专题09 神舟飞船中的多轨道问题【聚焦前沿】神舟飞船中的物理（高中版）

专题09神舟飞船中的多轨道问题 神舟十一成功变轨 “神舟”到底“神”在哪儿？ 新华社甘肃酒泉10月17日电　10月17日7时30分，神舟十一号载人飞船搭载着航天员景海鹏和陈冬飞向浩瀚宇宙，将与等候在太空的天宫二号空间实验室进行交会对接。 神舟十一号本次飞行有哪些特点？“神舟”到底“神”在何处？对此，相关专家向记者讲述了与神舟十一号相关的11个细节。 细节一：飞得更高——393公里轨道高度的对接与运行 神舟十一号充分继承了神舟十号的技术状态，同时为了适应本次任务要求而进行了多项技术改进。 “为满足本次任务要求，调整了轨道控制策略和飞行程序，使神舟十一号飞船能够适应本次任务交会对接轨道和返回轨道高度由343公里提高到393公里的要求。”中国载人航天工程办公室副主任武平说。 神舟十号与天宫一号对接时，轨道高度是343公里。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，为何要高出50公里？航天科技集团五院GNC分系统指挥罗谷清说，主要是为了我国载人航天“三步走”发展战略的第三步——建造空间站做准备，因为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。 细节二：时间更长——33天的太空旅程 神舟十一号入轨后经过两天独立飞行，完成与天宫二号自动对接形成组合体，完成组合体30天中期驻留任务后，与天宫二号分离，在一天内返回内蒙古主着陆场，神舟十一号任务结束。在太空时间长，如何保障航天员太空工作生活和执行任务的能力，怎样提高飞船的可靠性？ 神舟十一号的技术改进，很重要的一个创新亮点，是新配备了宽波束中继通信终端设备。 “为进一步提高安全性可靠性，新配备了宽波束中继通信终端设备，显著扩大了测控覆盖范围，提升了飞船姿态快速变化时的天地通信保障能力，从而提高了航天员的安全性和飞船的可靠性。”武平说。 细节三：升级光学成像敏感器——完成高难度“太空之吻” “为验证未来航天技术，满足未来空间站交会测量设备长寿命使用要求，对神舟十一号的交会测量设备进行了升级换代。”武平说。 天宫二号和神舟十一号的交会对接，是搭建太空之家的重要一步，尤其是两者从相距120米到最终完成对接的阶段，难度最大、风险最高。为了让它们能在以8倍于子弹的速度下毫厘不差地对接在一起，技术人员对光学成像敏感器实现了升级。 神舟十一号交会对接光学成像敏感器主任设计师龚德铸说，太空中阳光照射强度是地球上的三到五倍，很容易“亮瞎”飞行器的“双眼”，就像开车时被对面来车晃了大灯，需要一段时间才能恢复视力，因此以往交会对接要选择光线合适的时机进行。 与天宫一号上运用的一代产品相比，升级版敏感器的太阳杂光抑制能力、识别目标敏感度均大幅提升，即使被晃了眼，视力恢复时间也能从原来的十秒缩短到几百毫秒。由此，神舟十一号和天宫二号可以实现准全天候实时对接，可保障航天器突发维修补给或航天员应急救生。 细节四：首次考核航天员中期驻留能力 “此次任务目的是进一步对改进型载人飞船功能进行全面验证，为后续载人任务提供重要的技术支撑。此外，通过多项在轨试验，将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。”神舟十一号飞船总设计师张柏楠说。 在此次空间实验室任务中，对接轨道和返回轨道高度比以前增加了50公里，神舟十一号任务将首次考核验证空间站阶段的交会对接和载人飞船返回技术，还将首次考核航天员中期驻留能力，通过验证航天员驻留能力，为航天员空间站阶段长期在轨考核奠定基础。 细节五：照明设备点亮“飞天之路” 神舟十一号在浩瀚的宇宙遨游过程中，会周期性地经过地球阴影区，此时会经历很长时间的黑暗，影响在轨任务的顺利完成。飞船舱内照明设备和交会对接照明设备，不仅为航天员提供了舱内工作、生活照明，还为载人飞船与空间实验室在阴影区的交会对接提供了摄像辅助照明。 “在太空，如果直接采用生活中常用的白炽灯、节能灯，估计在飞船上还没用几天就熄火了。飞船上究竟采用了什么光源？神舟十一号飞船舱内照明设备（近距离泛光照明）和交会对接照明设备（远距离投光照明）使用LED光源，也就是固态照明光源。”承担这一设备研制任务的航天科技集团五院510所产品主管设计师杨军说。 他指出，载人飞船有了舱内照明设备和交会对接照明设备后，当飞船进入地球阴影区时，航天员在舱内仍然可以正确判读仪表，手动操作各种开关，再也不会误打误撞了，飞船与空间实验室交会对接也多了一份成功的保障。 细节六：热控系统为“太空之家”保驾护航 “神舟十一号在太空中飞行，最关键的是航天员安危。”航天科技集团五院神舟十一号发射场热控分系统负责人付杨说，确保航天员在太空中的生活舒适安全，须为航天员营造一个类似于地面一样的“家”——有适宜人类生存生活的温度、氧气等，而这要靠热控分系统和环控生保系统来提供：热控分系统的作用是使飞船内保持一定的温度