(作者:孙宏金)
1961年4月12日苏联航天员加加林乘东方号载人飞船上天,标志着载人航天时代的开始。
科学家经过大量的计算和动物试验终于搞清了太空的奥秘,逐步认清了太空的真实面孔。载人航天大致可分为准备和发展两个阶段,期中20世纪50年代前为准备阶段,此后至今则为发展阶段。那么,准备阶段都干什么呢?主要有4项,它也是人类上天的4个基本条件。
第一,要有可靠性高的运载工具。因为进入九宵云外必须克服地球的强大吸引力,而且茫茫太空没有空气,用飞机是无能为力的。由于进入太空必须克服地球的强大吸引力,这就需要为运载根据提供一个初始速度,只有达到了第一宇宙速度,航天器才能进入太空。同时,茫茫太空没有空气,飞机是无法在太空中飞行的。20世纪初,俄国的齐奥尔科夫斯基从理论上证明,用单级火箭达不到宇宙速度,必须用多级火箭以拉力的方式才能进入宇宙空间。当运载火箭达到每秒7·9千米的速度,我们称之为第一宇宙速度,这时飞行器才能环绕地球飞行,成为地球的卫星;达到每秒11·2千米的时候,我们称之为第二宇宙速度,也叫逃逸速度,在这个速度下,飞船才能冲破地球的引力,进入宇宙空间,在广阔的太阳系空间活动。当达到每秒16·7千米的时候,我们称之为第三宇宙速度,在这个速度下,飞船才能冲破太阳系的束缚,飞出太阳系。他还指出,液氢液氧是最理想的推进剂。只有有足够推力的运载火箭,才能保证把航天员送入太空。
第二、要搞清在太空环境中对人体的影响。因为载人航天器上狭小的生活环境和失重,火箭推进形成的震动、噪声和加速度等直接威胁人体的安全,所以必须找到有效的防护措施。要弄清高空环境和飞行环境对人体的影响,因为载人航天器上狭小的生活环境和失重,火箭推进形成的震动、噪声和加速度等直接威胁人体的安全,为人类所不适应,所以必须找到有效的防护措施。苏美曾先后把小狗和猩猩等送上太空进行实验,为载人航天做好了医学准备。
人在太空失重环境下的感觉什么样?一直是航天员正式太空飞行前人们所不知道的,经过大量的试验,人们才知道,人在太空失重环境里的感觉与地面是完全不同的。进入失重状态后,最先感觉到的是身体漂了起来,由于没有地球引力的作用,航天员的双脚自然地就离开地板,身体悬浮在空中,没有了重量,这时正常的行走已经是不可能的了,因为要走,必然有一个向下的力,那么,人就会向上飞去,因此要向前行走,只能用手借助于舱壁,使身体移动,在太空环境里,只要有一个很小的力,人就会向相反的方向飞去。如果是在舱外行走,就需要制造一个探索的装置,来帮助航天员行走,到达想到的位置。
在失重的情况下,身体不需要维持一定的姿势,人的四肢已经感觉不到重量,肌肉也不需要收缩和放松,人也感觉不到头部的运动,因此,头处于什么位置都无所谓,航天员会产生错觉,感觉人的身体和航天器上下调了个个,用手推拉舱壁的时候,感觉是舱壁在移动,自己仍在原地不动。
第三,必须研制出密闭高可靠的载人航天器。由于太空处于微重力高真空环境,没有空气,航天员在进行航天飞行的时候,必须借助于与宇宙空间完全密封的座舱,才能保证生命安全,航天器要经受得住火箭升空过程中强大的振动和太空环境,完全仿造地球基本生活条件,它比无人航天器(如卫星)复杂得多,要有许多特设系统,有合适的空气成分、温度等,以满足航天员的生活和工作需要。为此,苏美首先发射了数艘无人飞船进行相关试验。
第四,要掌握可靠的控制技术,飞船在太空飞行,必须是在地面控制下进行的,而飞船中的航天员手动控制装置只是辅助设备,同时,返回舱回收也要考高精度的控制水平,否则,就无法保证航天员安全返回。当然,其他注入通信、测控、应急救生等技术也是必不可少的。
载人航天的发展阶段是沿着载人飞船、试验性空间站、实用性空间站、航天飞机和长久性空间站的道路前进的。现已先后研制和发射了8个卫星式载人飞船型号,1个全月载人飞船型号,6个试验性空间站型号,2个实用性空间站,1个航天飞机系列型号,2个长久性空间站型号,1个航天飞机机载空间实验室型号。