浩瀚太空,天宫一号目标飞行器已降轨至对接轨道,准备迎接神舟九号,迎接即将执行我国首次载人交会对接任务的3名航天员。18日11时左右,飞船转入自主控制飞行,与天宫一号实施自动交会对接。自动交会对接形成组合体后,航天员通过对接通道进入天宫一号目标飞行器实验舱工作和生活。此后,将实施航天员手控交会对接。此次交会对接,神舟九号将第一次全面实现天地往返运输。据悉,与神舟八号的交会对接相比,神舟九号的交会对接将在三个方面迎来进一步的“考核”,为确保航天员能够安全返回,设计时采用了“冗余设计”。
预计时间　18日11时左右交会对接
　　中国首次载人交会对接任务测控通信指挥部飞控组组长麻永平在北京航天飞控中心介绍了“神九”升空后的飞控流程。
　　麻永平说,神舟九号将搭载中国3名航天员,完成与天宫一号目标飞行器的首次载人交会对接,验证手控交会对接、天地协同控制、航天员多舱段长时间工作等技术,意义重大,将直接关系到后续空间实验室、空间站等任务的顺利实施。
　　神舟九号进入预定轨道后,北京中心控制神舟九号展开太阳帆板和中继天线,建立正常飞控模式。预计从17日凌晨起,飞控中心将对飞船实施5次变轨控制,完成抬高近地点、修正轨道面偏差、抬高远地点、轨道圆化和组合修正,控制神舟九号飞船到达距离天宫一号后下方约52公里处,在18日约11时左右,飞船转入自主控制飞行,与天宫一号实施自动交会对接。
　　麻永平说,首次载人交会对接任务,飞控工作贯穿整个任务始终,并处于最前沿、最紧要的位置。当火箭托举神舟九号升空约10分钟后,从“神九”精确入轨到正常飞控模式建立,从5次远距离导引到自动交会对接,从航天员进入天宫一号到手控交会对接,从神舟九号飞船撤离到安全返回着陆场,地面向飞行器发出的每一条指令,注入的每一组数据,关键时刻的每一项操作,都由北京中心周密计划、精心组织、准确实施。

突破创新　第一次实现天地往返运输
　　据了解,神舟九号是实施交会对接任务的第二艘飞船,在执行追踪飞行器、交会对接、提供载人环境和上行载荷等任务方面,神舟九号与神舟八号并无二致。
　　而神舟九号所面临的新突破是要攻克“人控手动”的难点,与在轨运行的天宫一号目标飞行器进行载人交会对接。这是我国第一次进行手动交会对接试验。
　　中国航天科技集团神舟九号飞船系统总设计师张柏楠告诉记者,手动系统在神舟飞船设计之初就一直存在,只不过以往任务中自动系统运行良好,手动系统从未启动过。
　　此前,神舟七号主要任务是突破出舱活动。而神舟九号不仅要为天上的目标飞行器送人送货,还要将天宫一号上的部分物品带回来,是第一次全面实现天地往返运输。
　　对于神舟九号与神舟七号的差别,中国航天科技集团神舟九号飞船系统总指挥何宇的阐述更生动:“神舟七号航天员还是在‘坐飞船’,从发射到返回都采用自动控制,不需要人手动干预。而神舟九号进行人控交会对接,对航天员来说就已经是在‘开飞船’了。”
　　何宇介绍,这套手控交会对接系统瞄准的是未来空间站的建设,所有产品都在原来飞船的基础上进行了升级换代,具备交会对接能力和上行300公斤载荷的能力,完全适应未来空间站天地往返运输系统的要求。
　　同时,神舟九号与天宫一号完成交会对接后形成的组合体,将为航天员提供一个全新空间,飞行员要将其作为一个完整的飞行器来进行姿态控制等,并开展各项空间试验,进行生活、锻炼等活动,这都是前所未有的。
一大亮点　交会对接将通过手控完成
　　“神九”升空后,将与天宫一号进行首次载人交会对接,且对接过程通过航天员“手控”操作来完成。
　　航天员手控交会对接的主要过程是:3名航天员返回飞船,依次关闭各舱段舱门。飞船自主撤离至距目标飞行器约400米处,然后自主控制接近目标飞行器,在140米处停泊,转由航天员手动控制。航天员通过操作姿态和平移控制手柄,瞄准目标飞行器十字靶标,控制飞船逐步接近目标飞行器,至对接机构接触,完成手控交会对接。3名航天员再次进入天宫一号驻留。
　　“神九”与天宫一号手控交会对接过程非常复杂,人工控制两个高速运转的航天器,难度很大,充满风险。对接过程中,航天员要不断判断两个航天器的相对位置、相对姿态,通过两个手柄不断修正,掌控好飞船姿态、前进速度和方向。
　　交会对接任务增加了十多项空间医学实验,有不少实验需要航天员操作。同时,由于面临燃料消耗和时间限制,对接必须在一定时间里完成,航天员承受的心理压力会很大。此外,失重环境也会给航天员带来不适。手控方式对航天员操作负荷的要求大大增加,还要受到航天环境,尤其是光线的影响。
　　在这个过程中,航天员要通过显示屏和测量设备及时掌握两个飞行器之间的姿态和相对速度,通过控制手柄不断修正,使两个航天器逐渐逼近,通过观察显示屏上的十字靶标对准以及摄像机、标志灯等设备查看是否对准,直到对接完成,最终对接合拢的速度是每秒0.2米。在这个关键的过程中,允许有一定误差,也就是两个航天器的相互错位,但不能超过18厘米。
三大考验　冗余设计确保航天员安全
　　记者16日从上海市航天局获悉,与神舟八号的交会对接相比,神舟九号的交会对接将在三个方面迎来进一步的“考核”。
　　“神九”对接机构由上海航天技术研究院自主设计研制。上海市航天局表示,与去年首次交会对接相比,尤其是充分考虑到今年有航天员参与,此次发射试验任务更加不凡。
　　据介绍,“神九”即将迎来的三大考验分别是:首先,在此前的首次交会对接中,由于初始条件相当完美,对接的过程非常顺利,在最初设计中考虑到的强制校正动作没有启动。而本次交会对接将视具体情况,有可能会启动强制校正。
　　其次,两个飞行器连接后的密封情况,将得到进一步验证。首次交会对接后,采集到的有关密封性的遥测数据显示,对接机构符合设计要求。而此次因有航天员直接参与,将直观地感受舱内的舒适度,飞行器的密封技术将得到“眼见为实”的验证。
　　此外,为了保证首次载人能够对得上,即使在出现异常的情况下,也要能分得开,确保航天员能够安全返回,在设计时采用了多重“冗余设计”。据上海航天局透露,为了确保航天员安全返回,首要的是对接机构中的12对对接锁能够顺利解锁分离。为确保解锁的可靠性,上海航天局对接机构设计人员在地面进行了600多次解锁试验,试验全部成功,无一故障发生。尽管如此,设计人员还是采用了“冗余设计”,即每把对接锁都配备了火工品装置。一旦两个飞行器无法实现正常分离,在航天员返回到返回舱后,由地面发送火工品引爆指令,首先引爆神舟飞船上的火工品,实现强制分离。如果这样仍不能实现分离,再引爆天宫上的火工品,以确保最终安全分离。
数说
航天员开飞船似百米穿针
　　神舟九号飞船于16日发射,将与天宫一号目标飞行器进行手控交会对接。“从角色上说,航天员由‘乘客’变成‘司机’。”中国航天科技集团神舟九号飞船系统总指挥何宇说,“神舟七号航天员还是在‘坐飞船’,从发射到返回都采用自动控制,不需要人手动干预。而神舟九号进行人控交会对接,对航天员来说就已经是在‘开飞船’了。航天员要掌握飞船姿态和轨道的控制权,就如同我们开车,既要控制方向,又要控制速度。”
　　中国航天员科研训练中心主任陈善广说,目前来看,人控操作所有的指标都优于自动控制。但手控交会对接同样面临风险,手控交会对接要求一次成功。“有点像航空中的加油机加油,要求非常高。”中国航天员科研训练中心副主任白延强说,手控交会对接还被比作“百米穿针”。
1500次
　　将在太空验证“百米穿针”的刘旺经历了14年的航天员训练,在模拟器上已进行了1500多次手控交会对接操作训练。他将负责操纵神九与在轨飞行约260天的天宫一号进行首次手控交会对接。
80厘米
　　周边式对接机构设计了一个直径达80厘米的圆形通道,供航天员在太空中通过这一通道进入天宫一号。为确保航天员顺利通过,设计师在地面进行了各类模拟试验,其中一项就是请一位身高1.8米、体重165斤的飞船工程师,多次进行现场穿越试验。
10分半钟
　　若飞船与天宫一号对接时相对位移、角度及角速度等实际对接初始条件偏差较大,将可能造成对接碰撞时飞船出现较大偏差,那么,只能进行强制校正。在这之前,神八与天宫一号的交会对接很完美,用了7分半钟。而如果神舟九号在交会对接时用到强制校正的话,将需要10分半钟。

“宫”中生活
穿
为女航天员订制新型号航天服
　　航天服按功能分为舱内航天服和舱外航天服。“舱内航天服主要在飞船上升段、返回段及交会对接阶段穿着,一旦飞船座舱发生泄漏,压力突然降低,服装内就会立即充压供气,并能提供一定的温度保障和通信功能。”航天员系统副总设计师李谭秋介绍说,由于神舟九号航天员没有担负出舱任务,这次并没有安排舱外航天服。
　　与神七航天员的航天服相比,神九航天员的航天服并无太大区别。但是由于女航天员的加入,舱内航天服进行了相应改进。“以前根据第一批航天员的体型定做了两批型号,可以覆盖这一批的所有男航天员,但是这两个型号都不适合女航天员,这次专门为女航天员设计了一个新的型号。”李谭秋说,对于航天服而言,能够保证穿着时能够自如活动非常重要,改进后的航天服十分适体,穿着后手指部位能够灵活活动,可以对仪表、拉杆进行自如操作。
　　李谭秋说,这次飞行任务除了舱内航天服外,还为航天员准备了多种常服,包括内衣、工作服、对抗微重力的“企鹅服”、空间运动服等等,其中大多数将随飞船一同上天。
　　针对女航天员的特点,天宫一号上还考虑了私密性的需求,“‘天宫’内有个帘,方便女航天员更换衣服。”李谭秋说。
吃
50多种食品保证航天员吃得香
　　航天员系统总指挥陈善广说,在天上吃得好不好、睡得香不香,直接影响到航天员的心情和健康。
　　陈善广说,为保障这次飞行任务,中国航天员科研训练中心精心设计了5大类50多种食品,在品种、花样、味道上都做了多种尝试,还请航天员在地面进行品尝、提出意见,“食谱4天轮换一次,可以保证航天员在天上吃到热腾腾、香喷喷的饭菜。”
　　航天员的味觉在太空也会有变化,容易出现食欲不振的情况,因此也为航天员特意准备了辣酱等调味品,有助“开胃”。
　　针对女航天员的特点,航天员中心还特别开发了低脂食品,增加了蔬菜的比重,并根据女航天员的口味和生理状况准备了甜点、巧克力和一些补血食品。
　　航天食品储存在专用的食品储藏柜中,用餐前取出加热。由于微重力作用,食品将用尼龙搭扣等设备固定在餐盘中,航天员将餐盘固定在合适位置后进行就餐。
睡
营造“夜”感觉,按北京时间作息
　　太空13天,“住”也是重头戏。与神舟飞船六七立方米的狭小空间相比,天宫一号上航天员15立方米的活动空间宽敞了很多,更适合长时间居住。载人飞船系统总指挥何宇说,活动空间有两个睡眠区、一个仪表显示区、一个空间科学实验区、一个在轨锻炼区。设计和布局上注重私密性考虑,航天员可拉上两个睡眠区之间的帘子,从而在每24个小时就要经历16个昼夜的太空中营造出“夜”的感觉。
　　航天员的睡袋固定在舱壁上,因此航天员看起来是站着入睡的。睡袋配有防止舱内噪声和光线的耳罩、眼罩。
　　航天员系统总体室主任刘伟波介绍说,航天员的太空生活将按照天地同步原则安排,进入组合体运行阶段后按北京时间休息和工作。刘伟波说,在昼夜更替频繁的太空白天进行工作,晚上以休息为主,再进行相应调整,有助于航天员保持健康。“关于航天员在太空的作息,早在载人航天事业刚刚起步时就进行过研究:在太空,一个昼夜90分钟,研究表明,在近地轨道的飞行中,保持人固有的生物钟效率最高、健康保持最好。”
动
穿“企鹅服”对抗太空微重力
　　与以往载人航天飞行任务相比,这次航天员的空间驻留时间由几天增加到十几天,空间微重力成为太空生活的头号“强敌”。“人在失重状态下长期生活,没有力的作用,人的肌肉会萎缩。”航天员系统副总设计师李谭秋说,这一次将为航天员设计一些专门对抗空间微重力的小设备。
　　纯白色的“企鹅服”是其中之一。“‘企鹅服’中有很多弹性的带子,有点像地上的拉力器,航天员穿上后,通过力的作用,实现肌肉的锻炼。”李谭秋说,这种失重防护对抗设备可以套在航天员的日常服装外面,每天训练一到两个小时。
　　航天员回到地面后,耐力会下降,平常很简单的站立会变得困难,在这一点上女航天员会表现得更为明显。“国外载人航天经验证明,在太空的强化锻炼是有效措施,可以减少回到地球后的恢复时间。”李谭秋说。
　　两套“企鹅服”与套袋,在天宫一号发射前就已装置在目标飞行器中。它们将迎接远道而来的航天员,为13天的太空之旅提供身体锻炼保障。
乐
太空娱乐多,游戏也是科学实验
　　13天的太空生活未免枯燥,中国航天员科研训练中心对此设计了一系列娱乐项目。“航天员可以与家人、朋友进行天地间的沟通与对话,他们在太空也需要来自地面的支持。”陈善广说,电话、电脑带上了太空,航天员可以在舱内欣赏自己喜欢的电影、电视剧等文艺节目,同时相机也被送上了太空,航天员将亲手记录太空中的场面。
　　此外,天宫中的每个卧室也都装有电话,便于航天员们互相联系。通过仪表显示区,航天员可以实现与地面之间的天地双向可视通话,首次实现跟地面的视频联系。
　　为了让航天员的太空生活更有趣味,天宫上还特意设置了一些小“惊喜”。“我们把一些小东西藏在‘天宫’里,让航天员自己动手去寻找,希望能给航天员的太空生活创造更多快乐。”盖宇清说。
　　航天员在太空中的游戏项目,并不只是简单娱乐,而是与科学实验相关。“航天员很多时候是边玩边做科学实验,检验在失重环境下人的操作反应、认知决策的变化。”陈善广说,这样的游戏不仅能获得科学实验数据,也使太空生活不再枯燥乏味。
　　　A4-A5版文/图据新华社(署名除外)
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中国航天史上的十个第一
　　第一个航天发射场　1958年10月20日,酒泉卫星发射中心正式组建,是我国组建最早、规模最大、技术最先进的综合性航天发射中心。54年来,先后成功发射50颗卫星、8艘神舟飞船和1艘目标飞行器,创多个“第一”。
　　第一枚探空火箭　1960年2月,中国自行设计制造的试验型液体探空火箭,在上海南汇简易发射场首次发射成功,迈出了中国探空火箭技术的第一步。
　　第一颗卫星上天　1970年4月24日,随着第一颗人造地球卫星“东方红一号”在酒泉发射成功,中国成为世界上第五个发射卫星的国家。
　　第一颗返回式卫星　1975年11月26日,中国首颗返回式卫星发射成功。卫星在轨道上运行3天后顺利按预定时间返回,我国成世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。
　　第一次“一箭三星”　1981年9月20日,中国成功地用一枚火箭发射了3颗卫星,这种“一箭三星”技术当时在世界引起轰动。
　　第一颗通信卫星　1984年4月8日,中国第一颗通信卫星升空。当年5月14日,卫星正式交付使用。中国卫星通信业务由试验阶段进入使用阶段。
　　第一艘无人试验飞船　中国第一艘无人试验飞船神舟一号,于1999年11月20日发射成功,飞船准确地按运行轨道在太空飞行14圈,历时21个小时,在预定地区安全着陆。
　　中国遨游太空第一人　2003年10月15日,杨利伟乘坐的神舟五号升入太空,成功进行了我国第一次载人航天飞行。飞船在轨飞行14圈,历时21小时23分后返回地面。杨利伟成为中国遨游太空第一人。
　　第一次太空行走　2008年9月25-28日,翟志刚、刘伯明、景海鹏乘神舟七号飞船,成功进行了第三次载人航天飞行,实现了我国航天员首次空间出舱活动,是世界上第三个掌握空间出舱活动技术的国家。
　　第一次交会对接　2011年11月,我国成功完成天宫一号与神舟八号交会对接,进行了两次空间无人自动交会对接,突破和掌握了自动交会对接技术。