聚焦神舟十號飛天

圣敏

2013年6月11日17時38分，在地動山搖般的轟鳴聲中，托舉神十飛船的長征二號F火箭騰空而起，把一團橘紅色的烈焰留在了湛藍的大漠長空。搭載著3名航天員的神舟十號飛船在酒泉衛星發射中心成功發射，中國天地往返運輸系統首次應用性太空飛行拉開序幕。從1999年神舟一號飛船成功發射至今，我們見證著國內航天科技從無人巡航到載人飛行，從太空繞行到建立空間站，從航天員出艙到兩個航天器組合飛行的穩步發展。這次執行任務的神舟十號飛船，到底有些什么亮點？它跟以往的航天飛船相比又有了哪些改進呢？

神舟系列飛船發展歷程

神舟系列航天飛船距今已經發展至第十代，其在功能上亦從簡單的太空軌道繞行，發展到載人飛行、物資運送、空間站對接等多項任務。這跟我國航天技術的發展和太空空間站建設的藍圖有著重要的關系。

從“神五”任務成功至“神十”，中國已經成功完成了5次載人航天飛行。我國載人飛行的時間間隔變得越來越短，這正顯示了我國航天技術的日趨成熟。

載人飛行技術發展成熟，就意味著飛船的生產工藝逐步穩定下來。尤其是“神八”正式為飛船定型后，很多設備就可以量產、精細化，飛船研制成本有所下降的同時，制作質量也有所提高，研制周期也相應縮短。同時，隨著測試流程的優化，飛船測試效率會更高。

負責調試神舟飛船的航天科技八院805所專家就有著自己的體會：“在‘神七之前，我們每次在酒泉基地一待就是3個多月，到了‘神八‘神九時，2個月就能完成任務，因為技術的成熟帶動了效率的提高?！倍搅恕吧袷?，從2013年5月2日運抵酒泉開始調試至正式發射，僅僅用了1個月多一點的時間。

另一方面，從“神五”到“神十”，載人飛船在太空中的飛行時間越來越長，搭載的航天員有所增加，而他們所肩負的任務也從簡單的觀測逐漸轉向空間實驗等更復雜的項目。在這樣的前提下，我們有理由相信，日后載人航天飛行的間隔會繼續縮短，飛行時間也會進一步加長，同時每次飛行所承載的任務將會更多。

下面的表格列出歷代神舟航天飛船的發射時間、搭載的航天員以及其所執行的任務。

展示神舟十號真面目

外形、體積、材料

神舟十號飛船整體長約9米，重量約8噸，最大直徑2.8米，繼續沿用資源艙（推進艙）、返回艙和氣閘艙（軌道艙）的三艙結構，并帶有一些附加部件。其中，資源艙內含推進系統、通訊系統、環境控制和部分電源，兩邊各有一對太陽能電池板翼，將太陽能轉化為電能，為飛船供給能量；返回艙內含降落傘和反推力火箭，是航天員返回地球時所處的空間；氣閘艙則是航天員日常工作和生活的地方，支持航天員出艙活動，一端的對接機械裝置和艙外部配備的跟蹤測量裝置則是用于與空間站（天宮一號）進行對接。

按照示意圖比例進行粗略計算的話，航天員所生活的氣閘艙，內部空間不超過18立方米，活動的空間其實并不大。如果再扣除各種儀器和工具所占據的地方，整個空間更是顯得擠迫。不過，考慮到太空中失重的狀態，航天員活動并不像在地球上靈活，加上日常的活動和工作任務相對單一，密集的空間在這里倒也不算什么大問題。

神舟十號的機身外殼，采用的是航天級別的鋁合金，它有著很高的熔點、機械強度和抗腐蝕能力，這樣就能保證飛船在執行任務和返回的時候，不會受太空垃圾碎片、高溫等因素影響，保持完好的狀態。

為了適應嚴酷的飛行環境和減輕結構重量，神舟十號飛船的關鍵部位選用了高性能復合材料，這種由國內大學材料研究所研制的特種紡織增強材料成為首選增強骨架材料，具有重量輕、強度高、抗燒蝕的優異性能，同時減輕了結構重量，顯著提高了飛船的性能，同時也能保證航天員在返回地球時，返回艙的溫度保持在相對較低的水平，不會被外部熾熱的高溫所傷。

運送火箭及推進器

跟前面幾代飛船一樣，神舟十號所使用的運載火箭長征二號F遙10（CZ-2F Y10）火箭是長征二號F（CZ-2F）系列的改進版，而后者則是在長征二號捆綁運載火箭的基礎上按照發射載人飛船的要求，以提高可靠性、確保安全性為目標研制的運載火箭。在“神十”之前，天宮一號空間站和另外9艘神舟飛船，都是以長征二號F系列火箭運載上天的。

搭載神舟十號飛船的CZ-2F Y10火箭全長58.3米，起飛質量479.8噸，采用兩級半的構形。整體由箭體結構系統、動力裝置系統、控制系統、推進劑利用系統、故障檢測處理系統、逃逸系統、遙測系統、外測安全系統和附加系統及地面設備系統共10個系統組成。而神舟十號飛船，則藏身在火箭筒內部二級氧化劑箱的頂端。

長征二號F火箭上增加了自動故障檢測處理系統，這套系統可以在飛船待發射階段和上升階段自動進行故障檢測，一旦有問題它會自動報警。假如航天員正在塔架上尚未進艙，他們可以就近跳進塔架上的逃逸布袋，像乘軟滑梯一樣從上面一直滑到地下室的安全地區；假如航天員已經進艙，這套系統可以指揮火箭頂部的逃逸塔自動點火，把飛船返回艙拽離火箭，安全降落。

為了保證航天員的安全，長征二號F火箭還取消了其他火箭一旦姿態不穩便自動自毀的功能，改配逃逸系統，一旦出現意外時，它就可以隨時啟動。逃逸塔在飛船的頂部，塔高8米，從遠處看像是火箭上的避雷針。它的任務是在火箭起飛前900秒到起飛后120秒時間段內，也就是飛行高度在0～40千米時，萬一火箭發生故障，它可以拽著軌道艙和返回艙與火箭分離，并降落在安全地帶，幫助飛船上的航天員脫離險境。

飛船設備

在飛船設備上，神舟十號基本上繼承了神舟九號的設計。由于神舟十號是基于神舟九號進化的量產型載人航天器，制造技術方面已逐漸定型，制作工藝上則更加精細化控制，從而保證產品質量。

以太陽能電池翼為例，當載人飛船飛入太空后，折疊的太陽能電池翼會展開，讓飛船從太陽光照中獲取能量支持其持續飛行。而在神舟十號上，太陽能電池翼除了鉸接處有所改進外，電池基板制作時的用膠量、固化工藝等方面也有著嚴格的控制，讓太陽能電池翼在保持同樣的重量下，基板結構的性能更強。

除此之外，“神十”飛船的艙內設備布局也有了一定的優化。例如攝像頭的設置，在“神九”的基礎上作出了一些調整，以保證在飛船發射、運行過程中，地面方可以對整船狀態進行更好、更全面的監控。

衛生間、睡眠艙等細節設計

在太空飛行的半個月里，睡眠艙、衛生間等便成為了航天員每天生活離不開的場所，這些地方的細節設計將直接影響到航天員生活的舒適程度。另一方面，由于神舟十號上載有女性航天員，如何解決男女共處一室和生活習慣上的差異，就成為了相當關鍵的問題。

睡覺 各有各的“私人睡眠站”

享受太空美妙的夜晚安然入睡，對執行任務的航天員來說至關重要。在神舟十號的氣閘艙上，每個航天員都有一個獨立的“私人睡眠站”。

這個“睡眠站”類似于地面上的床，它的一面墻體上豎立有一個大抽屜，將抽屜拉開后就是一個大型的“墻體床”，不睡覺時大抽屜就能收回去，保存航天員日常使用的私人用品。此外，“睡眠站”還包括閱讀臺燈、一個書桌、衣服抽屜以及一個睡袋，航天員在值班空檔間需要小睡一會，或者看看書放松一下，都可以在“睡眠站”上解決。而為了照顧女航天員，艙內還加裝了簾子，為她們分隔獨立的睡眠區，騰出屬于她們專有的空間。

不過，在太空失重的環境下，航天員其實很難像在地球上平臥著睡，所以他們所用的睡袋都是固定在墻上，避免睡覺時漂浮在空中到處亂碰。形象地說，這樣的睡眠方式其實就像附在樹上的繭。而且，由于飛船在24小時之內環繞地球多次，日出日落交替頻繁，要沿用“日出而作、日落而息”的作息方式并不現實，要想知道自己睡了多久，還得以地面上的時間為準。

如廁 獨立空間中的真空“吸便器”

在飛船上，如果航天員需要如廁，就需要到衛生間解決。衛生間里設有專用的集便器，航天員使用時需要扎好馬步，對準集便器的大小便孔，然后借助太空的“真空吸力”將排泄物吸到相應的收集容器——好吧，在太空中如廁并不像地面那樣簡單，這真的是一門“技術活”。當然，既然有女航天員在艙內，衛生間里準備了兩種不同的“集便器”，并有一扇門將它們分隔開，男女有別嘛。

洗漱 免沖洗清潔用品

由于在太空上沒有重力，所以洗臉刷牙對航天員來說是件非常麻煩的事：洗臉一般只用濕毛巾往臉上擦幾下，防止水亂飄；刷牙、洗發時所用的清潔產品也是特制的，除了成分天然，最重要的一點就是“免沖”，盡量避免產生水滴和飛沫——因為水在失重狀態下會分散成一粒粒的小水珠，被吸入體內后，輕則被嗆得咳嗽幾下，一旦進入肺部更有可能危及生命；即使沒有被吸入人體，打在控制區的精密儀器上也不見得是好事。

至于洗澡的問題，“神十”的氣閘艙和對接的天宮一號上都沒有淋浴間和浴盆，要像在地面上淋浴的話是不可能的，一是安全問題，二是水在太空中本身就是“稀缺資源”。因此，航天員的個人清潔，主要還是以經過消毒的毛巾擦拭為主。而考慮到“神十”上的空間不足，航天員要洗澡擦身的話就要到天宮一號中設置的兩個獨立睡眠區中進行，除了地方較為寬裕，也可以保護航天員的隱私。

解密神舟十號任務

此次神舟十號飛船的任務主要有四項：一是為天宮一號目標飛行器在軌運營提供人員和物資天地往返運輸服務，進一步考核交會對接技術和載人天地往返運輸系統的性能；二是進一步考核組合體對航天員生活、工作和健康的保障能力，和航天員執行飛行任務的能力；三是進行航天員空間環境適應性和空間操作工效研究，開展空間科學實驗和航天器在軌維修等試驗，首次開展我國航天員太空授課活動；四是進一步考核工程各系統執行飛行任務的功能、性能和系統間的協調性。

神舟飛船進入應用性飛行階段

應用性飛行是相對以驗證技術為主要目的試驗性飛行而言的，主要有兩點不同。一是飛行任務目的不同。截至目前，我國開展的歷次飛行任務主要是以考核和驗證技術為主要目的，比如神舟八號和神舟九號飛行任務的主要目的是考核天地往返運輸系統的交會對接功能。而本次任務中，天地往返運輸系統主要為天宮一號在軌運營提供人員和物資往返運輸服務。二是飛行產品狀態的不同。飛船和火箭經過神舟八號和九號飛行任務的考核和驗證，應該說現在功能更加完善、完備，性能更加穩定，由神舟飛船和長征二號F運載火箭組成的天地往返運輸系統開始進入應用飛行階段。

神舟十號飛行任務期間，還安排天宮一號地板更換、密封圈更換等在軌維修操作。航天員聶海勝、張曉光、王亞平在地面科研人員的支持下，按照工作計劃，互相配合、密切協作，拆除天宮一號原來鋪設的軟質地面材料，更換上硬質地板和新的限位裝置。軟質地面材料更換為硬質地板，更加有利于航天員在失重條件下保持身體穩定，可以為航天員在太空工作生活創造更加方便、舒適的條件，同時也為未來空間站航天員在軌維修航天器積累經驗。

飛船繞飛為空間站做準備

飛船入軌后，先后與天宮一號進行1次自動交會對接和1次航天員手控交會對接。中國載人航天工程新聞發言人武平表示，本次任務中開展飛船繞飛試驗，即神十飛船對天宮一號進行繞飛，這是為空間站建造做準備。按照中國載人航天工程第三步的空間站建設計劃，空間站將包括3個艙段：1個核心艙和2個實驗艙。基本構型為T字形，核心艙居中，2個實驗艙分別連接于兩側。核心艙前端設兩個對接口，接納載人太空船對接和停靠；后端設后向對接口，用于貨運飛船?？垦a給。飛船繞飛以及在繞飛基礎上的交會對接將為空間站建設奠定堅實的基礎，繞飛需要飛行器多次變軌，這比之前進行的交會對接更有難度。

太空授課考驗中國“天鏈”

女航天員王亞平在太空中首次開展面向中小學生的太空授課活動。授課內容主要是使中小學生了解失重條件下物體運動的特點，了解液體表面張力的作用，加深對質量、重量以及牛頓定律等基本物理概念的理解。航天員同時進行在軌講解和試驗演示，并與地面師生進行雙向互動交流。

這些天地間的互動授課，也是中國第一代中繼衛星系統自2012年建成之后的重要科普應用。中繼衛星又被稱為“衛星的衛星”，可為衛星、飛船等航天器提供數據中繼和測控服務，能使資源衛星、環境衛星等測得的數據實時下傳。

2012年7月25日，“天鏈一號03星”成功發射升空，實現“天鏈一號”衛星的全球組網運行，標志著中國第一代中繼衛星系統已正式建成。經過一段時間在軌驗證和系統聯調后，“天鏈一號03星”與2008年發射的01星、2011年發射的02星實現全球組網運行，建成比較完備的中繼衛星系統?！疤戽溡惶枴苯M網運行以來，先后參加了天宮一號與神舟八號、神舟九號的交會對接任務并發揮重要作用。此次太空授課是對中國的中繼衛星實時傳輸能力進行的又一次考驗和展示。

開啟新的征程

按照中國航天事業發展規劃，中國載人航天工程計劃分三步來實施。第一步是發射無人和載人飛船，將航天員安全地送入近地軌道，進行對地觀測和科學實驗，并使航天員安全返回地面。神舟五號飛船首次載人太空飛行的成功，實現了第一步的發展戰略。第二步是繼續突破載人航天的基本技術：多人多天飛行、航天員出艙在太空行走、完成飛船與空間艙的交會對接。在突破這些技術的基礎上，發射短期有人照料的空間實驗室，建成完整配套的空間工程系統。第三步，建立永久性的空間實驗室，在2020年前后建成中國的空間工程系統，航天員和科學家可以來往于地球與空間站，進行較大規模的空間科學實驗和應用技術問題。

神舟十號任務完成后，意味著中國圓滿完成載人航天工程第二步第一階段目標，轉入以發射空間實驗室為主要內容的第二步第二階段。在空間實驗室階段，將突破并驗證推進劑補加技術、再生式環控生保技術等關鍵技術，為空間站建造奠定基礎。預計未來兩年，我國將先后發射天宮二號和貨運飛船，位于海南的第四個發射場也將嶄新啟用，擔綱重任。

聶海勝：再a度飛天的英雄航天員

2005年那個秋季，41歲的聶海勝在神六飛行中度過了115個小時。8年后，已近知天命之年的他將再次以指令長的身份率領神十乘組飛向太空。

執飛神十，聶海勝將成為我國飛向太空的最年長航天員。進入中國航天員大隊15年以來，他的各項訓練和體育鍛煉從未間斷。面對每一次新的任務，他的選擇一如既往：學習理論知識、苦練操作技能、參加乘組選拔。他入選了自神舟五號以來每一次任務的飛行梯隊。2005年第一次飛天以來的8年間，當他的普通同齡人經歷著正常的生理衰退時，聶海勝的航天生理功能始終保持在優良等級，骨骼代謝變化不大，出色的心肺和心血管功能更是普通人無法相比的。這是一項屬于聶海勝的中國紀錄。這是一個職業航天員時刻準備出征的狀態。

2013年4月，聶海勝以優秀的成績入選神十飛行乘組。在擔任指令長的同時，他還承擔手控交會對接的操作任務。在我國載人航天飛行史上，這兩項艱巨任務首次由同一人承擔。

兩次飛行后，聶海勝成為中國飛得最遠、在太空生活時間最長的航天員。他希望這個記錄很快被打破：在未來空間站時代，中長期飛行將成為常態。他更希望這個紀錄由自己打破，他說：“只要我身體條件允許，只要任務需要，我希望自己還能飛進中國的空間站?！?/p>

張曉光：

歷盡艱辛追夢人

2013年4月，47歲的張曉光以優秀成績入選神舟十號載人飛行任務乘組。他的飛天路，走了整整15年。他是1998年選出的首批14名航天員之一。成為中國首批航天員之前，張曉光已是空軍某飛行大隊中隊長、一級飛行員。像他的許多航天員戰友一樣，選擇就意味著舍棄，意味著風險與挑戰，意味著漫長的等待。一次次參加選拔，一次次抱憾落選，一次次為戰友祝福、壯行，一次次把自己關進辦公室默默獨坐……張曉光流過淚，擦干眼淚又進了訓練場。

神十飛行中，張曉光的主要任務是輔助指令長實施手控交會對接，確保指令發送的時效性和準確度。而作為交會對接的備份航天員，他在地面進行的模擬訓練已經超過2 000次。

在完成工作任務的同時，張曉光還會用攝像機和日記本記錄下飛行故事，返回后他要講給家人、朋友，講給仍然懷揣飛天夢想等待的戰友們聽。

王亞平：

中國第一位“太空教師”

出生于1980年1月的王亞平，現為中國人民解放軍航天員大隊四級航天員，少校軍銜。2010年5月，正式成為我國第二批航天員。

2012年的神九乘組選拔，成績同樣優秀的兩名女航天員中，最終只有一人能成為中國首位飛向太空的女性。王亞平以微弱之差落選。王亞平幾乎沒有停頓就投入到后續訓練中，依然那么平和，那么堅強。2013年4月，她入選天宮一號與神舟十號載人飛行任務飛行乘組，成為中國第一位“太空教師”，在太空中向青少年講授失重環境中的物理現象。