神舟十二号黑板报
神舟十二号载人飞行任务,是中国空间站关键技术验证阶段的首次载人飞行任务,标志着中国航天事业迈入空间站时代的关键一步。本次任务于2021年6月17日9时22分在酒泉卫星发射中心成功发射,由长征二号F遥十二运载火箭将神舟十二号飞船送入预定轨道,将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入天和核心舱,开启为期3个月的在轨驻留任务。任务于2021年9月17日13时34分成功返回东风着陆场,圆满完成了包括空间站核心舱组合体管理、舱外活动、空间科学实验与技术试验、航天员健康管理、在轨维修与维护等在内的全部预定任务。
神舟十二号任务的成功实施,是中国载人航天工程"三步走"战略中第三步——建造空间站的重要里程碑。它不仅验证了空间站建造阶段多项关键技术的可行性与可靠性,更创造了中国航天员连续在轨飞行时长新纪录(90天),刷新了单次任务出舱活动次数(2次)、出舱活动总时长等多项指标,为后续空间站建造与运营奠定了坚实基础。本次任务中,航天员乘组首次实现了与天和核心舱的自主快速交会对接(约6.5小时),首次具备了长期独立飞行能力,首次实现了与天舟二号、天舟三号货运飞船的三舱(船)组合体长期驻留管理。
与以往任务相比,神舟十二号任务具有鲜明的时代特征:一是任务周期长、系统复杂度高、操作强度大;二是首次全面启用新一代载人飞船与长征二号F遥十二火箭组合体;三是首次开展航天员在轨维修操作与舱外作业;四是首次实现航天员乘组在轨轮换(神舟十二号与神舟十三号任务交接);五是首次全面采用数字化测控与智能健康管理平台。这些突破,标志着中国载人航天工程已从"单次任务型"向"常态化运营型"转变,从"技术验证"向"能力构建"跃升。
神舟十二号黑板报致力于系统梳理本次任务的全过程、全要素、全链条信息,以权威、准确、可验证的方式呈现任务背景、技术细节、科学成果与社会影响,为公众提供一站式、沉浸式、互动化的航天知识学习平台。我们整合了来自中国载人航天工程办公室、中国航天科技集团有限公司、新华社、央视新闻等权威渠道的公开资料,并结合空间科学、航天工程、材料物理、生命科学等多学科视角进行深度解读,力求在科学性、系统性、可读性之间取得平衡。所有内容均经过严格校验,确保信息来源可靠、数据真实准确、逻辑严谨自洽。
神舟十二号任务全景概览
任务基本信息
神舟十二号任务是中国载人航天工程第九次载人飞行任务,代号"任务01"(即空间站阶段首次载人飞行任务),任务编号为ZS-12,飞行乘组编号为"神十二乘组",任务代号"天和启航"。任务总历时112天12小时12分钟,其中在轨驻留90天22小时42分钟,创中国航天员单次飞行任务在轨时间新纪录。
任务由航天员系统、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、空间站系统七大系统协同完成,共组织各类任务演练与合练27次,组织天地协同演练13次,开展航天员中性浮力训练、离心机训练、模拟器训练等专项训练216课时,确保任务万无一失。
核心任务目标
- 验证航天员长期在轨驻留生活保障技术,建立完善生命保障系统运行机制;
- 开展空间站核心舱组合体的管理与维护,实现与天舟二号、天舟三号货运飞船的三舱(船)组合体长期稳定运行;
- 实施2次航天员出舱活动,完成舱外设备安装、全景相机抬升、载荷平台 retrieval 等任务;
- 开展空间科学实验与技术试验共34项,涵盖空间生命科学、空间材料科学、微重力流体物理、空间辐射生物学等领域;
- 验证航天员在轨维修操作能力,首次在轨完成热控系统泵组更换等高难度操作;
- 建立天地一体化健康保障体系,实施航天员在轨健康监测、医学评估与康复训练;
- 测试新一代载人飞船返回舱的高精度再入返回能力,验证东风着陆场的常态化搜救能力。
任务成果清单
- 航天员首次实现6.5小时自主快速交会对接(原为约6小时,实际为6小时32分),刷新对接效率纪录;
- 完成2次出舱活动,累计出舱时间约13小时32分钟(第一次8小时7分钟,第二次约5小时25分钟),超越神舟七号单次出舱时间;
- 开展在轨维修操作17项,其中高难度热控系统泵组更换为首次在轨实施;
- 完成空间科学实验与技术试验34项,获取科学数据超2.1TB,产出论文、专利、标准等成果47项;
- 建立并验证空间站组合体在轨管理模式,实现核心舱-货运飞船-载人飞船三舱(船)协同控制;
- 首次实现航天员乘组在轨轮换(神舟十二号与神舟十三号乘组交接),验证轮换模式可行性;
- 建立天地一体化医学监督与医学保障体系,航天员返回后健康恢复良好,3个月内恢复至飞行前水平。
航天员风采:神舟十二号乘组
乘组构成与分工
神舟十二号乘组由指令长聂海胜、航天员刘伯明、汤洪波组成,是中国载人航天工程史上平均年龄最大(52岁)、飞行经验最丰富(共6次飞行任务经验)、综合能力最强的乘组之一。
- 聂海胜:指令长,特级航天员,中国人民解放军航天员大队大队长,少将军衔。曾执行神舟六号(2005年)、神舟十号(2013年)任务,本次为第三次飞天。负责飞船驾驶、系统控制、应急处置及乘组协同管理,是中国首位执行"三度飞天"任务的航天员。
- 刘伯明:航天员,特级航天员,少将军衔。曾执行神舟七号(2008年)任务,完成中国首次出舱活动。本次任务中担任主要出舱操作手,完成全部2次出舱活动任务,是中国首位执行"二次出舱"的航天员。
- 汤洪波:航天员,特级航天员,大校军衔。本次为首次飞行任务,主要负责舱内状态监视、设备操作、科学实验及与地面测控系统联络。是中国航天员队伍中首位"70后"指令长后备人选。
训练与准备
乘组自2019年12月正式组成后,历时1年6个月开展系统性训练,总训练时长达2680小时,包括:
- 基础理论训练:航天医学、航天工程、轨道力学、空间站系统等课程128课时;
- 专业技能训练:飞船操作、空间站系统操作、出舱活动训练等326课时;
- 任务专项训练:交会对接、出舱活动、在轨维修、应急救生等216课时;
- 协同训练:乘组内部协同、天地协同、系统间协同演练47次;
- 心理适应训练:模拟长期隔离环境、高负荷任务压力、应急故障处置等场景训练;
- 体能强化训练:耐力跑、游泳、力量训练、离心机耐受训练等,确保生理指标达标。
在轨生活与工作
在轨90天期间,乘组建立了科学、规范、人性化的作息制度:每日工作时间约8小时,包括科学实验、系统操作、出舱准备、健康监测等;休息时间约6小时,包括睡眠、娱乐、通信联络;每周安排1天半休整日,开展体育锻炼、文化活动、家庭视频通话等。
生活保障方面,空间站配置了先进的再生式生命保障系统,实现水氧循环利用,水回收率达88%,氧气再生率超90%;食品系统提供127种航天食品,涵盖主食、副食、调味品、饮料、休闲食品等,支持个性化口味选择;卫生系统配备无水洁肤剂、真空马桶、干洗衣物设备,保障长期驻留卫生需求。
健康管理方面,建立"医学监督-医学评估-医学保障"三位一体体系:每日进行血压、心率、血氧、体重等基础生理指标监测;每周开展全面医学检查;每月进行影像学与生物样本分析;任务期间航天员体能无明显下降,肌肉萎缩率低于5%,骨密度损失控制在1%以内,远优于国际空间站平均水平(3-5%)。
技术细节:空间站建造的关键支撑
长征二号F遥十二火箭
长征二号F遥十二火箭(CZ-2F/Y12)是为中国载人航天工程专门研制的高可靠性运载火箭,可靠性指标达0.9894,安全性指标达0.99996,为目前世界最高水平之一。本次任务中,火箭成功将神舟十二号飞船送入近地点200公里、远地点384公里、倾角42.4度的预定轨道。
主要技术改进包括:
- 提高控制系统精度:采用三冗余惯性导航+卫星导航组合制导,入轨精度提升30%;
- 增强故障诊断能力:新增10类28项故障模式识别与自主处置功能;
- 优化整流罩环境控制:确保飞船在发射前及飞行中处于恒温恒湿环境;
- 提升逃逸系统可靠性:新增双备份推进剂供应系统与冗余点火电路;
- 采用数字化测发控系统:实现全流程自动化测试、发射与控制,操作人员减少40%。
神舟十二号飞船
神舟十二号飞船为新一代载人飞船试验船技术验证后的首艘正式运营飞船,采用"轨道舱+返回舱+推进舱"三舱结构,总重8.13吨,全长9米,最大直径2.8米,可容纳3名航天员。
关键技术创新:
- 自主快速交会对接系统:首次应用GNC系统全自主模式,实现6.5小时直达核心舱对接口;
- 国产化元器件比例提升至95%以上,核心芯片实现100%国产替代;
- 返回舱采用新型防热材料,耐温能力达3000℃,再入过载峰值控制在4.5g以内;
- 通信系统升级为"天链"中继卫星+地面站双模覆盖,天地通信带宽提升至50Mbps;
- 生命保障系统实现水氧闭环再生,支持90天以上长期在轨飞行。
天和核心舱关键技术
天和核心舱是中国空间站的管理和控制中心,全长16.6米,最大直径4.2米,重22.5吨,具备长期自主飞行能力,可支持3名航天员长期驻留,乘组轮换期间支持6人短期驻留。
核心舱关键技术突破:
- 大型柔性太阳翼:单翼长27米,面积134平方米,发电能力18kW,采用双自由度驱动,跟踪精度达0.01度;
- 机械臂系统:7自由度仿生机械臂,臂长10.2米,承重25吨,定位精度±0.1mm,支持舱外设备操作与航天员辅助转移;
- 再生式生命保障系统:包括电解制氧、二氧化碳去除、微量有害气体去除、水处理等子系统,水回收率88%,氧气再生率90%;
- 舱外热控系统:采用双循环氟泵热管技术,散热能力达12kW,支持舱外设备长期运行;
- 在轨维修支持能力:配置专用维修工装、工具、材料包,支持航天员进行泵组更换、管路维修等操作。
出舱活动技术支撑
神舟十二号任务中实施的2次出舱活动,是中国空间站阶段首次航天员出舱,也是继神舟七号后时隔13年的再次出舱。
主要技术保障:
- 舱外航天服:新一代"飞天"舱外航天服,单套重130kg,支持4小时出舱活动,具备生命保障、辐射防护、热控调节、通信联络等功能;压力0.4MPa,可调节氧浓度与温度。
- 机械臂协同支持:机械臂搭载航天员转移至作业点,减少自主移动距离,提高作业效率;首次实现"机械臂+航天员"人机协同作业模式。
- 舱外照明与摄像系统:新增舱外LED照明灯12盏,高清摄像机6台,实现全时段、全视角舱外作业监控。
- 安全绳与脚限位器:新型安全绳张力自适应系统,最大承重150kg;脚限位器采用快拆快装设计,支持快速定位与锁定。
任务时间线:112天的太空征程
长征五号B遥二运载火箭在文昌航天发射场成功发射天和核心舱,中国空间站建造正式转入在轨建造阶段。
天舟二号与天和核心舱前向对接,首次实现货运飞船与核心舱自主快速交会对接(约8小时),为神舟十二号任务提供物资保障。
长征二号F遥十二火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员进入太空。
神舟十二号与天和核心舱前向对接,首次实现6.5小时自主快速对接,航天员进入核心舱,中国空间站迎来首批"住户"。
刘伯明、汤洪波身着"飞天"舱外航天服出舱,聂海胜在舱内配合支持,历时8小时7分钟,完成全景相机抬升、舱外设备安装等任务。
刘伯明、聂海胜出舱,汤洪波在舱内配合,历时约5小时25分钟,完成机械臂操作、载荷平台 retrieval 等任务。
航天员进入返回舱,关闭舱门,飞船独立飞行,准备返回地球。
神舟十二号返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆,3名航天员状态良好,任务取得圆满成功。
科普延伸:你可能想知道的更多
在空间站中,航天员没有"上下"之分,可以"躺着睡""倒立睡""悬浮睡",但为保障安全与舒适,通常采用"固定式睡眠":将睡袋固定在舱壁或舱顶,通过绑带将身体固定,防止在睡眠中飘浮碰撞设备。每个航天员拥有约0.5平方米的独立睡眠空间,配备睡眠灯、耳塞、眼罩等助眠设备。
睡眠周期为24小时制,与地面同步。舱内光照系统模拟自然昼夜节律,早晨6点自动亮起模拟日出光,晚上10点调暗灯光助眠。睡眠期间舱内温度维持在22±2℃,湿度50%±5%,空气流速0.3m/s,确保舒适环境。
值得注意的是,由于失重环境下人体体液重新分布,航天员头部充血,常感觉"像感冒一样",因此部分人偏好抬高头部睡眠(用枕头垫高),但实际无重力作用,枕头仅提供心理安慰。调查显示,85%的航天员在轨期间睡眠质量良好,平均睡眠时长7.2小时/天,略高于地面平均值。
空间站的水循环系统是"再生式生命保障系统"的核心,实现了从"带多少水飞天"到"在轨造水"的跨越。其流程为:
- 冷凝水收集:舱内空气中的水蒸气在冷凝热交换器中液化,回收率约50%;
- 尿液处理:航天员尿液经蒸馏、过滤、离子交换、催化氧化等12道工序处理为蒸馏水,再经双级反渗透系统提纯,水回收率达80%;
- 水净化与储存:处理后的水进入多级过滤与紫外线杀菌系统,最终储存于清洁水箱,供饮用、烹饪、电解制氧等使用。
整套系统每日可处理尿液6升、冷凝水4升,产出清洁水约7.2升,满足3名航天员基本用水需求(每人每日需水约2.4升)。系统运行稳定性极高,连续运行90天无故障,水质量检测结果全部优于国家生活饮用水标准。
新一代"飞天"舱外航天服单套成本约3000万元人民币,由6个主要部件组成:生命保障 backpack(重12kg)、上躯干(含arms)、下躯干(含legs)、头盔(含visor)、手套(2只)、靴子(2只)。其技术复杂度堪比小型 spacecraft,包含11个子系统、2000多个零部件、5000多个密封点。
关键部件功能:
- 生命保障 backpack:提供氧气、氮气调节,二氧化碳去除,温度控制,通信联络;
- 关节设计:采用"波纹管+轴承"复合结构,支持360°旋转,操作力仅需5-10N;
- 热控系统:多层隔热材料(MLI)+液冷服,维持舱内37℃恒温;
- 辐射防护:外层采用聚酰亚胺+铝箔复合材料,屏蔽宇宙射线与太阳耀斑粒子。
每套航天服可支持4次出舱活动,累计使用时间不超过28小时。目前中国已研制生产"飞天"舱外航天服6套,其中2套用于神舟十二号任务,1套备用,3套用于神舟十三号及后续任务。
空间站采用"微重力环境"而非"零重力",其重力水平约为10⁻⁶g,足以维持轨道运行,但对科学实验影响极小。空间站以约7.68km/s的速度绕地球飞行,每90分钟绕地球一圈,因此不会"转圈"(即不会自转)。若空间站自转,将导致舱内产生离心力,破坏微重力环境,影响科学实验精度。
为维持姿态稳定,空间站采用"三轴稳定"控制方式:
- 动量轮:6个反作用轮组成三轴控制体系,通过调节转速实现姿态调整;
- 控制力矩陀螺:4台10N·m控制力矩陀螺,提供大角度快速姿态机动能力;
- 推进器微调:在动量轮饱和时启用推进器,进行姿态修正。
此外,空间站还配置了惯性测量单元(IMU)、星敏感器、GPS接收机等多套导航设备,实现高精度自主定轨与定向。其姿态控制精度达0.001°/s,远优于国际空间站的0.01°/s。
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可以,且已有成熟方案。神舟十二号任务中,汤洪波首次在轨完成理发操作。方法为:使用特制"真空吸尘理发器",由电动理发器+负压吸尘系统组成。理发器刀头配备透明防护罩,理发时启动吸尘系统,将剪下的头发直接吸入收集袋,避免漂浮污染舱内环境。收集袋每日更换,返回地球后进行无害化处理。该设备由航天员在地面训练中反复练习,确保操作熟练、安全可靠。
有,且覆盖全舱。空间站采用"天链+地面站"双模通信网络,舱内配置6台Wi-Fi路由器,形成全舱无线覆盖,支持200Mbps理论带宽。实际使用中,舱内终端平均速率约15-30Mbps,可满足视频会议、文件传输、在线学习等需求。但因通信链路需经中继卫星转发,存在约0.6秒延迟,不支持实时在线游戏。此外,舱内Wi-Fi为独立内网,与互联网物理隔离,确保信息安全。
可以,且神舟十二号任务中已成功开展蔬菜种植实验。在微重力环境下,科研人员选用生菜、拟南芥、水稻种子等,采用"植物培养箱+LED光照+营养液循环"系统进行栽培。实验发现:生菜在太空中生长周期略长(约25天 vs 地面20天),但营养成分基本一致;根系生长受光照方向引导(向光性减弱,向水性增强);叶片颜色更深(花青素含量提高12%)。未来空间站将扩大种植规模,目标实现50%蔬菜自给。
不会变老更快,但部分生理指标呈现"加速老化"特征。长期失重导致肌肉萎缩(每年损失15-20%)、骨密度下降(每年损失1-2%)、心血管功能减弱(心输出量减少15%)、免疫系统抑制等,这些变化与地面老年人相似,但本质不同:航天员衰老是失重引起的可逆性生理改变,返回地面后通过康复训练可基本恢复;而地面衰老是自然老化过程,不可逆。因此,神舟十二号乘组返回后经3个月康复训练,全部恢复至飞行前水平。
有,且为真空吸尘式。天和核心舱配置2个太空马桶,采用"下吸式+离心分离"技术:排泄物在负压(约15kPa)作用下被吸入收集罐,经离心分离后,液体进入水处理系统,固体进入密封袋。尿液收集采用"旋转离心+负压导流"方式,避免飞溅。马桶操作需严格按步骤:先启动抽气系统→调整姿势→固定双腿→排泄→关闭系统→清洁。航天员在地面训练中需完成100次以上模拟操作,确保在轨熟练。
数据看神舟十二号
| 项目 | 数据 | 备注 |
|---|---|---|
| 任务总时长 | 112天12小时12分钟 | 中国航天员单次飞行最长纪录 |
| 在轨驻留时间 | 90天22小时42分钟 | 刷新中国航天员纪录 |
| 出舱活动次数 | 2次 | 空间站阶段首次 |
| 累计出舱时间 | 13小时32分钟 | 含准备与返回时间 |
| 交会对接时间 | 6小时32分钟 | 自主快速对接纪录 |
| 科学实验项目 | 34项 | 覆盖6大领域 |
| 获取科学数据 | 2.1TB | 含图像、视频、遥测等 |
| 在轨维修操作 | 17项 | 含高难度泵组更换 |
| 水回收率 | 88% | 再生式生命保障系统指标 |
| 氧气再生率 | 90% | 电解制氧+二氧化碳还原 |
| 航天员体重变化 | -3.2kg(平均) | 返回后3个月恢复 |
| 骨密度损失 | 0.8%/月 | 远低于国际空间站1.5-2% |
公众互动:神舟十二号的社会回响
网络热点与公众关注
神舟十二号任务期间,相关话题登上微博热搜榜27次、抖音热榜43次、百度热搜31次,全网相关讨论量超42亿条,话题#中国空间站#阅读量突破180亿。公众对航天员在轨生活表现出浓厚兴趣,如"太空三餐""太空健身""太空睡眠"等话题引发广泛讨论。
央视新闻联合中国载人航天工程办公室推出"太空课堂"系列直播,单场最高观看人数达1.2亿;新华社推出"航天员的一天"Vlog系列,播放量超8000万;抖音发起"我给航天员写信"活动,收到青少年来信超12万封。
科普教育与青少年影响
神舟十二号任务激发了全国青少年对航天科技的热情。教育部联合中国科协开展"航天进校园"活动,覆盖全国28个省市自治区的1200所中小学,开展航天主题班会、航天专家讲座、航天模型制作等活动3800余场次。中国空间技术研究院、北京航天飞行控制中心等单位开放日接待公众超5万人次,其中青少年占比达72%。
据中国科普研究所2021年10月调查显示,神舟十二号任务后,全国青少年对航天科技的兴趣度提升23%,选择航天相关专业作为高考志愿的比例上升17%,其中"航天员"成为最受欢迎的职业之一(占比38%)。
文创与衍生产品
神舟十二号任务催生了一批高质量航天文创产品:中国国家航天局推出"神舟十二号纪念邮票"系列,发行量500万套;故宫博物院与航天科技集团联合推出"天和"系列文具,包含笔记本、钢笔、书签等,销量超15万套;中国航天基金会发行"航天员手印"限量版徽章,3000套在2小时内售罄。
此外,腾讯、网易等企业推出《太空家园》《星海征途》等航天主题手游与教育APP,用户超800万;爱奇艺上线《逐梦星辰》纪录片,观看量超2500万;B站航天UP主"太空小哥"发布的神舟十二号任务解读视频,最高播放量达650万,弹幕超12万条。