S.HT-F96. 中国神舟八号飞船发射、首次无人交会对接、飞船返回舱回收成功纪念 

F96  中国神舟八号飞船发射、首次无人交会对接、飞船返回舱回收成功纪念

2011.11.01、03、17发行      全套3枚          印量3000套

(3-1)贴 2009-10(4-4)邮票1枚

盖 中国酒泉卫星发射中心2011.11.01.06兰州市27支局邮政日戳销票

印“中国神舟八号飞船发射成功纪念2011.10中国.酒泉”纪念戳

图案：火箭发射  神舟八号飞船

(3-2)贴 “太阳鸟”个性化邮票1枚

盖 北京2011.11.03.20航天城(1)邮政日戳

印“中国首次无人交会对接试验成功纪念2011.11中国.北京”纪念戳

图案：天宫一号和神舟八号对接

(3-3)贴“太阳鸟”(凤凰)个性化邮票1枚

盖 内蒙古四子王旗2011.11.17.20红格尔(1)邮政日戳销票

印“中国神舟八号飞船返回舱回收成功纪念2011.11中国.着落场”纪念戳

图案：返回舱着落

纪念封规格：220×110mm             纪念封、戳设计者：崔宇新、王长亮

寄自：酒泉、北京、红格尔           印刷厂：上海盛杰印刷有限公司

发行：上海航天局集邮协会

2011年11月1日5时58分07秒，中国“长征二号F”改进型运载火箭（遥八）运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火发射，火箭飞行583秒后，将“神舟八号”飞船成功送入近地点200公里、远地点330公里的预定轨道，发射圆满成功。

此次发射为“零窗口”发射。

所谓“零窗口”，即指在预先计算好的发射时间，分秒不差地将火箭点火升空，不允许有任何延误与变更。
　　为了确保将飞船发射到与目标飞行器共面的轨道，神舟八号必须在天宫一号轨道面经过发射点后的一定时间内准时点火起飞，否则就需要消耗很多的推进剂来修正两者之间的轨道面偏差。因为目标飞行器已经先于追踪飞行器在空间轨道上运行，这就需要地面提前许多天计算并确定出追踪飞行器发射时间。不能错过，因为一旦错过，发射时间就要向后推迟，还需要重新计算选择。

神舟八号飞船为三舱结构，由轨道舱、返回舱和推进舱组成。飞船轨道舱前端安装自动式对接机构，具备自动和手动交会对接与分离功能。神舟八号为改进型飞船，全长9米，最大直径2.8米，起飞质量8082公斤。神舟八号飞船在前期飞船的基础上，进行了较大的技术改进，全船一共有600多台套的设备，一半以上发生了技术状态的变化，在这中间，新研制的设备、新增加的设备就占了15%。主要变化是两个方面：
　　具备了自动和手动交会对接功能，为此新增加和改进了一些设备。比如新研制了异体同构周边式构型和多种交会对接测量设备，用于交会对接自主控制的飞行软件、控制软件，也是全新设计和研发的。为了满足交会对接的任务，飞船上增加配置了平移和反推发动机。同时，航天员的手动控制设备也进行了改进。
　　现在的飞船在前期具备57天自主飞行的能力基础上，已具备停靠180天的能力。神舟八号飞船电源帆板因为采用了新的太阳电池片，发电能力提高了50%。飞船的降落伞系统和着陆缓冲系统也进行了技术上的改进，提高了使用的可靠性。

它发射升空后，与天宫一号对接，成为一座小型空间站。

神舟八号虽然是无人飞行，但这次飞行将对未来的载人任务进行充分的技术验证和准备。它与“神九”、“神十”一样，都是按照载人要求设计的。“神八”上增加配置了图像记录设备和力学参数测量设备，能够记录下交会对接过程和飞船在飞行过程中的各种力学参数，有助于航天员地面训练和评价飞船的载人力学环境。通过这次飞行，可以验证改进后的飞船能否适应载人航天飞行的要求。这次“神八”将有形体假人随之上天，相关科学实验数据为明年即将和天宫一号进行交会对接的载人飞船提供佐证。

涵盖微生物、植物和动物等33种生物样品将装在40个有光照的容器中，随神舟八号飞船遨游太空。此次在飞船上进行的空间生命科学研究最大的亮点在于是中外首次合作。2008年5月中德双方签订了《关于在神舟八号飞船上使用德国培养装置进行空间生命科学实验的协议书》，明确了双方的合作形式、分工以及重要的计划节点。由德方提供生物培养箱，中方负责电源箱，开展17项生命科学实验项目。其中，中方10项，德方6项，中德合作1项，涉及中方7家单位，德方6个大学。

神舟八号与天宫一号对接，组装成空间站雏形空间交会主要有四大步骤：

地面引导—即两个航天器都上天入轨后，通过地面测控站的引导，逐渐缩短相互之间距离。
　　自动寻的—在相距100公里时，“神舟八号”开始捕捉“天宫一号”，这是一个自动追踪、捕捉的过程，让“神八”通过几次变轨，缩短与天宫的距离。
　　最终逼近—当二者相距在100米到1米之间时，不仅要控制好相互间的距离、速度和姿态，还必须保持在每秒1米的相对速度内，以准备对接。
　　对接合拢—这时两个庞大的飞行器，在太空相距仅几十厘米，相对速度约每秒0.1米，横向相对误差不超过18厘米，才能严丝合缝地连为一体。整个对接过程必须保证接合平稳，不能剧烈摇晃从而影响在轨飞行器的姿态。对接时两个飞行器在空中都是超高速飞行状态，虽然对接时相对速度不大，但要在充斥着高密度等离子体、游离氧及紫外线等的复杂空间环境中，实现两个活动体间的精确对接，难度依然很高。

天宫一号/神舟八号交会对接任务，是我国首次空间交会对接试验，是突破和掌握空间飞行器交会对接技术的关键之战，是继突破载人飞船天地往返和航天员空间出舱活动技术后，我国组织实施的又一重大科技实践活动。此次任务目标是，准确进入轨道，精确交会对接、稳定组合运行，安全撤离返回。“神舟八号”飞船具备自动和手动交会对接功能。

此次任务，共有航天员系统、空间应用系统、载人飞船系统、运载火箭系统、发射场系统、测控通信系统、着陆场系统、空间实验室系统等载人航天工程八大系统参加任务。

2011年11月3日凌晨，在距离地球350公里外的太空中，“神舟八号”飞船经过4次自主变轨控制，抵达距“天宫一号”约5公里的对接入口点。随后，从对接机构接触开始，经过捕获、缓冲、拉近、锁紧4个步骤，1时36分实现了刚性连接，形成组合体，随后组合飞行12天。11月14日20时，在北京航天飞行控制中心的精确控制下，天宫一号与神舟八号成功进行了第二次交会对接。这次对接进一步考核检验了交会对接测量设备和对接机构的功能与性能，获取了相关数据，达到了预期目的。第二次交会对接飞行2天之后，16日，神八将第二次撤离天宫一号，17日返回地面。首次交会对接任务的成功，意味着继美、俄之后，中国成为第三个独立掌握交会对接技术的国家，这为我国今后开展更大规模的空间探索奠定了扎实的技术基础。

在二次交会对接前，神舟八号与天宫一号的组合体要重新进行转向180度，转为天宫在前、飞船在后的运行状态。而之前11月3日第一次交会对接则是采用飞船在前、天宫在后的姿态。
　　二次交会对接前飞船的分离形态，与二次交会对接后飞船最终撤离天宫的方式也不相同。二次交会对接前，组合体进行180度调头，飞船正飞分开。而最终撤离返回的时候，组合体不再调头，飞船采取倒飞撤离，即直接从前面撤离。

神八的成功发射并与天宫一号实现对接，标志着中国已经初步掌握空间交会对接能力，拥有建设简易空间实验室，即短期无人照料的空间站的能力。

2011年11月16日18时30分，神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器成功分离。完成返回前状态检查测试和一系列准备工作后，北京航天飞行控制中心将于17日对飞船实施返回控制。神舟八号飞船于11月17日19点32分30秒平稳着陆，顺利回归到祖国怀抱。

神八任务与神六、神七相比，虽然不载人，但是任务工作量增加了，工作标准提高了。主要体现在以下几个方面：
　　一是应急待命时间增加。应急待命时间取决于飞船在轨时间，神六在轨运行了5天，神七在轨运行了3天，神八在轨运行17天。按照任务要求，在飞船运行过程中，着陆场每天都要处于回收待命准备状态。
　　二是搜索回收区域扩大。按照总体方案要求，飞船每天都有回收的可能性。由于回收的着陆点不同，所以搜索区域就变大了。
　　三是搜索回收时间要求缩短。神七回收时在正常情况下搜索时间要求是6小时，现在提高到2．5小时。
　　四是夜间搜索回收难度增加。夜间搜索和白天完全不同。通过演练发现，夜间漆黑一片，伸手不见五指，直升机起飞、降落、返回舱寻找都具有一定难度。
　　五是飞船的有效载荷回收转运要求严格。返回舱的有效载荷是中德合作研制的通用生物培养装置，里面有许多微生物，对环境、温度有要求，必须在返回后第一时间送到北京处理。

返回舱回收过程主要包括四个阶段。
（1）跟踪测量阶段
　　按照飞船的飞行程序，当飞船制动发动机点火26分钟后，返回舱就会飞到着陆场上空，白云鄂博场区的雷达首先捕获目标，并对其弹道进行测量，引导后续测控设备跟踪。位于大庙场区的USB设备随后跟踪，同时接收飞船遥测数据并向飞船发出遥控指令。在主伞打开后，利用光学设备拍摄飞船降落全过程。
（2）搜索寻找阶段
　　按照程序，飞船落地前直升机就起飞到待命空域，利用直升机上装备的定向设备接收飞船发射的信号，确认飞船的位置。由于是夜间搜索飞行，直升机在到达返回舱地点上空后，需要持续一段时间对返回舱的状态、姿态，以及现场地形进行确认，随后指挥直升机首先在附近选择合适的地方降落，并指挥其他直升机降落。
（3）现场处置阶段
　　此时地面分队陆续赶到，按照工作流程对返回舱进行处置，主要包括外观检查、舱内气体检测、微生物检测、有效载荷的拆卸。
（4）回收转运阶段
　　将有效载荷快速运到中科院，将返回舱运到呼市火车站再到北京交给有关单位。

“长征二号”F遥八火箭，是长征二号F型运载火箭的改进型。在长征二号F型运载火箭的基础上对助推器、控制系统、故障检测系统进行了改进，提高了运载能力和运载精度。全长58.3米，起飞质量497吨，运载能力为8130公斤。

长征二号F遥八运载火箭，虽然与发射天宫一号的长征二号FT1火箭基本状态差别不大，但由于执行任务不同，在后者的基础上进行了20项改进。而长征二号FT1在以前的长征二号F基础上已经进行了170多项改进。

助推器完全重新设计，动力系统重新设计，控制系统几乎从硬件到软件全部改动，遥测系统随之进行了改动，几乎没有一个系统是把长征二号F火箭直接拿来使用的，实际上就是一个新研制的火箭。

要实施交会对接，精确入轨是关键。由于神舟八号飞船发射要以天宫一号为目标，而天宫一号在轨运行，参数随时在变，为了让飞船追上目标飞行器，必须通过火箭的精确入轨使飞船尽量靠近目标飞行器。因此，火箭系统在制导方式上进行了改进，由原来的摄动制导改为迭代制导。摄动制导主要指火箭按照标准弹道飞行。迭代制导则是一种自适应制导技术，是根据火箭当前的速度、位置以及预估的入轨点，不断调整自己的飞行轨迹。通过这种方式可以确保飞船精确入轨。这是一项新技术，也是最大的亮点。它可以使精度比原来提高2至3倍。

长征二号F运载火箭 见S.HT-F32