暖型睡袋和蓋毯。在本次任務中，航天員在太空失重時間長，返回后適應難度會相應加大，這就要求搜救工作時間要短，效率要高，尤其是醫(yī)監(jiān)醫(yī)護，要做到第一時間救援。在這次搜救任務中，搜救人員首次利用無人機進行搜索。在以往空中分隊的基礎上，新增無人機，從高到低形成固定翼飛機、無人機、直升機的多層次空中搜救力量，使得搜尋目標覆蓋范圍更廣，搜尋成功概率更高。在地面測控系統(tǒng)新增配了性能更優(yōu)的2套光學設備。新的光學設備能“看得更遠、看得更清”，從飛船返回開始，測控系統(tǒng)的光學設備即對其進行跟蹤拍攝。測控系統(tǒng)布設了多個光學設備，接力跟蹤拍攝，確保返回全程都有可靠影像。一些通信設備也進行了升級換代，信息化程度更高，傳輸帶寬更大、速率更快，無線傳輸更加穩(wěn)定。
技術變化
為滿足本次任務要求，調整了軌道控制策略和飛行程序，使神舟十一號飛船能夠適應本次任務交會對接軌道和返回軌道高度由343公里提高到393公里的要求；優(yōu)化調整了貨物裝載布局方案，進一步提高了這次飛行任務的隨行運輸能力。進一步提高安全性可靠性，新配備了寬波束中繼通信終端設備，顯著擴大了測控覆蓋范圍，提升了飛船姿態(tài)快速變化時的天地通信保障能力，從而提高了航天員的安全性和飛船的可靠性。為驗證未來航天技術，滿足未來空間站交會測量設備長壽命使用要求，對神舟十一號飛船的交會測量設備進行了升級換代。
飛行乘組
神舟十一號飛行乘組由航天員景海鵬和陳冬組成，景海鵬擔任指令長。景海鵬參加過神舟七號、神舟九號載人飛行任務，陳冬是首次參加載人飛行任務。在任務中，他們互為備份，他們均具備飛船駕駛、組合體管理、手動交會對接，以及故障情況下的應急處置能力。
神舟十一號航天員景海鵬、陳冬（從左往右）
景海鵬，男，1966年10月出生；2008年9月25日至27日執(zhí)行神舟七號載人飛行任務；2012年6月16日至29日執(zhí)行神舟九號載人飛行任務；2016年10月17日至11月18日執(zhí)行神舟十一號載人飛行任務，被授予“英雄航天員”稱號。
陳冬，男，1978年12月出生；2016年10月17日至11月18日執(zhí)行神舟十一號載人飛行任務，被授予“英雄航天員”稱號。2022年6月5日，執(zhí)行神舟十四號載人飛行任務。
任務經過
準備工作
2016年3月25日消息，中國航天科技集團公司一院211廠組織完成了用于發(fā)射神舟十一號飛船的長征二號F運載火箭的總裝質量驗收評審。至此，該火箭的總裝工作全部完成，正式轉入測試階段。6月，用于發(fā)射神舟十一號飛船的長二F火箭通過出廠測試質量驗收評審，測試結果滿足技術文件要求，標志著該火箭測試工作全部完成。8月3日，發(fā)射神舟十一號飛船的長征二號F遙十一火箭按流程完成出廠前所有研制工作，從北京啟程，經鐵路運輸，于6日安全運抵中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射場，開展發(fā)射場區(qū)總裝和測試工作。8月13日，神舟十一號飛船按流程完成出廠前所有研制工作，從北京空運至中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，開展發(fā)射場區(qū)總裝和測試工作。10月16日上午，執(zhí)行這次發(fā)射任務的長征二號F遙十一火箭將開始加注推進劑。10月17日凌晨4時20分許，神舟十一號航天員出征儀式在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心問天閣舉行。
發(fā)射升空
2016年10月17日7時30分，搭載神舟十一號飛船的長征二號F遙十一運載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，約575秒后，神舟十一號飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，順利將景海鵬、陳冬2名航天員送入太空。
神舟十一號發(fā)射過程
在軌活動
2016年10月19日3時31分，神舟十一號飛船經過多次變軌，在距地面393公里的近圓軌道與天宮二號實現(xiàn)自動交會對接，形成組合體。這是天宮二號自2016年9月15日發(fā)射入軌以來，首次與神舟飛船交會對接。10月19日6時32分，兩名航天員進駐天宮二號空間實驗室。10月20日，在北京航天飛行控制中心的控制下，天宮二號與神舟十一號組合體進行飛行期間首次軌道維持，降低了軌道高度，為后續(xù)任務做好準備；變軌成功后，北京飛控中心再次控制天宮二號和神舟十一號組合體調整姿態(tài)，由原先的倒飛狀態(tài)轉為正飛。11月3日，航天員景海鵬和陳冬首次以視頻連線的方式向公眾展示太空郵局天地通郵；兩位航天員展示了太空郵局的郵品，為信件加蓋郵戳，并現(xiàn)場朗讀了幾封公開信件。
返回著陸
2016年11月17日12時41分，神舟十一號飛船與天宮二號空間實驗室成功實施分離，航天員景海鵬、陳冬在天宮二號空間實驗室上工作生活30天，創(chuàng)造了中國航天員太空駐留時間的新紀錄。11月18日13時11分，北京航天飛行控制中心通過地面測控站向神舟十一號飛船發(fā)出返回指令，軌道艙與返回艙成功分離。此后，飛船返回制動發(fā)動機點火，返回艙與推進艙分離。11月18日13時59分，神舟十一號飛船返回艙在內蒙古中部四子王旗阿木古郎草原著陸點成功著陸，執(zhí)行飛行任務的航天員景海鵬、陳冬身體狀態(tài)良好，天宮二號與神舟十一號載人飛行任務取得圓滿成功。
主要成果
遠程會診
神舟十一號飛行乘組在軌期間通過天地遠程醫(yī)療會診系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了航天員和航天員支持室、遠程醫(yī)療會診中心、地面支持醫(yī)院四方聯(lián)動，打通了天地協(xié)同遠程醫(yī)療會診所需的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，驗證了中國首個天地遠程醫(yī)療會診系統(tǒng)，預示著中國航天員中長期在軌飛行醫(yī)學保障能力得到顯著提高。
交會對接
神舟十一號飛船成功入軌后，由北京航天飛行控制中心對其進行精確控制。與前幾次交會對接任務不同，此次交會對接時的軌道高度是393公里，比過去高了50公里。為了保證和天宮二號的順利交會對接，北京航天飛行控制中心對飛船進行了5次遠距離導引控制。首先，北京航天飛行控制中心要抬高飛船的近地點高度，之后對軌道面進行修正，然后再抬高遠地點的高度，最后還要進行軌道圓化和組合體修正。經過五次遠距離導引控制之后，飛船將到達天宮二號后下方52公里左右的位置，兩個航天器建立空空通信，轉入到自主控制段。
神舟十一號與天宮二號交會對接
2016年9月15日，天宮二號空間實驗室發(fā)射升空，進入預定軌道。10月16日，天宮二號調整至高度393公里的近圓交會對接軌道，做好交會對接準備。10月19日1時11分，神舟十一號載人飛船經過多次變軌，轉入自主控制狀態(tài)，以自主導引控制方式向天宮二號逐步靠近。3時24分，神舟十一號與天宮二號對接環(huán)接觸，在按程序順利完成一系列技術動作后，兩個飛行器建立剛性連接，形成組合體。3時31分，神舟十一號飛船與天宮二號空間實驗室自動交會對接成功，這是天宮二號自發(fā)射入軌以來，首次與神舟飛船交會對接。
太空實驗
神舟十一號飛行乘組在軌期間，在天宮二號進行了3個由香港中學生設計的實驗項目，分別是太空養(yǎng)蠶、水膜反應和雙擺實驗。在太空養(yǎng)蠶實驗中，6只蠶寶寶中5只順利吐絲結繭；科學家通過對比發(fā)現(xiàn)，太空蠶吐出的蠶絲在強度、剛度和韌度都優(yōu)于地面家蠶。同時，水膜反應實驗也順利生成了薄膜；雙擺實驗也完成了運動影像的攝制。
植物栽培
神舟十一號飛行乘組進入天宮二號的第二天，航天員景海鵬和陳冬開始種植生菜，這是中國首次在太空進行人工栽培蔬菜。栽培使用的基質是蛭石，這種礦物質不但吸水性好，而且比較輕便，便于攜帶升空。本次栽培的蔬菜不能用于食用，神舟十一號返回時航天員會把植物采樣帶回地面，進行生物安全性檢測。
太空郵局
此次神舟十一號飛船共攜帶51萬封家書，這些家書是由太空郵局和中國載人航天辦公室通過“家書載夢”活動面向全中國征集而來。共有來自中國1536所學校的51萬學生參與。2016年11月3日，在太空郵局成立五周年之際，航天員景海鵬和陳冬首次以視頻連線的方式向公眾展示太空郵局天地通郵。2016年12月2日，這51萬封家書由楊利偉交至中國郵政集團公司負責人手中，后續(xù)這些信件將被送到收信人手中。
獲得榮譽
2016年12月8月，中國航天科技集團公司天宮二號與神舟十一號載人飛行任務研制團隊獲得“影響中國”2016年度科技人物獎。
媒體評價
中國把兩名航天員送入太空并準備進入天宮二號，這是中國朝著到2022年建成、運行本國第一個空間站的雄心邁出的關鍵一步。——彭博社（美國）
文化產品
2016年10月17日，中國集郵總公司發(fā)行了天宮二號與神舟十一號載人飛行任務紀念系列郵品五款，分別是：神十一發(fā)射紀念封、天宮二號與神十一飛行任務航天員一套兩枚紀念套封、《天宮筑夢》神十一郵折、《天宮筑夢》航天員郵折和《天宮筑夢》郵冊。
2016年10月17日-11月20日，中國郵政集團公司濟南市分公司先后推出“神舟十一號載人飛船發(fā)射成功”、“神舟十一號載人飛船與天宮二號自動交會對接成功”和“天宮二號與神舟十一號載人飛行任務圓滿成功”紀念戳。
“天宮二號與神舟十一號載人飛行任務圓滿成功”紀念戳
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作者
