神舟八号:中國“神舟”系列飛船的第八艘-中文百科頻道

概述

神舟八号飛船，是中國神舟系列飛船的第八個，是一艘無人飛船，它發射升空後，與天宮一号對接，成為一座小型空間站。2005年底，神舟八号首次對接緩沖試驗在上海成功。

神舟六号返回後，中國載人航天工程進入第二階段，包括三步驟：第一步是航天員出艙，由神舟七号完成；第二步是交會對接，這是神八的目标；而第三步則是建立空間實驗室。

基本信息

飛行器名稱：神舟八号飛船　　

飛行器生産國家：中華人民共和國　　

發射時間：2011年11月

發射地點：酒泉衛星發射中心載人航天發射場（内蒙古自治區阿拉善盟額濟納旗境内）

發射目的：屬于航天發射第二步第二階段空間實驗室階段任務，建成中國首個空間實驗室，為中國航天第三步建設空間站做準備。

發射項目：發射後數天内與天宮一号目标飛行器完成兩次對接任務，并返回地球。

飛船結構

神舟八号飛船為三艙結構，由軌道艙、返回艙和推進艙組成。

飛船軌道艙前端安裝自動式對接機構，具備自動和手動交會對接與分離功能。

神舟八号将基本成為中國的标準型空間渡船，未來實現批量生産。

構造參數

“神八”為改進型飛船，全長9米，最大直徑2.8米，起飛質量8082公斤。

發射神舟八号飛船的改進型“長征二号”F遙八火箭，全長58.3米，起飛質量497噸，運載能力為8130公斤。

與以往飛船發射不同，這次交會對接任務要求飛船“零窗口”發射。

技術特點

神舟八号飛船在前期飛船的基礎上，進行了較大的技術改進，全船一共有600多台套的設備，一半以上發生了技術狀态的變化，在這中間，新研制的設備、新增加的設備就占了15%，主要變化是兩個方面：

具備了自動和手動交會對接功能，為此新增加和改進了一些設備。比如新研制了異體同構周邊式構型和多種交會對接測量設備，用于交會對接自主控制的飛行軟件、控制軟件，也是全新設計和研發的。為了滿足交會對接的任務，飛船上增加配置了平移和反推發動機。同時，航天員的手動控制設備也進行了改進。

現在的飛船在前期具備57天自主飛行的能力基礎上，已具備停靠180天的能力。神舟八号飛船電源帆闆因為采用了新的太陽電池片，發電能力提高了50%。飛船的降落傘系統和着陸緩沖系統也進行了技術上的改進，提高了使用的可靠性

發射計劃

2011年10月26日上午，神舟八号飛船、長征二号F遙八火箭，開始進行垂直轉運，标志着神八發射已進入倒計時。

“神舟八号”飛船11月1日升空，與9月底發射的“天宮一号”目标飛行器實現交會對接。

“神舟八号”飛船發射采用的是“零窗口”發射，這還是神舟飛船首次“零窗口”發射。 “神八”與“天宮一号”交會對接飛行過程分為遠距離段引段、自主控制段、對接段、組合體飛行段和分離撤離段。

2011年11月1日5時58分，中國“長征二号F”遙八運載火箭在酒泉衛星發射中心點火起飛，“神舟八号”飛船發射升空。

四大看點

看點一交會對接　

神舟八号飛船為改進型載人飛船，具備自動和手動交會對接功能。升空後的神舟八号與天宮一号目标飛行器在地面人員控制将進行下首次進行空間交會對接，突破和驗證組合體工作模式，并将開展空間科學實驗。

神舟八号飛船在2011年11月3日淩晨與9月29日升空的天宮一号進行第一次對接。組合飛行12天之後，11月14号，神八将撤離天宮一号，再次進行對接。

看點二飛船定型　　

天宮一号發射成功後，中國神舟系列飛船将在神舟八号基本定型，成為标準型空間渡船，其外形等基本要素都将保持不變。

看點三升空時間　

神舟八号飛船在北京時間2011年11月1日5時58分發射，10月31日當天實施運載火箭推進劑加注。

看點四飛船類型

神舟八号發射目标飛行器，不載人。

發射意義

标志着中國已經初步掌握空間交會對接能力，擁有建設簡易空間實驗室，即短期無人照料的空間站的能力。

對接實錄

首次對接

2011年11月3日00：34 飛船從5公裡停泊點向400米停泊點前進。

00:41 用于交會對接的目标飛行器天宮一号，經過第4圈和第13圈兩次變軌，目前位于距地球343公裡的近圓軌道上。

00:42 北京飛控中心預報：神舟八号飛船将于01時07分進入400米停泊點。

00:46 遠距離導引段自神舟八号飛船入軌後開始，在地面測控通信系統的導引下，飛船經過5次變軌控制，于2日深夜飛抵天宮一号後下方約52公裡處，轉入自主控制飛行狀态。

00:48 神舟八号萬裡追趕天宮一号。天宮一号在固定的軌道上運行，發動機并不工作；而神舟八号則通過不斷的變軌來拉近兩者之間的距離。

01:01 飛船對接機構對接準備。

01:03 神舟八号對接環推出。

01:05 神舟八号對接準備完成。

01:05 飛船第30圈，天宮第541圈，進入馬林迪站和天鍊01星跟蹤弧段内，飛船進入400米停泊點。

01:06 地面對神舟八号對接機構的推出和準備情況進行确認後，飛船再次前進。

01:10 神舟八号與天宮一号的距離正不斷縮短。相對導航狀态正常。

01:10 空空通信正常。

01:11 天宮一号、神舟八号相對距離目前為270米。

01:16 交會對接的接近段已經結束，即将進入平移靠攏段，飛船經過兩天多的飛行，與天宮一号的距離隻剩最後的140米。

01:19 激光雷達導航。

01:20 CCD導航。

01:20 神舟八号從140米停泊點開始前進，正沿直線緩緩接近天宮一号。

01:21 天宮一号目标飛行器是倒飛狀态，神舟八号是正飛。

01:21 飛船正在接近30米停泊點。

01:22 飛船激光雷達切近場合作目标。

01:23 飛船自主進入30米停泊點，稍做停泊。

01:27 飛船轉最後靠攏。

01:29 對接環接觸。

01:29 神舟八号對接機構上的5個環失衡傳感器實時下傳的數據表明，兩個航天器已經成功接觸。

01:29 飛船尾部4台發動機随即點火，給飛船提供一個對接推力。

01:29 對接機構捕獲。

01:29 飛船對接機構上的3把捕獲鎖與天宮一号對接機構上的3個卡闆器咬合。

01:30 完成捕獲。飛船發動機旋即關機。

01:30 兩個航天器完成柔性連接，連接後仍能相互移動。

01:30 飛船對接機構的機械緩沖系統完成緩沖和校正，在緩沖過程中，儲存和消耗能量，校正對接換姿态，使其處于水平位置。

01:30 對接鎖鎖緊開始。

01:30 神舟八号對接機構的對接換環收回，拉近兩航天器，兩對接機構前端框面互相貼合。

01:34 對接機構端面密封完成。

01:35 兩航天器完成剛性連接。

01:35 飛船和天宮一号對接機構上各分布12個對接鎖，每個鎖由能活動的主動鈎和固定的被動鈎組成。

01:36 對接機構鎖緊完成。

01:37 組合體啟控。

01:38 組合體消除姿态偏差。

01:41 組合體消除偏完成。

01:42 北京飛控中心宣布：對接機構鎖緊，天宮一号啟控，天宮一号、神舟八号交會對接完成。

第二次對接

2011年11月14日20時，在北京航天飛行控制中心的精确控制下，天宮一号與神舟八号成功進行了第二次交會對接。這次對接進一步考核檢驗了交會對接測量設備和對接機構的功能與性能，獲取了相關數據，達到了預期目的。

背後故事

抵達距“天宮一号”約5公裡的對接入口點。随後，從對接機構接觸開始，經過捕獲、緩沖、拉近、鎖緊4個步驟，實現了剛性連接，形成組合體，開始了為時兩天的整體飛行。

兩個8噸重“龐然大物”的高精度對接，對接機構中小到指甲大小的齒輪和針頭大小的接口都要嚴絲合縫，無異于“針尖對針尖”。首次交會對接任務的成功，意味着繼美、俄之後，中國成為第三個獨立掌握交會對接技術的國家，這為我國今後開展更大規模的空間探索奠定了紮實的技術基礎。

在接下來的12天中，“天宮一号”與“神舟八号”還将進行第二次交會對接試驗。

早在“神舟八号”發射之前，記者便來到酒泉衛星發射中心探營，見證了這一場太空中的“穿針引線”背後的艱辛。

突發事件

“‘天宮’在天上等着‘神八’赴約，這對飛船的發射窗口提出了非常嚴格的要求。”中國航天科技集團公司載人航天工程辦公室主任童旭東道破了緊張氛圍的緣由。

然而，正當轉場工作緊鑼密鼓地準備時，從北京傳來的一個突如其來的消息讓每個人的心情變得暗淡下來。

“神九”上的CTU(計算機核心單元)在一個特定的溫度段發出指令時，遙測信号丢失。“這意味着如果飛船在這樣的情況下接收這樣特殊的指令，飛船瞬間會與地面失去聯系。一旦出現這樣的意外，後果不堪設想。”童旭東告訴本刊記者。

按照原定計劃，再過兩天，“神舟八号”船箭組合體将結束測試區的各項工作，運往發射陣地，火箭發射進入“倒計時”狀态。根據航天質量管理條例，相同批次的産品出現問題，要開展舉一反三工作，及時剝離問題，确保飛行無隐患。而當這個消息傳來時，距離船箭組合體轉運時間隻剩3天了。

怎麼辦？是“凍結狀态”全力舉一反三，還是邊查問題邊推進工作？此前，在“長二丙”失利後，目标飛行器和火箭試驗隊凍結了10天的工作，等待“長二丙”的事故調查。此刻，“天宮”已經在太空調整好姿态等待“神八”到來。交會對接任務對追蹤飛行器，即“神舟八号”飛船的發射窗口有非常嚴格的要求。而首次對接任務選擇在陰影區，11月份隻有1号、3号和5号有發射窗口，一旦錯過，下次“太空約會”就要順延到12月底了。

在第一時間，中國航天科技集團公司組織了“兩總”迅速研讨，并組織西安的專家迅速攻關。在問題發生當天，“神九”上的CTU被立即運抵西安，同時在酒泉衛星發射中心執行任務的專家連夜返回西安，進行集智攻關。大家達成一緻，當前一方面是要繼續對該問題進行定位、複現，找到問題所在，同時做好“神舟八号”相關預案。

一場“三地大協同”的攻關戰役就此打響。北京、西安迅速啟動了對“神舟系列”其他産品的驗證試驗；在酒泉衛星發射中心執行“神舟八号”任務的試驗隊員很快啟動了“拆神八”的預案。

“拆卸工作非常複雜，抛開操作上的風險不說，僅僅從正常的操作工藝程序來說，就需要4天的時間。那将意味着将錯過11月1号和3号的發射窗口，發射日期将順延到5号。假如再受天氣等因素的影響，将會給決策帶來重大風險。”童旭東解釋道。

時間一分一秒走過，每個人都在等待西安試驗的結果。原定在10月25日上午10點舉行的CTU歸零會議一推再推，從10點推到下午3點，又從下午3點推到5點，又從5點推到晚上8點。

晚上9點半，當北京、上海、西安、酒泉衛星發射中心四地的專家都悉數到場時，報告人帶着“新鮮出爐”的報告還在路上。大家都在焦急地等待着。

會議很順利。經過前後方試驗隊員3天3夜的鏖戰，得出了兩個結論：一是出現問題的隻是一個特定的溫度段，隻會出如今地面試驗上，飛船在飛行中不會遇到；二是不會給飛船發出該條指令。而即便出現故障，飛船團隊也有預案能夠順利解決這個問題。

經過來自4地150多位專家的“集體會診”，作出了“不拆卸神八CTU”的決定，保持了“神舟八号”的原有狀态。當大家集體鼓掌通過時，人們的臉上才露出了久違的笑容。

“如今回頭來看。這個決定非常有價值。盡管該問題是由于我們的産品不夠‘強壯’所緻，但是從大家的應急反應來看，證明了載人航天團隊特别能戰鬥，在關鍵時刻，基于對産品、系統的全面試驗，做了一個非常果斷的決策。”童旭東說，隻有工作做細了，才能有這種果斷“拍闆”的勇氣和自信。

第九次出征

在首次交會對接任務中，已經圓滿執行過7次任務的長二F火箭将再次兩度執行飛行任務，分别将“天宮一号”和“神舟八号”送入太空。

“在首次交會對接任務中，針對‘天宮一号’和‘神舟八号’的不同使命，我們共研制了兩枚火箭。從硬件來講，我們盡量保持兩枚火箭狀态的一緻性，能夠通用的技術全部通用，确保研制生産過程全程可控。”火箭總設計師荊木春告訴記者，依據如今載人航天工程的發展速度，承擔着“載人使命”的長征二号F火箭即将迎來批量生産時代，确保火箭技術狀态的穩定可靠是“第一要務”。

相比于之前承擔的載人航天任務，此次遙八火箭要在1個月内執行兩次發射任務，這對長二F而言是一個不小的挑戰。而“神舟八号”任務對發射精度更是提出了嚴格要求。

為了實現“高精度”的目标，此次火箭首次采取了叠代制導的控制手段，能更好地減小入軌誤差。荊木春告訴記者，不同于攝動制導，叠代制導的入軌方式更加靈活智能。值得一提的是，這是該項技術首次應用在長征火箭之中。

為什麼要在發射“神舟八号”時采取叠代制導的入軌方式呢？火箭副總師宋征宇形象地給記者舉例。“如果把‘天宮一号’和‘神舟八号’的對接看成是一場接力比賽，運動員沿着直線追上被對接的隊員顯然比繞着追趕更加省力。對運動中的個體而言，橫向機動很困難。這對‘神舟八号’飛船和‘天宮一号’目标飛行器的對接也是如此，必須确保‘神八’與‘天宮’在一個軌道面。”

叠代制導的入軌方式将打破常規火箭的軌道計算模式。“以前火箭發射的入軌模式就像飛機飛行一樣，按照既定的航道飛行，當偏離航道後，自行進行調整。采用叠代制導方式後，火箭将實現一邊飛行一邊計算最适合當前狀态的入軌點，同時設計飛行軌迹，并控制火箭按照設計的軌迹飛行，這樣能夠最大程度保證火箭的入軌精度，尤其是軌道面的精度，從而實現火箭入軌的智能化控制。”宋征宇告訴記者，采取叠代制導後，火箭每0.02秒就要作一次入軌點預計和軌道修正，計算量比傳統制導方式增加了30多倍。

同樣舉飛機飛行的例子，受氣流因素，飛機航行時發生颠簸偏離航道是正常情況。對于火箭而言，受大氣、結構設計、發動機等因素的幹擾，火箭在飛行中也很難做到完全按照預定的軌迹飛行，這就需要火箭在飛行中不斷修正軌道，從而最大程度地保證入軌點的精度。“此次叠代制導大概在火箭點火350秒後發揮作用，讓火箭在飛行的過程中實時作出軌道修正，确保把‘神舟八号’精确送入軌道。”宋征宇說。

搞火箭的人都知道，在測定發射窗口之前，首先要明确“乘客”的目的地，即衛星(飛船)的入軌點。“以前飛行器的入軌點一般在發射前1個月就能确定。此次發射“神舟八号”飛船，為了确保入軌點的精度，在發射前6小時進行最後一次測軌，并在射前4小時才最終确定要對接的‘天宮一号’在空間的軌道參數，此時我們才能知道要把“神舟八号”送到哪裡。這對我們的适應能力是一個極大的考驗。”宋征宇解釋道。

零窗口要求

執行過發射任務的人都知道，發射時刻有一個時間段，如果在發射前出現問題需要推遲，發射時間可以順延。這意味着在這個區間内的任何一個時間點内發射，都能滿足發射要求。此次“神舟八号”肩負對接使命，為了與“天宮一号”實現精确對接，工程總指揮部提出了“零窗口”的發射要求。這意味着火箭在當天的發射時間隻有“一秒”的機會，錯過了就需要再擇機。

“‘天宮’在宇宙中以每秒7.8公裡的第一宇宙速度在做相對運動，這意味着錯過一秒，‘天宮’就已經在天上了‘前進’了7.8公裡，“神舟八号”要通過消耗自身燃料去‘追趕’目标飛行器。”荊木春形象地說。飛行器上天後靠消耗自身燃料調軌是航天發射“沒有辦法的辦法”。

“這次發射活動和之前發射衛星不同，以前的發射隻需考慮衛星上天後能夠盡快把太陽能帆闆對準太陽，以便能夠在第一時間獲取能量。而這次發射“神舟八号”飛船的第一任務是要為對接做準備，與‘天宮一号’這個在宇宙中運動着的龐然大物對接。”據荊木春介紹，在這樣的情況下，“零窗口”發射就顯得尤為重要。

從發射“天宮一号”起，長征二号F火箭結束了技術上“小修小補”的時代，在繼承了當今電子、信息處理、計算機等領域的技術革新成果後，在确保可靠性的前提下，長二F火箭完成了轉型，一枚性能更加優良、運載能力更加強大、載人環境更加舒适的火箭應運而生。

在2012年6月16日，神舟九号發射成功。

2013年6月中旬神舟十号飛船将搭載三位航天員飛向太空，空間站建設大幕即将拉開對于航天人來說，“大考”即将接踵而至。