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载人航天十五年

陈丽君 泰伯网 2021-04-28


导读·本文涉及以下问题:

① 今天是我国载人航天首飞十五周年;

② 为什么要发展载人航天;

③ 我国载人航天的未来计划。

泰伯网 陈丽君 报道

Tryul 责编


10月9日,长征二号丙运载火箭与远征一号S上面级,“一箭双星”成功将遥感三十二号01组2颗卫星送入预定轨道,截止这次飞行,我国长征系列运载火箭已飞行286次,发射成功率达到95.10%。而15年前的今天,长征系列运载火箭执行的第71次飞行却意义重大,因为那是中国载人航天的首飞,圆了中国几千年的“飞天梦”。

2003年10月15日09时整,在酒泉卫星发射中心,神舟五号飞船搭载新型长征二号F捆绑式火箭发射升空,将航天员杨利伟及一面具有特殊意义的中国国旗等物品送入太空,飞船绕地球飞行14圈共计21小时,于2003年10月16日6时23分返回地面。此次飞行标志着中国成为继前苏联(俄罗斯)和美国之后第三个成功将人类送上太空的国家,也是至今仅有的三个掌握载人航天技术的国家。


成功源于航天人的一次次小实验

神舟五号系统设计师戚发轫院士曾回忆,当年中国因为没有强大的空军而备受美国欺凌,所以他将自己的第一、二、三志愿全部填报航空专业,具体方向是研究导弹总体,但苏联却不接收导弹总体的学生入苏学习,所以只能在国内学习。1960年苏联专家从中国全部撤走,同时也带走了所有材料,刚刚起步的中国航天仿佛又回到了原点,戚院士感受到了无尽屈辱,同时也产生了强大的动力。为什么中国人不能自己搞?

后来,戚院士带领团队从零做起,研制东方红一号卫星,在实验室条件有限、经验有限、资金有限和文革的时代背景下,有人牺牲,有人流血,有人含冤,有人离岗,戚院士本人也经历了生死一瞬,历尽艰辛终于在1999年11月20日成功发射了神舟一号。随后,2001年初至2002年底又相继研制并成功发射了神舟2~4号无人试验飞船,获得了宝贵的试验数据,为实施载人航天打下了坚实的基础。

神舟五号通信系统设计师王修颖在接受泰伯网专访时表示:“我带领的团队负责神舟五号飞船以及航天员杨利伟与地面的实时声音和图像通信,这项工作的意义有两个,一是为中国首次载人航天飞行留下证据,二是让全国人民时刻了解航天员的情况,让老百姓放心。对于我们团队来说,当时最大的困难并不是技术本身的复杂性,而是从来没有人做过相关工作而带来的担忧。当时,由于国外各项技术均被封锁,我们可以借鉴的资料非常少,所有工作都是从零开始一点点摸索和尝试”。

载人航天一直被视为一个国家技术发展水平和综合国力的象征,能做到全球第三这个成绩足以让所有中国人民引以为傲,但如果与位居前两名的前苏联和美国相比,这次成功却晚了四十多年。


全球载人航天发展历程

· 前苏联(俄罗斯)

早在1960年1月,前苏联成功完成了两艘无人卫星式飞船的亚轨道飞行,此后又进行了7次无人飞船试验,其中失败4次,成功3次。1961年4月12日,苏联发射世界第一艘载人飞船“东方”1号,尤里·加加林少校乘坐飞船108分钟绕地球运行一圈后,在萨拉托夫附近安全返回。加加林成为世界上第一位遨游太空的航天员,使苏联在与美国开展的载人航天竞赛中赢得了世界第一。

1965年3月18日,苏联航天员列昂诺夫进行了世界航天史上第一次太空行走。1971年4月19日,苏联用“质子”号火箭发射世界上第一个载人空间站“礼炮”1号,到20世纪末,苏联空间站已发展到第三代。

· 美国

1961年5月5日,美国航天员艾伦·B·谢泼德驾驶“水星”MR3飞船进行首次载人亚轨道飞行。1962年2月20日,美国发射载人飞船“水星”6号,航天员欧约翰·H·格伦中校驾驶“水星”6号飞船绕地球飞行3圈,历时4小时55分23秒,在大西洋海面安全返回。格伦因此成为美国第一个进入地球轨道的人,美国也成为继苏联之后世界上第二个具有载人航天能力的国家。

1965年6月3日,美国航天员怀特完成美国第一次太空行走。1968年12月21日,美国“阿波罗”8号飞船实现世界首次绕月飞行。1969年7月16日,美国“阿波罗”11号载人飞船第一次把人送上月球,7月21日格林尼治时间2时56分,美国航天员阿姆斯特朗将左脚踏到月球上,成为世界上第一个踏上月球的人,并说出了一句广为流传的名言:“这是人的一小步,人类的大飞跃。” 

当今国际上有三家大型商业火箭公司正在争分夺秒,完成第一个人类太空旅行的商业订单,而早在2001年4月28日,世界上首位太空游客、美国富翁蒂托搭乘“联盟”TM32号飞船从哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场出发,到国际空间站上旅游观光8天,5月6日返回地面。

· 中国

相比俄美,中国航天则起步较晚,虽然在20世纪70年代初,当时的国防部五院院长钱学森就提出中国要搞载人航天,但限于当时的研制队伍、经验、综合国力、工业基础等方面的原因,项目被搁置。

后来,中国积累了东方红一号、二号、二号甲、三号等多颗通信卫星的研制经验,进入80年代后,又相继具备了返回式卫星、气象卫星、资源卫星、通信卫星等各种应用卫星的研制和发射能力。特别是1975年,中国成功地发射并回收了第一颗返回式卫星,成为世界上继美国和前苏联之后第三个掌握了卫星回收技术的国家,为中国开展载人航天技术的研究打下了坚实的基础。

1992年1月,中国政府正式批准载人航天工程,命名为“921工程”,在七大系统中,核心是载人飞船,由中国空间技术研究院牵头研制。1999年11月20日,中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号飞船在酒泉起飞,21小时后在内蒙古中部回收场成功着陆,圆满完成“处女之行”。2001年1月10日,中国在酒泉卫星发射中心成功发射了“神舟”二号飞船。2002年3月25日,中国在酒泉卫星发射中心成功发射了“神舟”三号飞船。2002年12月30日,中国在酒泉卫星发射中心成功发射“神舟”四号无人飞船。


目标是建立基本型空间站

在神州五号载人航天飞行获得成功之后,2005年以来,中国陆续完成了神州六号到神州十一号共六次航天飞行,其中除了神州八号以外,其余五次均为载人飞行。神州六号是中国首次实现“多人多天”任务,神舟七号航天员翟志刚身着我国研制的“飞天”舱外航天服,在刘伯明的辅助下,进行了19分35秒的出舱活动,中国随之成为世界上第三个掌握空间出舱活动技术的国家。

从神舟七号开始,我国进入载人航天二期工程。在这一阶段里,将陆续实现航天员出舱行走、空间交会对接等科学目标。后续任务将要突破空间交会对接关键技术,解决有一定规模、短期有人照料的空间应用问题,为实施“第三步”战略任务做准备。主要目标就是要突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,研制和发射8吨级规模的空间实验室,逐步掌握空间站技术。

神舟八号与此前发射的“天宫一号”目标飞行器进行了空间交会对接,中国实现了这一领域的技术突破。神舟九号飞船与天宫一号自动交会对接,这是中国实施的首次载人空间交会对接。神舟十号飞船与天宫一号对接后又分离,从天宫一号上方绕飞,顺利完成绕飞以及近距离交会任务,并且在空中授课。在这三次飞行中,“天宫一号”实际上就是一个空间实验室的雏形,用它来完成与飞船的交会对接。神州十一号太空飞船,完成与天宫二号进行交会对接,中国已经基本掌握了空间飞行器交会对接技术。

戚发轫院士透露,在中国的载人航天“三步走”计划中,中国最终要建设的是一个基本型空间站,它的规模不会超过现有的“和平号”或国际空间站,大致包括一个核心舱、一架货运飞船、一架载人飞船和两个用于实验等功能的其他舱,总重量在100吨以下。其中的核心舱需长期有人驻守,能与各种实验舱、载人飞船和货运飞船对接。具备了20吨以上运载能力的火箭,才有资格发射核心舱。

中国载人航天工程办公室副主任林西强在9月底举行的载人航天工程应用成果情况介绍会上指出:“中国空间站目前已经完成主要系统关键技术攻关,计划实施13次飞行任务。”中国计划于2022年前后建成载人空间站。


为什么要发展载人航天?

在回答这个问题之前,我们先来看看发展载人航天事业的复杂度有多高。建立国家载人航天体系,是由国家直接支持和规划的,需要在航天技术日趋成熟的条件下才能建立,具体包括:地面发射基地的建设,指挥管理系统的组建、跟踪、遥测、遥控和通信网络的组建,火箭与推进系统的建设,航天器制造工艺中的新材料的研制,发射、回收等。在这些技术均已成熟和具备的情况下,还需要重点完善航天员系统,这涉及选拔什么样的人进入太空,建立航天员的训练基地,建立航天医学体系,结合航天器研制建立航天员的环境控制与生命保障系统,组织好航天员进入太空的前、中、后的医学监督与保障工作,确保航天员的安全,结合载人航天器研制增设应急救生系统等等。

如此复杂的载人航天过程,为何各国都要争抢去实现这一成就呢?

拉动经济增长。一份报告指出,在“阿波罗计划”的刺激下,美国经济实现了飞速增长。有业内专家表示,大量早期的空间科学与应用研究成果已经转化为产业,成为空间产业的重要组成部分,到2020年,美国空间工业的产值将达到国内生产总值的10-15%,在实现这些预期目标的过程中,空间科学与应用将是最重要的推动力之一。

促进技术进步。美国“阿波罗计划”带来的技术突破,直接促成了20世纪若干重大技术进步,而“星球大战计划”所带来的技术突进,也使美国成为信息时代的领导者。研制与试验载人飞船,可以快速提高本国计算机、航天材料、制造技术、电子设备、系统集成、试验等方面的知识,同时可以积累研制导航、姿态控制、推进和生命保障各主要子系统的经验。

进行太空实验。太空提供了微重力、高真空、超洁净以及无容器环境,为新材料研究与开发提供了无与伦比的条件。除了通过空间环境探索一些地面难以弄清的物理现象外,利用在空间所进行的材料加工研究的结果指导地面材料加工工艺,是现阶段开展空间材料研究的主要目的。中国也开拓了“空间诱变育种”这一新领域。(注:本文部分内容据网络整理。)







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