神舟十二號(hào)載人飛船成功發(fā)射升空！神舟任務(wù)全解析來了！

作者：    時(shí)間：2021年06月17日   分類：

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神舟十二號(hào)載人飛船成功升空

據(jù)央視新聞消息，2021年6月17日9時(shí)22分，我國長征二號(hào)F運(yùn)載火箭搭載神舟十二號(hào)載人飛船順利升空，發(fā)射地點(diǎn)位于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心。這是繼2016年10月神舟十一號(hào)飛行任務(wù)以來，時(shí)隔近五年，我國再次發(fā)射載人飛船。

本次搭乘神舟飛船的航天員分別是：聶海勝、劉伯明和湯洪波。三名航天員中，特級(jí)航天員聶海勝參加過神舟六號(hào)、神舟十號(hào)載人飛行任務(wù)，特級(jí)航天員劉伯明參加過神舟七號(hào)載人飛行任務(wù)，二級(jí)航天員湯洪波是首次飛行。

這是神舟系列飛船的第十二次飛行任務(wù)，同時(shí)也是第七次載人發(fā)射任務(wù)。


圖注：神舟十二號(hào)載人飛船飛行乘組。從左向右依次是：湯洪波、聶海勝和劉伯明。

神舟十二號(hào)的飛行目標(biāo)是對(duì)接我國空間站“天和”核心艙，三名航天員將成為“天和”核心艙的首批“入住人員”。

按計(jì)劃，他們要在空間站駐留三個(gè)月，這將創(chuàng)造我國航天員在太空駐留天數(shù)的新紀(jì)錄。在太空期間，他們將開展艙外維修維護(hù)、設(shè)備更換、科學(xué)應(yīng)用載荷等一系列操作。

一、載人神箭：長征二號(hào)F


圖注：神舟十二轉(zhuǎn)場(chǎng)照片。

長征二號(hào)F火箭安全性極高，主要用于載人航天。火箭高58.34米，由四個(gè)助推器、芯一級(jí)火箭、芯二級(jí)火箭、整流罩和逃逸塔組成。其中，芯級(jí)直徑3.35米，助推器直徑2.25米，逃逸塔位于火箭頂部，因此長征二號(hào)F火箭的辨識(shí)度非常高。在發(fā)射初始階段，一旦航天員有危險(xiǎn)，逃逸塔上的火箭會(huì)迅速點(diǎn)燃，可快速把航天員帶到安全的高度并最終安全落地。

二、太空擺渡車：神舟飛船

神舟飛船是我國自行研制，用于天地往返運(yùn)送航天員。飛船主體由軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙構(gòu)成。


圖注：神舟載人飛船結(jié)構(gòu)（藝術(shù)圖）。

軌道艙是一個(gè)圓柱體，總長度為2.8米，最大直徑2.27米，一端與返回艙相通，另一端與空間對(duì)接機(jī)構(gòu)連接。軌道艙集工作、吃飯、睡覺和清潔等諸多功能于一體。軌道艙的兩側(cè)安裝有太陽能電池板，在獨(dú)自飛行時(shí)也有電能供應(yīng)。

返回艙呈鐘形，有艙門與軌道艙相通。返回艙是飛船的指揮控制中心，長2米，直徑2.4米，內(nèi)設(shè)可供三名航天員斜躺的座椅，供航天員起飛、上升和返回階段乘坐。

推進(jìn)艙呈圓柱形，長3米，直徑2.5米，底部直徑2.8米，內(nèi)部裝載推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)和推進(jìn)劑，為飛船提供調(diào)整姿態(tài)和軌道以及制動(dòng)減速所需要的動(dòng)力，還有電源、環(huán)境控制和通信等系統(tǒng)的部分設(shè)備。

三、太空快遞小哥：天舟飛船


圖注：天舟貨運(yùn)飛船（藝術(shù)圖）。

2021年5月29日，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船發(fā)射成功，并與“天和”核心艙進(jìn)行了交會(huì)對(duì)接、推進(jìn)劑補(bǔ)加和組合體飛行。天舟二號(hào)飛船密封艙攜帶的貨物重量約 4.69 噸，推進(jìn)劑約 1.95 噸，物資總重近 6.64 噸。其中包括，能供三人三個(gè)月使用的消耗品、二套艙外航天服以及平臺(tái)物資等。為本次神舟十二航天員進(jìn)駐空間站做好了生活物資準(zhǔn)備。

神舟飛船任務(wù)極簡史

神舟一號(hào)于1999年11月20日發(fā)射，1999年11月21日成功返回，全程歷時(shí)21小時(shí)11分。這是第一艘無人試驗(yàn)飛船。

神舟二號(hào)于2001年1月10日發(fā)射，2001年1月16日成功返回，全程歷時(shí)7天10小時(shí)22分。這是中國載人航天工程的第二次飛行試驗(yàn)，標(biāo)志著中國載人航天事業(yè)取得了新的進(jìn)展。

神舟三號(hào)于2002年3月25日發(fā)射，2002年4月1日成功返回，全程歷時(shí)6天18小時(shí)51分。這是中國載人航天工程發(fā)射的第三艘飛船，為一艘正樣無人飛船。

神舟四號(hào)于2002年12月30日發(fā)射，2003年1月5日成功返回，全程歷時(shí)6天18小時(shí)36分。神舟四號(hào)在半年運(yùn)行中，初步探明飛船運(yùn)行軌道的空間環(huán)境狀況，為神舟飛船正式載人積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

神舟五號(hào)搭載楊利偉于2003年10月15日發(fā)射，2003年10月16日成功返回，全程歷時(shí)21小時(shí)23分。神舟五號(hào)的成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了中華民族千年飛天的愿望。


圖注：2003年，楊利偉乘坐神舟五號(hào)飛船安全返回。

神舟六號(hào)搭載費(fèi)俊龍和聶海勝于2005年10月12日發(fā)射，2005年10月17日成功返回，全程歷時(shí)4天19小時(shí)33分鐘，實(shí)現(xiàn)我國航天員首次多人多天飛行。

神舟七號(hào)搭載翟志剛、劉伯明和景海鵬于2008年9月25日發(fā)射，2008年9月28日成功返回，全程歷時(shí)2天20小時(shí)27分鐘。在此期間，實(shí)現(xiàn)我國航天員首次空間出艙活動(dòng)。

神舟八號(hào)于2011年11月1日發(fā)射，2011年11月17日成功返回，全程歷時(shí)16天13小時(shí)34分鐘。這是一次無人發(fā)射，主要目的是驗(yàn)證神舟飛船與天宮一號(hào)的對(duì)接。

神舟九號(hào)搭載景海鵬、劉旺和劉洋于2012年6月16日發(fā)射，2012年6月29日成功返回，全程歷時(shí)12天15小時(shí)24分鐘。飛船同天宮一號(hào)實(shí)施了自動(dòng)交會(huì)對(duì)接，在此次任務(wù)中，中國首位女宇航員劉洋進(jìn)入太空。

神舟十號(hào)搭載聶海勝、張曉光和王亞平于2013年6月11日發(fā)射，2013年6月26日成功返回，全程歷時(shí)14天14小時(shí)29分鐘。在此期間，神舟十號(hào)與天宮一號(hào)組成組合體飛行12天，航天員還首次進(jìn)行了太空授課。

神舟十一號(hào)搭載景海鵬和陳冬于2016年10月17日發(fā)射，2016年11月18日成功返回。全程歷時(shí)32天6小時(shí)29分鐘。在此期間，神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接工作，為中國空間站建造運(yùn)營和航天員長期駐留奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

神舟十二號(hào)搭載聶海勝、劉伯明和湯洪波于2021年6月17日發(fā)射，對(duì)接我國空間站“天和”核心艙，他們將在那里停留90天，將創(chuàng)造我國載人航天的新紀(jì)錄。

五、空間站“天和”核心艙

“天和”核心艙是我國空間站的核心組成部分，全長16.6米，最大直徑4.2米，質(zhì)量22.5噸，由目前我國運(yùn)載能力最強(qiáng)的長征五號(hào)系列運(yùn)載火箭發(fā)射入軌。核心艙在設(shè)計(jì)上有很大突破，供航天員工作生活的空間達(dá)到了50立方米，可支持三名航天員長期在軌駐留。

六、完全建成后的空間站什么樣子？

圖注：建成后我國空間站的基本結(jié)構(gòu)，可見貨運(yùn)飛船、載人飛船與核心艙對(duì)接的狀態(tài)（藝術(shù)圖）。

按計(jì)劃，2022年前后，建成后的空間站將由一個(gè)核心艙和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙組成，整體呈現(xiàn)一個(gè)T字形結(jié)構(gòu)。除了這次的 “天和”核心艙外，另外兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙分別名為“問天”和“夢(mèng)天”。

其中，核心艙又可細(xì)分為：節(jié)點(diǎn)艙、生活控制艙和資源艙。節(jié)點(diǎn)艙用于對(duì)接“神舟”載人飛船、用于空間實(shí)驗(yàn)艙的停泊和航天員的出艙；生活控制艙用于航天員工作、實(shí)驗(yàn)和睡眠休息等；資源艙為核心艙提供能源保障和對(duì)接“天舟”貨運(yùn)飛船等。

“問天”和“夢(mèng)天”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙分別用于生物、材料、微重力流體和基礎(chǔ)物理等方面的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

具體來講，“問天”實(shí)驗(yàn)艙主要用于開展艙內(nèi)和艙外空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)，也是航天員的工作生活場(chǎng)所和應(yīng)急避難場(chǎng)所，配備有航天員出艙活動(dòng)專用氣閘艙，支持航天員出艙活動(dòng)，還有小型機(jī)械臂，可進(jìn)行艙外載荷自動(dòng)安裝操作。

除此之外，它還有核心艙部分關(guān)鍵平臺(tái)功能，這意味著在需要的時(shí)候，還可以接管對(duì)空間站的管理和控制。“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙除具備和“問天“實(shí)驗(yàn)艙類似的功能外，還配置有貨物專用氣閘艙，在航天員和機(jī)械臂的輔助下，支持貨物、載荷自動(dòng)進(jìn)出艙。

在空間站常態(tài)化運(yùn)行后，將有三名航天員作為一個(gè)乘組長期駐留，定期輪換。輪換期間，最多可有6名航天員同時(shí)在空間站工作，完成交接后，前一個(gè)乘組乘坐載人飛船返回地球。

神舟飛船任務(wù)緣由

七、為什么非要去太空？

從上文中可以看出來，現(xiàn)在建設(shè)空間站的主要目的是做科研工作，做地面上不能很好實(shí)現(xiàn)或根本無法實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。空間站繞著地球以接近第一宇宙速度運(yùn)動(dòng)，空間站里一直處于失重狀態(tài)，或者說微重力狀態(tài)，這就為那些需要長時(shí)間在失重條件下才能完成的實(shí)驗(yàn)提供了獨(dú)一無二的條件。

如果只是為了實(shí)現(xiàn)短暫的失重狀態(tài)，通常有其他方式：一是建造非常高的落塔，在實(shí)驗(yàn)艙下落的過程中實(shí)現(xiàn)維持僅數(shù)秒的微重力。坐落在北京中關(guān)村核心區(qū)東南，隸屬于國家微重力實(shí)驗(yàn)室的落塔就是這樣一種裝置，該落塔建成于2003年，高度為116米，實(shí)驗(yàn)物品實(shí)際從83米處自由下落，可獲得3.6秒的微重力狀態(tài)。


圖注：國家微重力實(shí)驗(yàn)室的落塔（喬輝2018年拍攝于北京希格瑪大廈北側(cè)）。

二是讓飛機(jī)做拋物線飛行，當(dāng)飛機(jī)飛到高空后，調(diào)整飛機(jī)成上仰狀態(tài)，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，飛機(jī)在重力的作用下做斜拋運(yùn)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)幾十秒的微重力狀態(tài)。目前，美國和俄羅斯都有這樣的公司在運(yùn)作，可以讓游客體驗(yàn)失重狀態(tài)。

還有一種獨(dú)特的方式是發(fā)射亞軌道火箭，所謂的亞軌道就是指高度超過100公里，但尚未入軌，不能圍繞地球運(yùn)動(dòng)的發(fā)射。有意思的是，預(yù)計(jì)2021年7月20日，前世界首富貝索斯將搭乘自家公司（藍(lán)色起源）研發(fā)的“新謝潑德”火箭進(jìn)入太空，能體驗(yàn)約5分鐘的失重狀態(tài)，欣賞一下地球與太空的接壤的優(yōu)美弧線，然后返回地球。


圖注：貝索斯和藍(lán)色起源公司的亞軌道火箭。

目前，要想維持長時(shí)間的失重狀態(tài)，當(dāng)然必須要去太空了。在太空長時(shí)間的失重環(huán)境中，可以研究的項(xiàng)目非常廣泛，包括生物、物理、化學(xué)、冶金、工藝和材料等各個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)容。其中以微重力條件下的流體的行為研究、微重力條件下的材料的制備以及微重力條件下的細(xì)胞生長和動(dòng)植物行為的研究最為常見。

航天員不但是實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行者，其本身也是醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的對(duì)象。未來，人類要想進(jìn)行載人深空探索，例如登陸火星，單程旅行需要八個(gè)月左右的時(shí)間，這就要求航天員必須有長期在太空生活的經(jīng)驗(yàn)，這種經(jīng)驗(yàn)必須在空間站上才能獲得。

八、目前在軌運(yùn)行的有哪些空間站？

目前，正在地球軌道上運(yùn)行空間站的只有美國、俄羅斯、日本、歐洲以及加拿大等國聯(lián)合建造的國際空間站，其他空間站都退役了。


圖注：國際空間站。

國際空間站始建于1998年，第一個(gè)艙室由俄羅斯質(zhì)子號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射入軌，后續(xù)主要由美國的航天飛機(jī)和俄羅斯的飛船進(jìn)行建造和維護(hù)。最近幾年，SpaceX的貨運(yùn)和載人飛船也參與了進(jìn)來。經(jīng)過10多年的建設(shè)，2010年才正式轉(zhuǎn)入全面使用階段。國際空間站長73米，寬109米，重400多噸，是人類歷史上第九個(gè)空間站，也是最大的空間站。

不過，國際空間站已經(jīng)開始出現(xiàn)老化跡象，每年維護(hù)成本高昂，可靠性在下降，存在安全隱患。2010年10月，航天員在空間站上找到兩條漏氣的裂縫，2021年3月成功封堵。2021年4月，航天員又在空間站發(fā)現(xiàn)三個(gè)潛在的漏氣點(diǎn)，據(jù)說用密封膠修補(bǔ)了這些地方。

按計(jì)劃，國際空間站最初的服役期限到2015年，之后逐漸推遲至2024年。不過，很大可能還要繼續(xù)推遲，畢竟是花費(fèi)了1500億美元建造的。

2021年4月21日，俄羅斯航天局放出消息稱，如果得到國家批準(zhǔn)，俄羅斯將退出國際空間站，建造自己的空間站。

九、歷史上有哪些著名的空間站？

1971年，前蘇聯(lián)就秘密把禮炮一號(hào)（Salyut）空間站送入太空，進(jìn)行軍事活動(dòng)。從1971年到1982年，前蘇聯(lián)總共發(fā)射了9個(gè)空間站，其中7個(gè)獲得成功。

在前蘇聯(lián)太空競(jìng)爭的壓力下，美國于1973年用土星五號(hào)火箭發(fā)射了他們的空間站：天空實(shí)驗(yàn)室（Skylab）。天空實(shí)驗(yàn)室重達(dá)80噸，前后接待了三批航天員。1979年完成歷史使命，墜入地球大氣層焚毀。


圖注：早期美國的空間站：天空實(shí)驗(yàn)室。

除了國際空間站，最有名的要數(shù)前蘇聯(lián)的和平號(hào)空間了。和平號(hào)空間站首次采用模塊化設(shè)計(jì)，由多個(gè)艙室組合而成，重量達(dá)到130噸。除了前蘇聯(lián)自己的飛船，和平號(hào)空間站還接待了數(shù)次美國航天飛機(jī)的造訪。


圖注：俄羅斯的和平號(hào)空間站與美國亞特蘭蒂斯號(hào)航天飛機(jī)對(duì)接。

和平號(hào)上的航天員共完成了78次出艙活動(dòng)，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。其中，有三位宇航員連續(xù)駐留時(shí)間超過一年，為研究人體在長期太空條件下的變化情況積累了大量的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)。2001年完成歷史使命，墜入地球大氣層焚毀。

十、我國天宮一號(hào)和天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室

天宮一號(hào)于2011年9月29日發(fā)射升空，是中國載人航天工程發(fā)射的第一個(gè)目標(biāo)飛行器，也是中國第一個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室。

2011年11月3日，天宮一號(hào)與神舟八號(hào)飛船完成中國首次空間飛行器自動(dòng)交會(huì)對(duì)接任務(wù)，并進(jìn)行了二次自動(dòng)交會(huì)對(duì)接，形成組合體。

2012年6月18日，天宮一號(hào)與神舟九號(hào)完成自動(dòng)交會(huì)對(duì)接工作，形成組合體。

2013年6月13日，神舟十號(hào)與天宮一號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接，形成組合體，航天員入駐天宮一號(hào)。


圖注：2013年，神舟十號(hào)航天員王亞平在天宮一號(hào)里進(jìn)行太空授課，演示小陀螺在失重狀態(tài)下的行為。

對(duì)于普通大眾來講，2013年，神舟十號(hào)航天員王亞平在天宮一號(hào)里進(jìn)行的首次太空授課令人印象深刻！那次太空授課主要面向中小學(xué)生，使他們了解微重力條件下物體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、液體表面張力的作用，加深對(duì)質(zhì)量、重量以及牛頓定律等基本物理概念的理解。

2016年3月16日，天宮一號(hào)正式終止數(shù)據(jù)服務(wù)，全面完成了歷史使命。

2018年4月2日，天宮一號(hào)再入大氣層，再入落區(qū)位于南太平洋中部區(qū)域，絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷毀。

再來看一下天宮二號(hào)的情況。天宮二號(hào)于2016年9月15日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，先后與神舟十一號(hào)、天舟一號(hào)進(jìn)行對(duì)接，承擔(dān)著驗(yàn)證空間站相關(guān)技術(shù)的重要使命，是中國第一個(gè)真正意義上的太空實(shí)驗(yàn)室，科研碩果累累。例如，天宮二號(hào)上搭載的設(shè)備首次進(jìn)行了量子密鑰分配實(shí)驗(yàn)；搭載的伽瑪射線暴偏振探測(cè)儀器共探測(cè)到55個(gè)伽馬暴，還觀測(cè)到了蟹狀星云脈沖星的信號(hào)，并在國內(nèi)首次利用脈沖星信號(hào)實(shí)驗(yàn)定軌。

2019年7月19日，天宮二號(hào)完成使命，受控離軌并再入大氣層，少量殘骸落入南太平洋預(yù)定安全海域。

十一、到2022年年底，建設(shè)空間站還有八次發(fā)射計(jì)劃

喜歡航天的朋友有福了，在2021和2022兩年時(shí)間里，建設(shè)空間站的火箭進(jìn)行11次發(fā)射，目前已經(jīng)執(zhí)行了3次發(fā)射，還有8次發(fā)射。執(zhí)行這些任務(wù)的分別是發(fā)射空間站各艙室的長征五號(hào)B火箭、發(fā)射貨運(yùn)飛船的長征七號(hào)火箭和發(fā)射載人飛船的長征二號(hào)F火箭。

其中，長征五號(hào)B和長征七號(hào)在文昌發(fā)射中心發(fā)射，神舟載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，屆時(shí)，有條件的朋友記得到現(xiàn)場(chǎng)觀看。