《瞭望》文章：中国人的太空赶超脚步
文 ／ 杨 柳
“50秒、30秒……。”零号指挥员的口令在酒泉卫星发射中心空旷的大漠发射场响起，“点火！”长征二号Ｆ型运载火箭点火，神六飞船顺利升空。
10月12日9时10分，神舟六号飞船准确进入预定轨道。驾乘飞船的费俊龙和聂海胜至此成为继杨利伟之后又一批造访太空的中国航天员。9时39分，中国载人航天工程总指挥陈炳德宣布：神舟六号载人航天飞船发射成功。随着神舟六号载人飞船发射升空，长征运载火箭已成功发射88次。继神舟五号实现中华民族千年飞天梦想后，神舟六号承载中国航天员又一次叩访太空。
神舟六号发射是中国载人航天工程承上启下、赶超航天强国的关键一步，标志中国载人航天工程正在由“实现载人航天飞行，开展空间应用实验”阶段，进入到“建立短期有人照料的空间实验室，开展一定规模的空间应用研究”的新阶段。
“第二步”的技术突破点
中国载人航天工程总设计师王永志日前透露，从神舟六号开始，中国载人航天工程第二步计划启动，开始真正意义上有人参与的空间科学实验。在从神舟六号开始的第二步和随后的第三步计划中，中国将完成航天员出舱太空行走、飞船与空间舱的交会对接、发射空间实验室直到建立永久性的空间实验室。
中国政府早在2000年11月发表的《中国的航天》白皮书就确定了中国若干年航天发展的方向：分三步建立中国的载人航天体系。走完了载人飞行的第一步后，中国将进入载人航天第二步，即重点突破交会对接技术和出舱活动技术，向太空发射短期有人照料的空间实验室；第三步则是建造长期有人照料的空间站，解决大规模的空间科学实验和应用技术问题。
随着我国载人航天工程的进展，空间对接和太空行走的技术已经成为中国航天事业继续发展的下一步重要的支撑性技术。
空间对接技术最早是用来进行载人飞行技术的重要部分，实现飞行器之间如飞船、航天飞机、空间站等在宇宙空间的连接，航天员可以从一个飞行器转移到另一个飞行器。前苏联／俄罗斯空间站飞行中，航天员利用飞船与空间站对接进入空间站；美国登月飞行中，航天员也是利用登月舱与“阿波罗”飞船对接进入飞船。
由于运载能力的限制，大型空间建筑无法一次发射升空，利用对接技术，可以在空间装配大型空间站、进行复杂空间作业。如137吨的“和平号”空间站是由六个模块舱在空间对接而成，在轨运行的15年间，共有62艘无人飞船和31艘载人飞船和它对接过。正在建造的国际空间站则将对接／装配成400多吨的空间庞然大物。通过航天器的在轨装配对接，可以克服运载器运输能力的限制，大大扩展人类空间活动的范围和规模。因此，对接技术和对接机构是载人飞行技术发展的关键技术。
目前，空间交会对接技术已经迅速发展和广泛应用，并且已成为世界航天业的发展热点，不少国家都把交会对接技术作为空间技术发展的重要课题加以研究。空间对接技术的研究开始于20世纪60年代初期。1963年3月，美国“双子星座”载人飞船和“阿金娜”火箭在宇航员的参与下实现了人类历史上首次空间对接作业。1967年10月，苏联发射的“宇宙－186”和“宇宙－188”两个无人航天器首次实现了空间自动交会对接。随后，美国在登月计划中，前苏联／俄罗斯在空间站飞行中大量进行对接作业、包括目前正在进行组装的国际空间站。迄今为止，俄罗斯和美国共成功进行了200多次空间交会对接活动。
20世纪80年代，欧空局和日本也积极开展了各自的空间交会对接研究，日本已于1998年成功地进行了航天器的空间交会对接飞行试验。欧空局和日本把研究的重点均放在发展空间无人自动交会对接技术上。这种对接技术对控制系统的要求很高，但可以实现碰撞冲击很小的软对接。
据专家介绍，对接机构在我国是全新的技术，其中有许多问题是以前从未碰到的。由于对接过程是碰撞和机构运动的复合过程，需要综合考虑对接机构的力学参数和结构布局等参数；要研究符合动力学参数的设计方法和修正调整方案；考虑在温度、真空等空间环境影响和加工精度等因素下，对接机构的精度设计、分配和保证问题。需要开展对接碰撞及机构动力学仿真技术的研究，对接碰撞问题的精确求解理论上还在研究之中；复杂机构的动力学模型的精度难以保证、数值计算结果误差较大；机构的摩擦、润滑、间隙、温度的影响、局部碰撞等建立模型问题。在地面进行对接机构模拟失重条件下的对接动力学过程试验，和高低温等环境条件下的对接试验也有很大难度。
中国载人航天发展第二步中另一个重要技术环节是太空行走。“太空行走”是风险很大的一项航天活动，因为太空环境非常恶劣，没有气压和氧气，太空中最高温度能高达120℃，而最低温度则低于零下100℃，宇航员还要面对大量的宇宙辐射。
因此，宇航员必须配备好生命保障系统。中国科学院空间科学与应用研究中心研究员潘厚任介绍说，最初这个系统是以“脐带”的形式与乘员舱连接：氧气、压力、电源和通讯等都是通过脐带由主航天器提供。由于脐带不能过长，所以宇航员只能在主航天器附近活动。
随着科技的发展，出现像背包一样被安放在航天服背后的便携式生命保障系统。依靠这种系统宇航员能够到离主航天器100米的空间活动。实际上，航天服和“背包”组合起来就是一个微型载人航天器，它保证人体周围有适合的压力，有通风供氧和废气排除，有温度和湿度调节以及通信设备等，使宇航员能够正常生存，并能进行太空作业。
技术储备已经展开
按照我国空间技术发展规划，载人航天工程二期、探月工程二期三期、大型卫星等项目已列入规划并逐步实施，这些项目对航天科技的技术储备提出迫切需求，而新型运载火箭、发射场等多项技术储备早在神舟六号发射前就已经展开预研。
运载火箭技术是空间技术发展的基础和前提。我国自1956年开始现代火箭的研制，至今已研制出14种火箭，形成长征系列，长征系列运载火箭的发射成功率已超过90％。与上一枚火箭相比，发射神舟六号飞船的“长征二号Ｆ”型火箭有75项技术改进，更加安全、可靠和舒适，也有了更多的功能。下一步，中国政府的《中国的航天》白皮书和《关于国民经济和社会发展第十个五年计划纲要的报告》中，都明确提出要发展我国新一代大运载能力的运载火箭。
在去年由国防科工委主办、航天科技集团公司承办的预研展上，外界有机会一窥中国新一代运载火箭的英姿。
新一代运载火箭按照“通用化、组合化、系列化”的原则设计，其发展思路被概括为“一个系列、两种发动机、三个模块”。据介绍，新一代运载火箭低地球轨道最大运载能力将达到25吨，地球同步转移轨道最大运载能力达到14吨，接近国际先进水平。50吨氢氧发动机使用液氢液氧推进剂，单机地面推力达50吨，具有无污染、高性能的优点，是液体火箭发动机中的佼佼者。120吨液氧／煤油发动机，使用液氧／煤油作为推进剂，单机地面推力达到120吨。具有推力大、密度比冲高的特点，是构成新一代运载火箭系列的基本动力。
新一代运载火箭系列适应能力强，能够满足未来30年至50年国内外航天市场的需要，可以使中国运载火箭理想地实现升级换代，并推动其产业化进程，实现其跨越式发展，从而全面提升中国运载火箭的国际竞争能力。
在发射场建设方面，载人航天发射场在设计之初就着眼于满足未来空间交会对接试验的要求，采用两个垂直总装工位和一个发射工位结合的设计方案。通过双工位并行操作，可以同时准备两枚船箭组合体，先后运往发射区加注发射。由于火箭和飞船在厂房内进行垂直组装和垂直测试，船箭组合体运至发射区后3天内即可发射升空，一周内可完成两次发射，从而满足了未来空间交会对接试验的需要。
中国载人航天工程发射场系统总指挥张育林说，神舟飞船成功发射的实践表明，中国酒泉卫星发射中心采用垂直总装、垂直测试、垂直整体运输和远距离自动控制的“三垂一远”发射测试模式。这是目前世界上最先进的航天发射测试模式。在这种模式下，火箭和航天器组装、测试的速度快，质量好，为航天发射频率的提高打下了基础。
在空间站建设中，由于运载火箭的推进剂可能要更新，而且航天器的尺寸和类型都会有所变化，到实施发射时某些设施将会有所调整、改造或新建，但发射场不会有整体变化。
共同参与国际竞争
神舟五号、六号的发射成功和载人航天“三步走”战略，显然已将原来的美苏两极格局打破，载人航天也由此进入了多极化时代。2003年10月，中国首艘载人飞船神舟五号发射成功，中国成为世界上继美苏之后第三个实现载人航天的国家。此时此刻正在太空中飞行的神舟六号，中国的载人航天进入了真正有人参与的空间科学试验新阶段。此次“多人多天”顺利飞行，无疑能为下一步的航天员出舱活动、航天器交会对接以及建立空间站打下坚实的基础。
美国知名航天政策分析专家约翰·派克曾向媒体指出，中国作为第一个亚洲国家和第一个发展中国家完成载人航天，不仅显示了中国的国家实力，从而也使中国成为美俄之外的第三股载人航天力量，而这显然将改变该领域国际竞争合作的格局。
在中国按照“三步走”载人航天计划扎实前进的同时，欧洲、印度、日本等新兴航天力量在载人航天领域也不甘寂寞。上个世纪80年代中期，西欧航天技术的发展开始转向以载人航天为重点，并继续通过国际合作，逐步建立自主的载人航天体系。预计，在2010年后有可能研制成功成本低、效能高的第二代天地往返运输系统。2004年2月3日，欧洲航天局ＥＳＡ也正式宣布了先载人登上月球、再载人飞火星的“曙光女神”火星探测计划。根据“曙光女神”火星探测计划，欧洲将在2011年发射一个火星探测器，采撷半公斤的火星岩石回地球进行分析；在2020年到2025年实现载人登月；在2030年到2035年间发射载人火星探测器，实现欧洲航天员登上这颗红色星球的梦想，寻找生命的迹象。
在中国的神舟五号着陆的第二天，印度总理瓦杰帕伊就敦促本国科学家力争用自己的航天器把人送上月球。另外，日本参与了国际空间站的建造，负责研制一个日本实验舱。目前，日本宇宙事业开发团已经完成了实验舱大部分初期研究及研制工作，而这些工作为的是日本能够研制出自己独立发射的载人航天器。与此同时，日本媒体报道中称，东京计划到2020年把第一艘本国制造的载人飞船送上月球。
坚定地走自己的航天之路
《中国的航天》白皮书中提出，“使航天事业的发展服从和服务于国家整体发展战略”，“根据国情国力，选择有限目标，重点突破”，这是中国走自主航天之路的重要原则。
“我不赞成拿中国航天事业发展同美国、俄罗斯来作简单的攀比”，曾经担任中国第一颗卫星“东方红一号”总体设计组副组长的潘厚任说：“我们国家的航天事业不能完全同欧美相比较，我们有自己的发展规划，强调独立自主、自力更生。我们主要是和平利用太空，而不是像美国搞‘星球大战计划’等等。每年，美国在航天方面的投入300多亿美元，其中有一半来自军方，航天局只负责另一半。”
上个世纪后半叶，美国和苏联为了达到争霸的目的，展开太空竞争。1957年苏联发射了第一颗人造卫星，处于暂时领先的地位。随后，月球成为前苏联与美国竞争的主要目标，美国为了赶超苏联，向月球发射探测器，但是屡屡失败，后来1959年还是苏联先打中月球。
我国从1970年4月24日成功发射第一颗人造卫星以后，空间研究基本上都在近地空间进行。潘厚任介绍说，这是根据周恩来总理的指示精神，因为国力有限，不与外国搞竞赛。所以，到了新世纪，我国才开始搞嫦娥工程，计划到2007年才发射无人飞行器到月球。
过去，我国的航天事业主要注重近地轨道的应用卫星研究和科学卫星研究，如我国通讯卫星、遥感卫星技术发展正在追赶国际的先进水平。从嫦娥工程开始，中国的航天事业要到更远一点的地方去。潘厚任说，不排除以后中国会探测火星、小行星、彗星等天体。
但这些计划并不是和别的航天强国竞争，毕竟其他航天强国都已经做了很多的工作，积累了很多的经验。潘厚任举例说，美国在国庆日7月4日，刚刚搞了一次对彗星的深度撞击，表现出很高的航天技术水平，也突出了其政治意义。
作为航天强国的美国，在一些领域独占鳌头，美国拥有世界上最强大的火箭、最大的太空望远镜，已实现载人登月，且有4个探测器已经飞出太阳系；另一个太空强国俄罗斯曾经把200多人次送入太空，拥有自己的空间站。
我国是航天大国但还不是航天强国。目前，世界上有30多个国家有人上过太空，许多比我国还早，包括越南、蒙古。但是他们都是搭载别国的航天器。我国是世界上第三个依靠自己力量将宇航员送入太空的国家；我国还是世界上第三个掌握返回式卫星的国家；我国设计氢氧发动机也是十分先进的。但我们在一些应用领域仍然落后于几个航天大国。
同其他航天大国相比，我国航天事业经费比较有限，载人航天工程总共花费190多亿人民币，不及美国一年航天经费的1／10。190多亿人民币中的2／3用于基础建设，将来都可以发挥作用。
并且，在航天科技的三个领域：应用卫星、载人航天和深空探测，我国基本上已有或将有涉猎，而每个领域则都是根据国家的需要选一些有限的目标。我国发展最早的是应用卫星，目前北斗导航卫星已经发射3颗，构成了区域性的卫星导航系统。我国一直将应用卫星作为重点，因为应用卫星同国民经济、国家安全和社会进步关系最密切。
第二方面是载人航天，经过12年的努力，我国已经初步掌握了载人航天基本技术，神舟六号主要掌握两个人多天在轨道上开展活动，下一步是神舟七号、八号，还要掌握交会对接。
第三个方面就是深空探测，美国、俄罗斯、欧洲都发展了火星探测，甚至土星、木星、金星的探测。作为深空探测，我国刚刚起步，无人月球探测的“嫦娥工程”正在进行中。
载人航天的宝贵经验
从1999年到2005年，我国先后突破了载人飞船再入升力控制、应急救生、软着陆、舱段间分离、防热等13项关键技术。作为我国高技术领域的跨世纪工程，神舟飞船总体性能优越，达到了20世纪90年代国际先进水平。更重要的是，载人航天提供的“自主创新”和“人才梯队建设”两条宝贵经验，对科技发展具有普遍意义。
首先，中国的载人航天事业坚持独立自主、自主创新的道路。在神舟一号飞船没有发射时，国外有人说中国的飞船设计是抄袭俄罗斯的技术，因为两者形状十分接近。潘厚任说，“如果我们设计的形状与俄罗斯的不一样倒是一个非常奇怪的科学问题。早在上世纪60年代科学规划的时候，中国科学院力学所设计返回式卫星的形状，考虑什么形状坠入大气层最安全。不管是公式计算还是风洞实验，最后的结果都这样。但我们的飞船不是苏联人给的，这种高尖端技术任何国家都不会白给。”
在863计划立项时，老一代航天人王大珩先生组织众多专家论证中国载人航天事业是发展航天飞机还是发展飞船。美国发展航天飞机有相当成功的先例，潘厚任说，但是有一个指标没有达到，就是经济指标。美国在设计航天飞机之初，希望重复使用能够降低其费用，但是最终每发射一次的费用还是要3～4亿美元。航天飞机每用一度电要耗费6000美元，每携带1千克的物品要1万多美元。所以，美国搞太空旅游也只有大富翁才能消费得起。“而我国不能不考虑国情”，潘厚任说，“我们还有那么多贫困地区的孩子上不起学”。
航天飞机的附属设备十分庞大，仅着陆跑道就长达4．572公里，比波音747飞机的跑道还长还宽。航天飞机上还有2万多片隔热瓦，飞机返回后还要逐片检查。而我国飞船使用的技术是已经成熟的返回式卫星的技术，着陆点就多达10个，美国航天飞机的着陆场只有3个。飞船与航天飞机相比在重复使用、灵活、容量等方面都稍逊一筹，但最大优点是其经济性和可靠性，这都是航天飞机所不及的。
其次，要注意专业科技人才梯队建设。太空技术发展很重要的一点，就是培养一批掌握尖端技术的科技人才。在载人航天立项之初，面临的主要问题是人才断层，老的专家要退休，年轻人还上不来。在中国载人航天史上，每一个航天项目、每一次发射都有总指挥、若干个副总指挥，为了保密和工作效率，大家都是齐头并进，好像没有太多的交叉。而实际上，轨道计算、跟踪技术等都是一体的，相互影响的。这样，通过单个项目的锻炼最终培养出复合型人才梯队已证明是成功的。
载人航天工程总设计师王永志说，中国载人航天工程的一个重大成就在于，用十几年时间培养了一支新的航天人才队伍。现在，飞船、火箭队伍中35岁以下的人已经占80％，其他系统关键技术岗位上也不乏二十多岁的骨干。航天人更年轻。尚志、张柏楠、刘宇、陈善广．．．．．．在神六飞行任务各系统的“老总”中间，有不少40岁出头的年轻的新面孔。神舟五号七大系统总指挥、总设计师平均年龄53．6岁，神舟六号为48．7岁。这支队伍很年轻，长期在一线工作，积累了经验，增长了知识，而且是在载人航天工程这个高度严格的环境和伟大的精神氛围培育中成长起来的，现在都能够挑大梁。
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