上九天揽月：载人宇宙飞船系统组成

4．载人飞船的系统组成

载人飞船除了舱段结构之外，为了保证航天员能安全地进入太空，并顺利完成多项既定任务，安全返回地面，载人飞船还必须具备一整套完善系统。

这套系统包括：航天员分系统、有效载荷分系统、电源分系统、推进系统、制导导航和控制分系统、仪表照明分系统、结构和机构分系统、热控分系统、环境控制与生命保障分系统、测控通讯分系统、应急救生分系统、着陆回收分系统、数据管理分系统。下面我们就简单介绍一下各个系统的功能。

航天员分系统。航天员系统的主要任务是选拔、训练航天员，并在训练和载人飞行任务中对航天员实施医学监督和医学保障。我国在北京建设了航天员选训中心，研制了舱内航天服，以及航天员地面训练模拟器等大型训练设备。

有效载荷分系统。应用系统的有效载荷应用中心采用分布式计算机系统，数据通信前端机采用并行双工方式，采用了机群技术、并行数据库技术，建立相对完整的通信指挥调度系统，具备运控计划生成和调度、多种有效载荷数据并行处理分发功能，可支持多有效载荷、多数据流、多艘飞船任务同时运行。

电源分系统。飞船电源分系统的主要作用是为飞船的正常运转提供电力保证，贯穿于推进、返回和轨道三个舱中，是一个大的电源系统，并网技术难度相当大。飞船上的推进系统中不少发动机采用的是双阻元燃料；还有数字压缩图像和话音技术，即天地往返通信系统，这也是关系到航天员在天上与地面通信联络及地面指挥监控航天员的十分重要的系统。

推进系统。飞船上的推进系统，也叫飞船动力系统或发动机系统。它的用途是：①提供飞船变轨机动飞行和交会对接的动力；②提供在轨飞行时姿态稳定、姿态高速的动力；③提供飞船高轨返回时的制动动力；④提供再入所需控制动力；⑤发射段逃逸救生塔抛掉后，提供飞船应急救生返回动力。

制导导航和控制分系统。载人飞船的制导导航和控制系统控制着飞船所有的动作变化，被喻为飞船的大脑。也正是它们使飞船具备了在多种条件下安全准确返回的能力。

对于载人飞船来说，飞船制导导航和控制系统的关键作用就是返回控制。在飞船发射和运行的过程中，飞船姿态、轨道、控制部件、飞船环境等不可避免会产生误差，返回控制可以对所有的误差进行调整，确保飞船安全返回地面。从神舟一号飞船开始，中国航天就提出了不仅能回来、落点还要准的要求；研制人员的精心设计，使目前飞船的落点范围稳定在了正负10千米左右。而从事飞船研制几十年的俄罗斯，目前落点范围是在正负30多千米左右。

除了返回控制技术外，制导导航和控制系统的另一个重要作用就是通过完全中国自主开发的救生控制技术，可以对返回舱的落点进行预报并对飞船的落点进行遥控。此外，制导导航和控制系统的一些关键部件，如陀螺、红外地球敏感器等，都有备份部件。这样，即使飞船的制导导航和控制过程中出现问题，也可以确保航天员的安全返回。

仪表照明分系统。随着发射场倒计时“10，9，8，7，6……1，起飞”的口令发出，飞船座舱内立刻响起悦耳的“起飞”语音提示，航天员注视着仪表板上的显示数据和闪烁的指示灯。从这一刻开始，航天员在整个飞行过程中将时刻与仪表照明系统“亲密接触”。仪表与照明分系统主要是飞船上各主要分系统工程参数的显示设备，包括飞行过程中重要事件的语音通报、作息提示、时间显示设备等。

结构和机构分系统。这一分系统的任务是承担完成飞船结构构型、承载与支撑、结构密封与放热、连接与分离、着陆缓冲任务。“神舟”飞船采用轨道舱、返回舱和推进舱组成的三舱方案。载人飞行结束后，其轨道舱可继续留轨运行半年时间，开展空间对地观测和空间技术实验，同时还可以作为空间交会对接任务的目标飞行器。(www.xing528.com)

热控分系统。热控系统主要作用是使飞船内保持一定的温度，藏在飞船“肚子”里的航天员享受着“四季如春”舒适环境。“神舟”六号载人飞船舱内温度被自动控制在17℃～25℃，航天员也可进行手动调节。飞船飞行过程中，向阳面舱外温度超过100℃，背阳面为-100℃。

环境控制与生命保障系统。载人飞船上的环境控制与生命保障系统是维持飞船密封舱内的大气环境，保障航天员在舱内正常工作、生活和生命安全的重要系统。

这一套系统是载人飞船绝不可少的，这也是区别载人飞船和无人飞船的主要标志之一。环境控制和生命保障系统又包括环境控制、气体贮存、供水及水处理、航天食品、烟火探测和灭火、废物处理、航天服等子系统。

测控通信系统。飞船上的测控通信系统是与设置在地面上的测控通信系统配合一起使用的。二者共同完成飞船发射的上升段、轨道运行段、返回再入段及着陆后的测控通信任务，并且还能完成飞船在轨道机动和交会对接过程中的测控通信任务。测控通信时，沟通飞船与地面测控人员的联系，使地面测控人员实时了解和掌握飞船的飞行情况，并且根据从飞船上传输下来的数据信息，适时对飞船实施控制。

因此，对飞船的测控通信系统的工作可靠性要求很高，且应具有双向通信能力：飞船既能顺利地接受地面发送来的数据信息和测控指令，同时又能把飞船自测的数据信息（如飞船运行的轨道数据、飞船上设备的工作状况以及根据飞船离轨时的数据、预报返回着陆的落点等）及时传输给地面测控中心。传输的形式包括测量数据、测控指令、电视图像、话音、文字、图标等多种类型的信息。

应急救生系统。虽然飞船设计的可靠性很高，但还做不到万无一失。航天员从进入飞船待发开始，到返回着陆出舱为止，各个阶段都有可能发生危及生命安全的事故，所以飞船上必须设有救生系统。它的作用就是在载人飞船飞行任务中，从航天员进舱，经发射入轨、在轨运行、返回着陆至航天员出舱为止，一旦发生危及航天员安全的险情时，实施应急救生程序和措施，保障航天员的安全。

应急救生的功能包括以下6个方面：①待发射段的应急撤离和逃逸救生；②发射段大气层内应急救生； ③发射段大气层外应急救生；④轨道运行段应急救生；⑤返回段应急救生；⑥着陆后应急救生。

根据目前的技术水平，飞船在轨道飞行段和返回段，还不能仅仅依靠飞船自身实施救生。这里所讲的救生，只是在待发和上升段的应急救生。对于这一阶段的救生，多采用一种称为逃逸救生塔的救生装置。在发射前或在发射升空几分钟内，若运载火箭出现故障或发生爆炸时，逃逸系统的发动机点火，将飞船返回舱牵引离开火箭爆炸危险区，使飞船缓慢落到地面，以确保航天员的生命安全。

着陆回收系统。着陆回收系统是宇航员安全返回地面的最后一个环节，也是最为关键环节之一。它是由降落伞、着陆缓冲火箭、着陆信标机、着陆示位装置等组成。

它的主要任务是：飞船在太空飞行后，从返回舱再入大气层开始，利用先进的无线电测量系统，对目标进行捕捉、分析和落点预报，然后组织迅速逼近返回舱，并且对返回舱进行处置，将其安全运回基地。