“神舟八號”載人飛船采用三艙形結構,由軌道艙、返回艙、推進艙組成。整船全長8984毫米,底部最大直徑2800毫米。船上設備共628件,起飛質量8130千克。與“神舟七號”相比,增加了交會對接功能,取消了氣閘艙功能。飛船功率1800瓦,具有上行300千克、下行50千克的運輸能力,可以支持3人5天獨立飛行,在目標飛行器或空間站上停靠飛行6個月。
軌道艙。軌道艙是航天員在軌道飛行期間的生活艙、試驗艙和貨艙,內部裝有多種試驗設備和實驗儀器,軌道艙的前端安裝了對接機構、交會對接測量設備,用于支持與“天宮一號”目標飛行器實現交會對接。軌道艙一端設有艙門,作為進出目標飛行器的通道,航天員通過這個艙門可以進出目標飛行器。
推進艙。推進艙為飛船提供姿態控制、變軌和制動的動力,也為航天員提供氧氣和水。推進艙外裝有太陽能電池板,為飛船提供電能。推進艙作為飛船的動力艙段,配置了用于交會對接的平移和反推發動機。
返回艙。返回艙為鐘型密封結構,是整個飛船的控制中心,也是航天員乘坐的艙段,航天員乘坐在返回艙里進入空間和返回地面。返回艙可搭載3名航天員,能承受飛船起飛上升段、軌道運行段及返回時再入大氣層段的變速、過載和氣動加熱等考驗。
為完成交會對接任務,“神舟八號”飛船配置了對接機構及各種交會對接測量設備。對接機構用于實現與目標飛行器的連接;由交會對接雷達、CCD光學成像敏感器、電視攝像機等構成的交會對接船載測量設備,用于測量與目標飛行器的相對位置和相對姿態;飛船的控制系統和推進系統在原來飛船的基礎上,增加了平移控制發動機,用于為飛船向目標飛行器靠攏和分離過程中提供動力。
為提高飛船的可靠性和安全性,“神舟八號”飛船在載人航天一期工程載人飛船的基礎上,還進行了大量的技術改進和優化設計。比如,改進了降落傘系統,減少了可能的破損,增強了降落傘的可靠性;改進了座椅提升裝置,座椅提升裝置采用高壓氧氣進行提升,消除原來使用材料可能產生有害氣體對航天員的影響;采用光電轉換效率高的電池片,提高了整船的供電能力。此外,還采用了新的計算機芯片,提高了運算速度、運算能力和存儲能力。
系統組成
“神舟八號”載人飛船由14個分系統組成,即結構機構分系統、總體電路分系統、電源分系統、制導導航與控制分系統、推進分系統、數據管理分系統、測控與通信分系統、熱控制分系統、環境控制與生命保障分系統、儀表照明分系統、乘員分系統、回收與著陸分系統、對接機構分系統、應急救生分系統。
與“神舟七號”載人飛船的分系統相比,為適應交會對接任務的需要,“神舟八號”載人飛船新增加了對接機構分系統。對接機構分系統的任務是,完成制導導航與控制創造的初始條件下,實現飛船與目標飛行器的對接、停靠與分離。具體功能是:在規定的初始條件范圍內,實現兩個航天器的捕獲、緩沖、鎖定和剛性連接,形成對接通道,形成兩個航天器的電氣連接;在組合體飛行期間,保持航天器的機構和電氣安全連接狀態,保證連接的剛度、強度及氣密性;在聯合飛行任務結束后,或在組合體出現故障的緊急狀態下,迅速實現兩個航天器的分離。
裝船設備和試驗
“神舟八號”載人飛船裝船設備共計628臺套,包括帆板、回收分系統正樣降落傘組件等。共配置了90個各類軟件,為實現飛船的各種功能提供支持。
圍繞交會對接設計和目標飛行器長壽命設計,開展了試驗驗證覆蓋性分析,進行了交會對接專項、互換性、可靠性、安全性、壽命試驗等6大類試驗。正樣研制階段,共進行了171項試驗。
為保證交會對接任務的圓滿成功,研制隊伍還進行了交會對接專項試驗。針對交會對接設計驗證,從三個方面進行了13項驗證試驗:一是以飛行方案為主線,通過仿真或半物理仿真試驗對軌道設計、控制方案及誤差分析進行驗證;二是通過交會測量敏感器單機試驗和系統級試驗,驗證敏感器的功能、性能及精度指標;三是針對CCD、激光雷達、TV攝像機對光照條件及目標表面特性敏感,艙體多徑效應對有關天線易產生干擾,不同敏感器之間存在光譜需錯開等特點,進行了敏感器環境適應性驗證試驗。
通過對單機特性進行的分析,根據單機特點選擇相應的條件,對“神舟八號”飛船進行了106臺單機的拉偏試驗。此外,還進行了20項其他專項試驗。
“神舟八號”是一艘不載人飛船,主要是用來進行交會對接試驗和相關技術驗證。“神舟九號”和“神舟十號”飛船則是完全按標準載人狀態配置各種系統和設備,可以用作載人交會對接飛行。如果“神舟八號”飛船任務進展順利,有關部門可能決定利用“神舟九號”和“神舟十號”飛船進行載人航天飛行。如果進行載人飛行,在確保航天員安全的前提下,將安排由航天員手動控制交會對接及載人項目試驗。