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F96 中國神舟八號飛船發(fā)射、首次無人交會對接、飛船返回艙回收成功紀念
2011.11.01、03、17發(fā)行 全套3枚 印量3000套
(3-1)貼 2009-10(4-4)郵票1枚
蓋 中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心2011.11.01.06蘭州市27支局郵政日戳銷票
印“中國神舟八號飛船發(fā)射成功紀念2011.10中國.酒泉”紀念戳
圖案：火箭發(fā)射 神舟八號飛船
(3-2)貼 “太陽鳥”個性化郵票1枚
蓋 北京2011.11.03.20航天城(1)郵政日戳
印“中國首次無人交會對接試驗成功紀念2011.11中國.北京”紀念戳
圖案：天宮一號和神舟八號對接
(3-3)貼“太陽鳥”(鳳凰)個性化郵票1枚
蓋 內(nèi)蒙古四子王旗2011.11.17.20紅格爾(1)郵政日戳銷票
印“中國神舟八號飛船返回艙回收成功紀念2011.11中國.著落場”紀念戳
圖案：返回艙著落
紀念封規(guī)格：220×110mm 紀念封、戳設計者：崔宇新、王長亮
寄自：酒泉、北京、紅格爾 印刷廠：上海盛杰印刷有限公司
發(fā)行：上海航天局集郵協(xié)會
2011年11月1日5時58分07秒，中國“長征二號F”改進型運載火箭（遙八）運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射場點火發(fā)射，火箭飛行583秒后，將“神舟八號”飛船成功送入近地點200公里、遠地點330公里的預定軌道，發(fā)射圓滿成功。
此次發(fā)射為“零窗口”發(fā)射。
所謂“零窗口”，即指在預先計算好的發(fā)射時間，分秒不差地將火箭點火升空，不允許有任何延誤與變更。
為了確保將飛船發(fā)射到與目標飛行器共面的軌道，神舟八號必須在天宮一號軌道面經(jīng)過發(fā)射點后的一定時間內(nèi)準時點火起飛，否則就需要消耗很多的推進劑來修正兩者之間的軌道面偏差。因為目標飛行器已經(jīng)先于追蹤飛行器在空間軌道上運行，這就需要地面提前許多天計算并確定出追蹤飛行器發(fā)射時間。不能錯過，因為一旦錯過，發(fā)射時間就要向后推遲，還需要重新計算選擇。
神舟八號飛船為三艙結(jié)構(gòu)，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(gòu)，具備自動和手動交會對接與分離功能。神舟八號為改進型飛船，全長9米，最大直徑2.8米，起飛質(zhì)量8082公斤。神舟八號飛船在前期飛船的基礎上，進行了較大的技術(shù)改進，全船一共有600多臺套的設備，一半以上發(fā)生了技術(shù)狀態(tài)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(gòu)周邊式構(gòu)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(fā)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(fā)動機。同時，航天員的手動控制設備也進行了改進。
現(xiàn)在的飛船在前期具備57天自主飛行的能力基礎上，已具備?？?80天的能力。神舟八號飛船電源帆板因為采用了新的太陽電池片，發(fā)電能力提高了50%。飛船的降落傘系統(tǒng)和著陸緩沖系統(tǒng)也進行了技術(shù)上的改進，提高了使用的可靠性。
它發(fā)射升空后，與天宮一號對接，成為一座小型空間站。
神舟八號雖然是無人飛行，但這次飛行將對未來的載人任務進行充分的技術(shù)驗證和準備。它與“神九”、“神十”一樣，都是按照載人要求設計的?！吧癜恕鄙显黾优渲昧藞D像記錄設備和力學參數(shù)測量設備，能夠記錄下交會對接過程和飛船在飛行過程中的各種力學參數(shù)，有助于航天員地面訓練和評價飛船的載人力學環(huán)境。通過這次飛行，可以驗證改進后的飛船能否適應載人航天飛行的要求。這次“神八”將有形體假人隨之上天，相關(guān)科學實驗數(shù)據(jù)為明年即將和天宮一號進行交會對接的載人飛船提供佐證。
涵蓋微生物、植物和動物等33種生物樣品將裝在40個有光照的容器中，隨神舟八號飛船遨游太空。此次在飛船上進行的空間生命科學研究最大的亮點在于是中外首次合作。2008年5月中德雙方簽訂了《關(guān)于在神舟八號飛船上使用德國培養(yǎng)裝置進行空間生命科學實驗的協(xié)議書》，明確了雙方的合作形式、分工以及重要的計劃節(jié)點。由德方提供生物培養(yǎng)箱，中方負責電源箱，開展17項生命科學實驗項目。其中，中方10項，德方6項，中德合作1項，涉及中方7家單位，德方6個大學。
神舟八號與天宮一號對接，組裝成空間站雛形空間交會主要有四大步驟：
地面引導—即兩個航天器都上天入軌后，通過地面測控站的引導，逐漸縮短相互之間距離。
自動尋的—在相距100公里時，“神舟八號”開始捕捉“天宮一號”，這是一個自動追蹤、捕捉的過程，讓“神八”通過幾次變軌，縮短與天宮的距離。
最終逼近—當二者相距在100米到1米之間時，不僅要控制好相互間的距離、速度和姿態(tài)，還必須保持在每秒1米的相對速度內(nèi)，以準備對接。
對接合攏—這時兩個龐大的飛行器，在太空相距僅幾十厘米，相對速度約每秒0.1米，橫向相對誤差不超過18厘米，才能嚴絲合縫地連為一體。整個對接過程必須保證接合平穩(wěn)，不能劇烈搖晃從而影響在軌飛行器的姿態(tài)。對接時兩個飛行器在空中都是超高速飛行狀態(tài)，雖然對接時相對速度不大，但要在充斥著高密度等離子體、游離氧及紫外線等的復雜空間環(huán)境中，實現(xiàn)兩個活動體間的精確對接，難度依然很高。
天宮一號/神舟八號交會對接任務，是我國首次空間交會對接試驗，是突破和掌握空間飛行器交會對接技術(shù)的關(guān)鍵之戰(zhàn)，是繼突破載人飛船天地往返和航天員空間出艙活動技術(shù)后，我國組織實施的又一重大科技實踐活動。此次任務目標是，準確進入軌道，精確交會對接、穩(wěn)定組合運行，安全撤離返回?！吧裰郯颂枴憋w船具備自動和手動交會對接功能。
此次任務，共有航天員系統(tǒng)、空間應用系統(tǒng)、載人飛船系統(tǒng)、運載火箭系統(tǒng)、發(fā)射場系統(tǒng)、測控通信系統(tǒng)、著陸場系統(tǒng)、空間實驗室系統(tǒng)等載人航天工程八大系統(tǒng)參加任務。
2011年11月3日凌晨，在距離地球350公里外的太空中，“神舟八號”飛船經(jīng)過4次自主變軌控制，抵達距“天宮一號”約5公里的對接入口點。隨后，從對接機構(gòu)接觸開始，經(jīng)過捕獲、緩沖、拉近、鎖緊4個步驟，1時36分實現(xiàn)了剛性連接，形成組合體，隨后組合飛行12天。11月14日20時，在北京航天飛行控制中心的精確控制下，天宮一號與神舟八號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(gòu)的功能與性能，獲取了相關(guān)數(shù)據(jù)，達到了預期目的。第二次交會對接飛行2天之后，16日，神八將第二次撤離天宮一號，17日返回地面。首次交會對接任務的成功，意味著繼美、俄之后，中國成為第三個獨立掌握交會對接技術(shù)的國家，這為我國今后開展更大規(guī)模的空間探索奠定了扎實的技術(shù)基礎。
在二次交會對接前，神舟八號與天宮一號的組合體要重新進行轉(zhuǎn)向180度，轉(zhuǎn)為天宮在前、飛船在后的運行狀態(tài)。而之前11月3日第一次交會對接則是采用飛船在前、天宮在后的姿態(tài)。
二次交會對接前飛船的分離形態(tài)，與二次交會對接后飛船最終撤離天宮的方式也不相同。二次交會對接前，組合體進行180度調(diào)頭，飛船正飛分開。而最終撤離返回的時候，組合體不再調(diào)頭，飛船采取倒飛撤離，即直接從前面撤離。
神八的成功發(fā)射并與天宮一號實現(xiàn)對接，標志著中國已經(jīng)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。
2011年11月16日18時30分，神舟八號飛船與天宮一號目標飛行器成功分離。完成返回前狀態(tài)檢查測試和一系列準備工作后，北京航天飛行控制中心將于17日對飛船實施返回控制。神舟八號飛船于11月17日19點32分30秒平穩(wěn)著陸，順利回歸到祖國懷抱。
神八任務與神六、神七相比，雖然不載人，但是任務工作量增加了，工作標準提高了。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
一是應急待命時間增加。應急待命時間取決于飛船在軌時間，神六在軌運行了5天，神七在軌運行了3天，神八在軌運行17天。按照任務要求，在飛船運行過程中，著陸場每天都要處于回收待命準備狀態(tài)。
二是搜索回收區(qū)域擴大。按照總體方案要求，飛船每天都有回收的可能性。由于回收的著陸點不同，所以搜索區(qū)域就變大了。
三是搜索回收時間要求縮短。神七回收時在正常情況下搜索時間要求是6小時，現(xiàn)在提高到2．5小時。
四是夜間搜索回收難度增加。夜間搜索和白天完全不同。通過演練發(fā)現(xiàn)，夜間漆黑一片，伸手不見五指，直升機起飛、降落、返回艙尋找都具有一定難度。
五是飛船的有效載荷回收轉(zhuǎn)運要求嚴格。返回艙的有效載荷是中德合作研制的通用生物培養(yǎng)裝置，里面有許多微生物，對環(huán)境、溫度有要求，必須在返回后第一時間送到北京處理。
返回艙回收過程主要包括四個階段。
（1）跟蹤測量階段
按照飛船的飛行程序，當飛船制動發(fā)動機點火26分鐘后，返回艙就會飛到著陸場上空，白云鄂博場區(qū)的雷達首先捕獲目標，并對其彈道進行測量，引導后續(xù)測控設備跟蹤。位于大廟場區(qū)的USB設備隨后跟蹤，同時接收飛船遙測數(shù)據(jù)并向飛船發(fā)出遙控指令。在主傘打開后，利用光學設備拍攝飛船降落全過程。
（2）搜索尋找階段
按照程序，飛船落地前直升機就起飛到待命空域，利用直升機上裝備的定向設備接收飛船發(fā)射的信號，確認飛船的位置。由于是夜間搜索飛行，直升機在到達返回艙地點上空后，需要持續(xù)一段時間對返回艙的狀態(tài)、姿態(tài)，以及現(xiàn)場地形進行確認，隨后指揮直升機首先在附近選擇合適的地方降落，并指揮其他直升機降落。
（3）現(xiàn)場處置階段
此時地面分隊陸續(xù)趕到，按照工作流程對返回艙進行處置，主要包括外觀檢查、艙內(nèi)氣體檢測、微生物檢測、有效載荷的拆卸。
（4）回收轉(zhuǎn)運階段
將有效載荷快速運到中科院，將返回艙運到呼市火車站再到北京交給有關(guān)單位。
“長征二號”F遙八火箭，是長征二號F型運載火箭的改進型。在長征二號F型運載火箭的基礎上對助推器、控制系統(tǒng)、故障檢測系統(tǒng)進行了改進，提高了運載能力和運載精度。全長58.3米，起飛質(zhì)量497噸，運載能力為8130公斤。
長征二號F遙八運載火箭，雖然與發(fā)射天宮一號的長征二號FT1火箭基本狀態(tài)差別不大，但由于執(zhí)行任務不同，在后者的基礎上進行了20項改進。而長征二號FT1在以前的長征二號F基礎上已經(jīng)進行了170多項改進。
助推器完全重新設計，動力系統(tǒng)重新設計，控制系統(tǒng)幾乎從硬件到軟件全部改動，遙測系統(tǒng)隨之進行了改動，幾乎沒有一個系統(tǒng)是把長征二號F火箭直接拿來使用的，實際上就是一個新研制的火箭。
要實施交會對接，精確入軌是關(guān)鍵。由于神舟八號飛船發(fā)射要以天宮一號為目標，而天宮一號在軌運行，參數(shù)隨時在變，為了讓飛船追上目標飛行器，必須通過火箭的精確入軌使飛船盡量靠近目標飛行器。因此，火箭系統(tǒng)在制導方式上進行了改進，由原來的攝動制導改為迭代制導。攝動制導主要指火箭按照標準彈道飛行。迭代制導則是一種自適應制導技術(shù)，是根據(jù)火箭當前的速度、位置以及預估的入軌點，不斷調(diào)整自己的飛行軌跡。通過這種方式可以確保飛船精確入軌。這是一項新技術(shù)，也是最大的亮點。它可以使精度比原來提高2至3倍。
長征二號F運載火箭 見S.HT-F32
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