揭秘神舟十一号“黑科技”

神舟十一号载人飞船。视觉中国供图

10月17日清晨，神舟十一号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。这是我国组织实施的第6次载人航天飞行，也是改进型神舟载人飞船和改进型长征二号F运载火箭组成的载人天地往返运输系统第二次应用性飞行。那么，神舟十一号作为改进型的神舟载人飞船，究竟有哪些改进之处?又有什么“黑科技”?中国青年报·中青在线记者采访相关专家进行揭秘。

太阳翼结构首次中国造

细心的人可能会留意到，在每次载人飞行任务宣布成功时，都会提到这样一句话：飞船准确进入轨道，太阳帆板展开正常，航天员状态良好。

这其中的“太阳帆板展开正常”至关重要。它意味着，飞船能够采用太阳能供给能量，此后才能逐步启动有效载荷。

和此前神舟飞船所带的太阳能帆板不同，神舟十一号的太阳能帆板是第一次采用国产太阳翼结构。

这一结构由航天科技集团公司五院508所研制。根据该所的说法，此次，神舟十一号太阳翼连接架百分之百国产化，基板国产化率达93%，说明该所复合材料专业能力，达到了国内同类复合材料产品的国产化率最高水平。

事实上，这家科研单位之所以能做出这一产品来，还是“被逼出来”的。

根据五院专家的说法，神舟十一号飞船按照原来设计方案一直进展顺利，但到了2014年4月，这一方案遭遇了“进口碳纤维等原材料受限”的问题。怎么办?换方案的可能性不大。研制人员下定决心，使用国产原材料把太阳翼做出来。

根据五院专家的介绍，在研制过程中，五院508所围绕国产碳纤维、铝蜂窝的材料特性开展了工艺技术攻关。针对国产碳纤维工艺性较差、易损伤的特点，研制人员确立了适用于国产碳纤维的一整套工艺方案，研制出的碳纤维零件的外观质量、外形尺寸、内部质量和力学性能等均满足设计指标要求。

针对国产铝蜂窝芯外形尺寸较小的现况，研制人员则在短时间内突破了大尺寸、高性能铝蜂窝芯生产的技术瓶颈，快速实现了国产蜂窝芯在基板中的无拼接应用。

不过，一个绕不开的问题是，随着国产化材料的应用，太阳翼基板和连接架的结构力学特性发生了变化，在同样的力学环境下，连接架局部的受力情况有所改变。对此，研制人员又针对结构的变化改进工艺方法，降低了产品的缺陷率和不合格品发生率。

如今，神舟十一号飞船的正常入轨、太阳翼帆板顺利展开，也意味着国产太阳翼结构首次经过了在轨验证。

太空也有App

在人们的电脑和手机中，一款好的软件和App可能会极大地提高工作效率。神舟十一号飞船上也有这样的App——一款由航天科技集团公司五院西安分院研制的飞船上的仪表控制器应用软件。

这款App，不仅汇集了神舟十一号飞船14个分系统的所有数据，而且能够显示与飞船和航天员相关的54幅页面图，还能够为飞船的自主应急返回寻找最佳的落点。

根据五院专家的说法，有了这样一款智能的太空App，航天员就可以一目了然地掌握自己和神舟飞船的所有情况。

开发这款App的西安分院研究员张赤萍，被称作“神键手”。据她介绍，在航天员所使用的仪表下方，有一排分别标着姿态综显、地图环控、计划热控、推进等一系列的按钮。航天员会根据飞行任务的需要选择相应的画面来显示。

在神舟十一号飞船上，共有14个分系统，当飞船各个分系统开始工作的时候，所产生的数据会汇集到数管分系统。张赤萍说，这时，太空App就开始对数据进行汇总，并转换为航天员可以直观识别和操作的内容，最终在仪表上显示出来。

至此，航天员就可以通过太空App时刻直观地掌握飞船各个系统的工作状态。

吴华军是这款App的另一个“神键手”，他说，这样的设计更符合人机工效学原理，提高了航天员的工作效率，减轻了航天员的负担。在未来的空间任务中，他们还将根据需要适当开发具有部分娱乐功能的界面，以便缓解航天员的精神压力。

飞船“小门神”

在执行这次神舟十一号、天宫二号任务过程中，航天员要在太空飞行30多天，其间要经历多次穿舱活动，都需要打开和关闭舱门;航天员在舱内时，维持其正常生活的气体不能泄漏，舱门是否密封良好具有决定性作用，因此精准快速检测舱门的密封性至关重要。

根据五院专家的说法，早期的飞船采用整舱加压，通过监测舱压的变化来检测舱门的密封性。这种方法准确、可靠，但耗时较长，对于早期无人飞船任务来说影响不大。

但对载人飞船分秒必争的航天员空间试验任务来说，却会浪费大量时间，因此迫切需要改进检测手段，缩短检测时间。

舱门快速检漏仪就是在这一背景下研制的，实现了对舱门和对接面的快速、准确检漏，填补国内在该领域的空白。也因此，这个由航天科技集团公司五院510所研发的设备，被称作飞船“小门神”。

五院的专家表示，“小门神”已成为载人航天飞行器的“标配”设备。其原理很简单，当舱门关闭后，门体上的两道密封圈与门框之间会形成一个小空间，这时，“小门神”利用了舱门的特有结构，向小空间内充入一定量的检测气体，通过监测小空间内压力的变化，来判断舱门的密封情况。

如果发生泄漏，舱门快速检漏仪会立刻发出报警指示。形象地说，它就像个卫士一样，告知“家”的主人——航天员：“门没有关好，存在危险，您暂时不能入住。”航天员对舱门进行处理，经过再次检漏合格后，才能顺利入住舱内。

根据中国载人航天工程办公室的说法，到2020年前后，中国将在太空中建成自己的空间站。在五院的专家看来，“小门神”舱门快速检漏仪在载人飞船上的成功应用，将为空间站等后续航天器舱门和各种对接密封面检测积累经验。

编辑：贺垠皓 审编：沫禹