[科普中国]-神舟十一号的核心任务和意义都在这里了

北京时间2016年9月15日22时04分09秒，搭载着天宫二号空间实验室的长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心正式点火升空。天宫二号的成功发射，标志着我国拥有了真正意义上的空间实验室，但是，这仅仅是我国空间站计划的开端，神舟十一号的发射将迈出关键性的第二步。据悉，神舟十一号将与天宫二号形成组合体，搭载两名宇航员，完成我国迄今为止时间最长的30天载人飞行。
那么，即将开启我国航天新纪元的神舟十一号都承担着哪些核心任务？又面临着哪些挑战和风险？它的成功发射对于中国航天事业的发展又有怎样深远的意义？更多关于神舟十一号的专业解读，我们邀请到了北京航空航天大学航天制导导航与控制系王新龙教授。

图1 北京航空航天大学航天制导导航与控制系教授王新龙

神舟十一号上的“2+2”
此次神舟十一号升空，搭载了两名宇航员，并且承担着两项核心任务。那么问题来了，我国载人飞船的设计最多可以承载三人，为什么神舟十一号此次只载两人上太空？它承担的两项核心任务又是什么呢？
王新龙解释说，航天员将乘载神舟十一号飞船与天宫二号对接后，将在天空二号驻留30天，加上独立飞行的3天，总飞行时间从神舟十号的15天增加到33天，这将是我国持续时间最长的一次载人飞行任务。神舟十一号飞船原本就是为天宫一号神舟十号飞船准备的备份飞行器，虽然我国载人飞船设计为最多承载三个人，但由于受生命保障系统能力限制，为延长航天员在太空驻留时间，只能减少人数，所以这次神舟十一号只搭载两名航天员。关于神舟十一号此次飞行承担的两项核心任务，王新龙介绍说，首先，神舟十一号将与天宫二号实现对接，为我国更好地掌握空间交会对接技术奠定基础。第二，也是非常重要的一项任务——向天宫二号“送人”，宇航员将进行为中国空间站提供再生生命保障技术的实验，为实现维持人类长期居住的环境做准备。

图2 神舟十一号概念图

精准对接天宫二号
天宫二号空间实验室的成功发射，预示着我国载人航天工程进入了新的阶段，而神舟十一号的发射将再次推动我国空间站计划的进程。王新龙介绍说，此次神舟十一号的两大核心任务之一就是实现与天宫二号的对接，而要想实现二者的精确对接，主要难点都集中在飞控技术上。王新龙解释说，此次神舟十一号的飞控技术面临着五大全新挑战：
首先是中长期定轨预报精度要求高。神舟十一号飞船将与天宫二号在距离地面393公里的太空轨道进行交会对接，而这也是未来中国空间站运行的轨道高度，这比之前的轨道提高了几十公里。第二是对接轨道远导控制策略设计难度比较大，三是短弧段快速测定轨要求高，四是返回前快速轨道的控制，五是伴星飞越观测及驻留轨道控制。王新龙表示，天宫二号和神舟十一号的交会对接原理，概括起来，就是要做到三个必须：必须找得到，必须对得准，必须飞得稳。
天宫二号和神舟十一号的空间交会对接是搭建“太空之家”的重要一步，其间，两者从相距150米到最终完成对接的阶段技术难度最大、风险最高。在此次任务中，全新升级的“对接天眼”——光学成像敏感器(CRDS)的使用，与在天宫一号上运用的第一代产品相比，升级版的光学成像敏感器(CRDS)也实现了诸多技术突破。
除了技术挑战之外，北京飞控中心还面临很多潜在风险：航天员在轨飞行长达33天，要求地面飞控人员长时间值守，飞控软硬件系统高强度不间断工作，同时也是对各类应急情况下系统综合保障能力的严格考验。

图3 火箭发射现场图

空间站的前奏
王新龙介绍说，此次神舟十一号升空搭乘两名航天员，与天宫二号形成组合体，重点开展人在太空的中期驻留试验，而这次任务的主要目的是对改进型载人飞船功能做进一步验证，为后续我国空间站的建设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。
那么我国的空间站计划又是怎样的呢？
王新龙表示，目前，我国载人航天各项工作正按计划开展。继天宫二号、神舟十一号之后，接下来我国还将用长征七号运载火箭发射天舟一号货运飞船，与天宫二号对接，开展推进剂补加等相关试验；2018年前后发射试验性核心舱；2022 年前后将研制并发射基本模块为20吨级舱段的组合空间站。

图4 中国空间站构想图

随着神舟十一号载人飞船的成功发射，新一代运载火箭“长征五号”也即将升空，广袤的太空将会出现更多、更活跃的中国身影。航天六十年，奋斗一甲子，自力更生、自强不息的中国航天人见证着我国航天事业的每一步腾飞与跨越，一系列的航天“大戏”承载着中华民族的梦想，将在深邃的宇宙太空飞得更高更远。