时隔3年，外太空再一次迎来了中国人的身影：景海鹏和陈冬。10月18日，在中国第一个空间实验室天宫二号在轨运行约一个月后，搭载这两位航天员的神舟十一号载人飞船，在酒泉卫星发射中心成功发射升空。
这是中国组织实施的第6次载人航天飞行，也是中国神舟飞船历史上飞行时间最长的一次。它将持续飞行33天，以验证航天员中期驻留、推进剂补加等技术——这些都是中国未来的空间站建成并运行的重要基础，其意义之重大可见一斑。
那么，与此前的神舟飞船相比，神舟十一号有何区别？它又将如何保障两位航天员的太空之旅？
飞得最久，却是排名最小的弟弟
神舟飞船，通俗地讲，就是一个天地之间的运输工具，它搭载的乘客就是中国航天员。从神舟十一号载人飞船的名字可以看出，它有10个“哥哥”。从“大哥”神舟一号到“老十”神舟十号，都完成了飞行任务并成功返回。
这十一个“弟兄”，都出自航天科技集团五院的研制人员之手。这些“弟兄”虽然数量众多、长相和结构功能也都相近，不过从一些细节来看，神舟十一号是目前这些弟兄里飞得最久，也是技术“最牛”、最优化的。
就这次任务来说，神舟十一号入轨后，将在两天内完成与天宫二号的自动交会对接、并形成组合体，航天员将进驻天宫二号，组合体将在轨飞行30天。加上此前单独飞行的两天，神舟十一号总共要飞行约33天。“这比此前神舟飞船的飞行时间都长，这对研制人员来说绝对是考验，但必须完成。”航天科技集团五院载人飞船系统总设计师张柏楠说，为了完成这一“时间最长”的任务，研制人员对飞船做了精心的设计和改进。
据张柏楠介绍，2013年神舟十号与天宫一号会面，搭载3名航天员在太空飞了15天，那时，研制人员记录下设备、物资等配备。研制人员在上次的基础上进行了精确计算，为神舟十一号及两位航天员乘客进行了设备配套的优化配置，比如，减少部分装备，带上更多的食品及饮用水等生活支持用品，以保证航天员在30天驻留期间使用。
之所以说神舟十一号是目前“神舟兄弟”里“最牛的”，也并非没有原因。航天科技集团五院载人飞船系统中继终端副主任设计师严琪说，神舟十一号第一次配置了宽波束中继子系统，这一系统让它比此前的神舟飞船有更高的安全性。比如，当神舟十一号飞到地面系统测控不到的位置时，这个系统能让它更容易被中继卫星找到，再通过中继卫星和地面测控系统的连接，可以保证神舟十一号跟地面之间的联系。
严琪说，受地球曲率的影响，载人航天器每绕地球飞行1圈，地面上的测控站平均跟踪时长为几分钟，而一颗中继卫星通常可以跟踪几十分钟。持续长时段的跟踪可以避免频繁切换信号，这在出现紧急状况时显得尤为重要。
飞得更安全，却源自一项“从未使用过”的技术
说到神舟飞船的安全性，就不得不提“制导、导航与控制分系统”，即GNC分系统。航天科技集团五院载人飞船系统GNC分系统指挥罗谷清表示，这一系统是整个载人航天工程最关键、最复杂、规模最大、最难的系统之一，负责飞行器从发射到太空互动、再到返回地球的全部飞行控制任务，直接关系着航天员的生命安全和飞行任务的成败，更是中国未来空间站建设的必要技术之一。
在这个系统里，包含着一项低调的技术——一项在神舟九号之前就一直存在、却从未使用过、也不希望用到的技术，那就是“手动控制系统”。据航天科技集团五院专家说，手动控制系统是载人航天器区别于其他航天器的最重要标志之一，是航天员生命安全的最后保障，所以，手控系统的研制和自控系统是同时启动的。换句话说，神舟飞船从出生就是“手自一体”的。尽管手控系统至今没有应急使用过，但罗谷清所在的研制团队却深信，万一自动控制出现严重故障，手控系统一定能出色完成控制任务，将航天员安全送回地面。
如今，中国已经具备自主研制的GNC系统，其中还有一些“中国独有”的设计，如把成熟卫星救命技术应用到飞船的手控中——当飞船姿态失控时，航天员只需要操作几个按钮就可以建立正常姿态，从而保证飞船和航天员的安全。航天科技集团五院载人飞船系统GNC分系统测试指挥李志宇说，这是世界上最先进的联盟号飞船也不具备的功能。
从“神五”到“神十”，GNC系统成功护佑了10名航天员、12人次的飞行，李志宇说，看到一艘艘飞船成功绕飞，圈外人可能会被GNC系统“举重若轻”的表现“欺骗”，误以为“GNC已经足够成熟了”，但他表示，GNC系统的研制人员从来没有、也不会这么想。李志宇说，面对中国人自己的空间站建设，他所在的五院502所信心十足：“发展中国的空间站，GNC系统要再上新高度。”
飞得最高，却也遭受着前所未有的炙烤和寒冻
和此前的神舟飞船不同，神舟十一号的轨道高度从343公里提高到了393公里。这是为了验证空间站的相关技术，因为中国未来的空间站就将待在这一高度。新的轨道高度，带来了新的挑战。
罗谷清说，在393公里高的轨道空间，空气非常稀薄，接近真空，而且近似于一个温度低至－269℃的超大黑腔，太阳、行星等分散其中。在这种环境下，飞船将受到太阳的辐射、地球大气的反照，还有可能受到许多游离在空间的高能粒子的影响。
航天科技集团五院总体部的专家表示，在这种环境下，一旦神舟十一号偏航飞行，很可能就会导致返回舱温度过低，引起设备结露，从而影响使用；也有可能引起推进舱贮箱和发动机温度升高，超过温度上限，致使设备无法正常工作。为此，五院总体部的研制人员对神舟十一号的返回舱和推进舱进行了热控设计改进，以抵御太空的炙烤和寒冻。毕竟，神舟十一号是两名航天员的专属“交通工具”，它的“健康”至关重要。
航天人把这个热控分系统比作飞船的多变“外衣”：天冷时，能保暖；太阳照射时，能防晒；同时还能隔离灰尘、雾霾等对皮肤有害的因素，“十分好用”。不过，这身“外衣”做起来并不容易，它需要结合飞船的结构特点以及各个舱体的功能特点进行“量体剪裁”。
神舟飞船由轨道舱、返回舱和推进舱这三个舱段构成。以返回舱为例，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，不仅能提高外热流吸收能力，还能降低红外辐射能力。
轨道舱则是航天员生活和工作的主要空间，五院总体部专家表示，安装在轨道舱内的设备发热量不大，所以，研制人员为轨道舱设计了一套由多层隔热材料组件构成的“外衣”，厚度约为两厘米。这套为轨道舱准备的“外衣”可不像普通的棉服或羽绒服，它能高效地隔离空间环境与轨道舱舱壁之间的换热量，极大地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。
最后是推进舱。这个非密封的舱段中密集地布置了多种设备，因此对散热的要求很高。比如，在推进舱的底部有大推力发动机，五院总体部的专家表示，发动机点火后将产生高温。为此，这一区域设计了多层隔热材料。但与轨道舱的不同之处在于，这里是高温多层隔热材料，能够隔离的最高温达900℃。也因此，研制人员称推进舱的“外衣”为“高温隔热衣”。在太空遨游的这33天，神舟十一号将始终穿着这身“外衣”。
张柏楠说，在完成30天中期驻留任务后，神舟十一号与天宫二号分离，并将在一天内返回内蒙古主着陆场，到那时候，这身“外衣”的使命就结束了。而使命完成的标志就是，航天员安全返回地球。
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