楊璐茜（北京空間科技信息研究所）

天宮－2和神舟－11載人飛行任務(wù)圓滿成功

Tiangong-2 & Shenzhou-11 Mission: a Complete Success

楊璐茜（北京空間科技信息研究所）

2016年10月17日07∶30，神舟－11載人飛船升空，順利將景海鵬、陳冬2名航天員送入太空。10月19日，神舟－11與9月15日先期入軌的天宮－2空間實(shí)驗(yàn)室交會(huì)對(duì)接，航天員進(jìn)入天宮－2生活和工作。

神舟－11任務(wù)是中國第6次載人航天飛行任務(wù)，總飛行時(shí)間33天，是中國目前為止持續(xù)時(shí)間最長的一次載人飛行任務(wù)。此次任務(wù)的主要目的：一是為天宮－2空間實(shí)驗(yàn)室在軌運(yùn)行提供人員和物資天地往返運(yùn)輸服務(wù)，考核驗(yàn)證空間站運(yùn)行軌道的交會(huì)對(duì)接和載人飛船返回技術(shù)；二是與天宮－2空間實(shí)驗(yàn)室對(duì)接形成組合體，進(jìn)行航天員中期駐留，考核組合體對(duì)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(wù)的能力。

11月18日13∶59，神舟－11返回艙在內(nèi)蒙古中部成功著陸，執(zhí)行飛行任務(wù)的航天員景海鵬、陳冬身體狀態(tài)良好，天宮－2和神舟－11載人飛行任務(wù)獲得圓滿成功。

1 交會(huì)對(duì)接

10月19日03：31，神舟－11飛船與在軌飛行一個(gè)多月的天宮－2自動(dòng)交會(huì)對(duì)接成功。航天員景海鵬、陳冬順利入駐天宮－2，并按計(jì)劃開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

神舟－11飛船入軌后，歷經(jīng)5次變軌，達(dá)到與天宮－2相同的393km高的軌道，之后，飛船進(jìn)行了4次停泊，離“天宮”越來越近。捕獲、緩沖、拉近、鎖緊，神舟－11與天宮－2最終成功實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。同時(shí)，此次交會(huì)對(duì)接首次模擬了未來空間站交會(huì)對(duì)接方式，即載人飛船利用自身機(jī)動(dòng)能力去追蹤空間站。

2 打通天地遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診鏈路

10月19日16：00，神舟－11載人飛行任務(wù)中的兩名航天員景海鵬、陳冬通過天地遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了航天員和航天員支持室、遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診中心、地面支持醫(yī)院的“四方聯(lián)動(dòng)”，打通了天地協(xié)同遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診所需的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，驗(yàn)證了我國首個(gè)天地遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診系統(tǒng)。

遠(yuǎn)程醫(yī)療天地協(xié)同會(huì)診的驗(yàn)證流程主要包括三方面，首先是進(jìn)行視頻的驗(yàn)證，航天員在“天宮”的圖像傳到北京飛行控制中心的航天員支持室，然后傳到遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診中心，通過遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診中心再傳到支持醫(yī)院。第二是主要驗(yàn)證數(shù)據(jù)的傳輸能力，包括航天員在軌的常規(guī)醫(yī)學(xué)檢查數(shù)據(jù)，比如心電圖、體溫、血壓等這些數(shù)據(jù)，還有無創(chuàng)心功能等數(shù)據(jù)的傳輸驗(yàn)證。第三是通話會(huì)診，與航天員要有一個(gè)互動(dòng)，通過語言實(shí)現(xiàn)四方互動(dòng)。

實(shí)施這個(gè)項(xiàng)目的主要目的是在將來空間站任務(wù)的中長期飛行中，航天員在軌有可能發(fā)生一些比較復(fù)雜的、臨床性的病癥難以診斷，為處置這些問題提供一種有效的地面支持手段，確保航天員能夠在軌把這些問題及時(shí)地處置掉，保證飛行能夠正常進(jìn)行，不至于因?yàn)榧膊栴}而提前返回。

3 釋放伴隨衛(wèi)星

10月23日07：31，天宮－2在太空中成功釋放了一顆搭載的伴隨衛(wèi)星。天宮－2伴隨衛(wèi)星質(zhì)量約47kg，尺寸相當(dāng)于一臺(tái)打印機(jī)大小，具備高效軌道控制、靈活姿態(tài)指向、智能任務(wù)序列處理和天地測(cè)控通信高速數(shù)傳的能力，上面裝載了一臺(tái)紅外相機(jī)和一臺(tái)2500萬像素的可見光相機(jī)。它的任務(wù)目標(biāo)是為天宮－2和神舟－11組合體進(jìn)行拍照，觀察其運(yùn)行的狀況。同時(shí)進(jìn)一步驗(yàn)證了小衛(wèi)星的在軌釋放、駐留和伴飛的技術(shù)，也進(jìn)行微小衛(wèi)星自身的新技術(shù)試驗(yàn)和驗(yàn)證。

伴隨衛(wèi)星

伴隨衛(wèi)星拍攝的組合體可見光圖像

10月24日，天宮－2與神舟－11組合體首批紅外相機(jī)圖像傳回地面。10月25日，另一臺(tái)可見光相機(jī)也傳回了圖像。

4 天地通話

11月9日，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習(xí)近平來到中國載人航天工程指揮中心，同景海鵬、陳冬通話。

通話前，景海鵬、陳冬開展了機(jī)械臂人機(jī)協(xié)同在軌維修技術(shù)試驗(yàn)。航天員精準(zhǔn)完成一連串試驗(yàn)動(dòng)作：手控機(jī)械臂移至預(yù)定位置、機(jī)械手和機(jī)械臂開始動(dòng)作、機(jī)械臂復(fù)位、數(shù)據(jù)手套狀態(tài)恢復(fù)……

人機(jī)協(xié)同在軌維修技術(shù)試驗(yàn)為世界首次，在軌開展用電動(dòng)工具擰螺釘、拆除隔熱材料等模擬拆卸設(shè)備的動(dòng)作，通過探索人機(jī)協(xié)同作業(yè)模式，為空間機(jī)器人在軌服務(wù)積累經(jīng)驗(yàn)。

中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習(xí)近平同天宮－2里的景海鵬、陳冬通話

5 太空中的生活

在本次任務(wù)的飲食供應(yīng)方面，按照逐步向空間站任務(wù)食譜周期過渡的設(shè)計(jì)思路，豐富食品種類和品種，延長食譜周期，兼顧個(gè)性化特點(diǎn)，進(jìn)一步提高了食譜的感官接受性。本次飛行任務(wù)，食譜周期由原先的4天延長至5天1個(gè)食譜周期，配置的航天食品達(dá)100余種，其中還有幾種歐洲航天局（ESA）提供的歐洲食品，為空間站任務(wù)未來可能的國際合作飛行奠定基礎(chǔ)。在食譜框架設(shè)計(jì)方面，充分考慮了營養(yǎng)搭配，并注意與飛行不同時(shí)段航天員生理反應(yīng)和飛行任務(wù)負(fù)荷相匹配。

為適應(yīng)飛行時(shí)間延長和工作種類的豐富，還新采取了“以周為單位”的6+1的工作制度，即每工作6天，休整1天，這也是空間站任務(wù)擬執(zhí)行的作息制度；還進(jìn)一步根據(jù)在軌工作需求，豐富了服裝類型；按照航天員的個(gè)人需求配置個(gè)性化、多樣化的休閑用品和資料，滿足航天員個(gè)體的在軌休閑娛樂需求，也為駐留時(shí)間延長心理健康保障提供了有力措施。

同時(shí)，通過這次任務(wù)，在軌驗(yàn)證了長期在駐留保障的三大技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)和新的技術(shù)。比如，在本次任務(wù)中，航天員首次在軌實(shí)現(xiàn)了利用跑臺(tái)進(jìn)行跑步的鍛煉，驗(yàn)證了未來空間站航天員在軌跑步的方案。這些也是為將來跑臺(tái)的研制和我們未來在軌的長期飛行跑臺(tái)鍛煉方案的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

6 豐富的在軌實(shí)驗(yàn)/試驗(yàn)和科普活動(dòng)

太空養(yǎng)蠶

此次太空飛行任務(wù)中，有6只可愛的“蠶寶寶”和航天員們一起進(jìn)駐天宮，他們是科學(xué)家培育改良的品種“秋豐白玉”?！疤震B(yǎng)蠶”是這次飛行任務(wù)中一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)，這也是從“香港中學(xué)生太空搭載實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)比賽”70多個(gè)實(shí)驗(yàn)中脫穎而出的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目。入圍的6只蠶寶寶中，有5只已經(jīng)吐絲結(jié)繭，它們已被放到冷藏箱，和航天員們一起返回地球。

蠶寶寶穿特制“航天服”進(jìn)入太空

景海鵬在天宮－2中“遛”蠶寶寶

另外2個(gè)來自“香港中學(xué)生太空搭載實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)比賽”的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目—“水膜反應(yīng)”和“雙擺實(shí)驗(yàn)”，都取得很好的效果?！八し磻?yīng)”實(shí)驗(yàn)順利生成了薄膜；“雙擺實(shí)驗(yàn)”完成了相關(guān)的運(yùn)動(dòng)影像的攝制。

太空種植

此次在軌共做了27天的植物實(shí)驗(yàn)，從第一天植物裝置的組裝，到澆水、在軌播種、鋪地膜，所有的程序都由航天員親自完成。這次是我國首次在太空人工栽培蔬菜。通過此次實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了航天員在軌進(jìn)行組裝裝置、播種、間苗、補(bǔ)水等一系列栽培技術(shù)。

腦機(jī)交互實(shí)驗(yàn)

生菜種植栽培裝置（上）和太空種植的生菜（下）

腦機(jī)交互是采集被試者的腦電，提取特征，識(shí)別命令，進(jìn)行控制。這是國際上首次在軌進(jìn)行腦機(jī)交互技術(shù)空間適應(yīng)性測(cè)試。

腦機(jī)交互將是未來人機(jī)交互的最高形態(tài)。航天員在太空環(huán)境完成復(fù)雜作業(yè)任務(wù)會(huì)受到極大的限制，腦機(jī)交互可以不依賴外周神經(jīng)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，將航天員的思維活動(dòng)轉(zhuǎn)化為操作指令，同時(shí)又能監(jiān)測(cè)航天員的腦力負(fù)荷等神經(jīng)功能狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互適應(yīng)，減輕作業(yè)負(fù)荷，是最為理想的人機(jī)交互方式。而太空腦機(jī)交互實(shí)驗(yàn)，就是對(duì)這一技術(shù)在軌適用性的最為關(guān)鍵的驗(yàn)證。

天地聯(lián)講科普課

在駐留在天宮－2空間實(shí)驗(yàn)室期間，景海鵬、陳冬與地面上的航天員王亞平一起為全國青少年小朋友錄制了一堂“太空科普課”，這也是世界航天史上第一堂“天地聯(lián)講科普課”。

航天員在太空展示太空郵局紀(jì)念品（左）和共青團(tuán)中央中國青年志愿者旗幟（右）

科普課的主題是“太空一日”。3位航天員分別在太空和地面向觀眾介紹在太空中工作和生活的一天。景海鵬和陳冬回答了小朋友們的問題，并表演了在失重環(huán)境下遠(yuǎn)程喂投食物、打太極拳、倒立等高難度動(dòng)作。

此外，航天員在太空還進(jìn)行了太空郵局紀(jì)念品展示、共青團(tuán)中央中國青年志愿者旗幟展示以及家書載夢(mèng)等頗具意義的科普展示活動(dòng)。

7 “神舟”告別“天宮”

11月17日，景海鵬和陳冬進(jìn)行撤離天宮－2的準(zhǔn)備工作。組合體分離前，航天員在地面科技人員的配合下，為返回做了三方面的工作：一是在軌產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的回收；二是艙內(nèi)環(huán)境的清理；三是離開天宮－2之前進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置。

數(shù)據(jù)收集和樣本回收，包括在天宮－2上做的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、在太空栽培的生菜、結(jié)繭的蠶，以及航天員在太空中采集的尿液、唾液等樣品，這些要放到神舟-11返回艙里帶回地面。

艙內(nèi)環(huán)境整理，包括航天員帶過去的生活用品、實(shí)驗(yàn)用品和鍛煉用的自行車，有些要帶回地球，有些東西就留在了天宮－2中。

殘余食品垃圾、衛(wèi)生用品垃圾以及實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的一些垃圾，都要放入壓縮袋，打包放到軌道艙里，然后隨軌道艙墜入大氣層銷毀。

之后二人返回到飛船，進(jìn)入到返回艙。2個(gè)航天器分離后，神舟－11飛船首先撤離至120m停泊點(diǎn)保持位置，狀態(tài)確認(rèn)正常后，在地面指令控制下逐漸遠(yuǎn)離天宮－2空間實(shí)驗(yàn)室。

8 成功著陸

11月18日13：59，神舟－11飛船返回艙在內(nèi)蒙古中部成功著陸，執(zhí)行飛行任務(wù)的航天員景海鵬、陳冬身體狀態(tài)良好。

此次天宮－2和神舟－11載人飛行任務(wù)的圓滿成功，標(biāo)志著我國載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室階段任務(wù)取得具有決定性意義的重要成果，為后續(xù)空間站建造運(yùn)營奠定了更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。