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共和国科技档案:从“神舟一号”到“天宫一号”

2009年09月03日14:26 [我来说两句] [字号: ]

来源:中国新闻网
  30多年前,中国第一次载人航天立项下马,16年前,中国载人航天工程再次启动,今天,中国航天人的身影吸引了全世界的目光。从“714工程”的下马到“921工程”的上马,中国航天人在一步步见证历史,撑起一片属于自己的宇宙空间,在辉煌的背后,凝聚了无数航天人的梦想和汗水的结晶,载人航天已成为世界航天界最激动人心、最华美的乐章。


  从家喻户晓的“嫦娥奔月”传说到敦煌壁画上凝固千年的飞天图案,再到明代万户乘坐47支火箭开始人类首次飞向蓝天的悲壮尝试,中华,这个古老久远的民族在远征太空的道路上漫长而曲折。

  从神舟一号无人试验飞船到神舟五号乃至“神六”、“神七”载人飞船的成功发射实现中华民族的千年飞天梦想,再到即将于2010年发射的天宫一号空间实验室,中华,这个充满蓬勃生机的民族在长达半个多世纪的问天之旅中,不是在走,而是在加速奔跑。

  2009年2月27日,中央电视台军事报道中首次出现了我国天宫一号空间实验室实体画面,而在此前,天宫一号仅有电脑效果图和模型对外公开。

  从此,在我国的载人航天史上,又开始了一个新的征程。

  神舟一号:铿锵起步,打破常规搞试验

  时至今日,见证了我国航天事业一路发展的老一辈科学家们,对我国发射第一艘神舟号飞船的情景仍然历历在目。“为了争取完成争八保九的任务,我们把一艘初样电性船适当简化、改装成一艘试验飞船,搭载火箭试验一起发射”,时任中国载人航天飞船总设计师的戚发轫回忆起那一次冒风险的抉择仍然记忆犹新,这是一次打破常规的试验,在航天史上史无前例,“但是这样改装的电性船,性能与能飞太空的飞船相差很大,无疑风险也是巨大的。我们决定采用飞船最小配置进行首飞,确保飞船上得去、回得来。最小配置,就是凡是与上天和回来的系统都要,凡是不相关或者不关键系统都不在考核之列”。1999年11月20日凌晨6时30分,新型长征二号F托举着神舟一号试验飞船直上九霄。在围绕地球飞行14圈后,飞船返回舱平安降落在内蒙古中部草原,首次无人飞行试验取得了圆满成功。

  “争八保九”,即争取1998年、确保1999年发射第一艘无人飞船,这是我国载人航天工程立项之初设定的目标。其实,早在上个世纪70年代初,也就是在中国第一颗人造地球卫星东方红一号上天之后,钱学森就提出要搞载人航天,并将飞船命名为“曙光一号”,中国的第一代航天人,曾一度设想着实施这一计划,但由于当时中国综合国力还很薄弱,这项计划最终被搁浅。

  20世纪80年代后,中国的空间技术取得了长足的发展,进入90年代,中国政府批准载人航天工程正式上马,并命名为“921工程”。“1992年9月21日是中央政治局常委听取汇报,确定工程上马,另一个日子是1992年1月份中央专委提出中国载人航天工程立项上马,两个都有921这个数字,因此载人航天工程代号就是921。”戚发轫回忆说。

  神舟二号到神舟四号:顶住压力,迎难而上

  与神舟一号相比,神舟二号飞船才是我国第一艘按载人要求系统配置的正样飞船,对于仅仅发射过一次无人飞船的中国航天人来说,神舟二号的发射显得尤为重要,然而,2000年12月31日,就在飞船、火箭、逃逸塔组合体准备转往发射区的前一天,一个意外事件让所有的航天人顿失即将来临的新年的喜悦。第二天就要转运了,由于操作手操作失误,导致发射平台启动,造成重达40多吨的火箭与十一层平台相撞,火箭多处受伤。

  “当时基地的压力非常大,很多同志吃不下睡不着,有的女同志甚至哭了。平时磕碰一下都不行,当时一看到撞成那样,心都冷了,因为过了年马上就要发射了,结果撞成那样,当时真是心灰意冷了。”刘竹生这样告诉记者。

  原定于2001年1月5日的发射被迫取消,火箭的状态到底怎么样,还能不能发射,飞船有没有受伤?“你们放心,飞船完好无损,你们就把运载检测好就行了。”戚发轫给了指挥部最大的支持。指挥部迅速召集有关专家,从全国各地连夜赶往发射场,对火箭进行实地探伤,连续两天的细致测试与分析,幸运的是没有碰到火箭的关键气路,还只差几毫米,正好还在安全范围之内,即时采取的安全补救措施最终恢复了火箭的技术状态,5天后,有惊无险的神舟二号飞船终于成功发射。

  同年9月30日,神舟三号飞船进场,这是模拟载人状态下的第一次飞行试验,然而,就在飞船进场的第三天,一个穿舱插座出现的故障竟让飞船发射时间推迟了3个多月。在对插头进行重新设计和生产并顺利撤换飞船舱内70多个插座后,2002年3月25日,神舟三号飞船发射取得圆满成功。7个月后,神舟四号飞船进场,经过前三次飞行试验的磨合,飞船和火箭都日臻成熟,但就在发射前夕,载人航天发射场遭遇了50年罕见的超低温天气,一时让飞船发射充满了悬念,为确保发射如期进行,参试人员用上百条棉被包裹火箭关键部位的土办法,使神舟四号飞船在零下20多摄氏度的恶劣气候条件下,顺利起飞,创造了世界航天超低温发射的奇迹。

  神舟五号:为中国载人航天一期工程画上了一个完美的句号

  人们不会忘记杨利伟乘坐神舟五号飞船在太空中展示中国国旗和联合国旗的骄人场面。可是谁能知道在这中华民族实现千年飞天梦想的背后,却是航天人11年的艰苦付出。

  载人航天飞行最大的难题在于如何保证航天员的安全,发射场在飞船的待发段虽然也有相应的安全措施,但仍然不够完善,航天员进舱后,如果火箭发生意外,如何才能保证航天员的安全?

  刘竹生说,运载载人飞船的火箭关键是可靠性和安全性,长征二号F火箭的可靠性指标高达0.97,安全性系数达到0.997,为此还增加了故障检测系统和逃逸系统。“要从1000多个参数中判断哪些参数和统计出的300类故障有联系并不是件容易的事,但是为了确保航天员的安全,再难的工作都要干,我们通过一套可靠的方法罗列出20几个与所有故障都有联系的关键参数,并作出数字仿真线来,随时监测火箭飞行状态,一旦发现危险就报警,发命令给逃逸系统,逃逸塔就会把乘坐航天员的飞船安全带出”。

  而飞船这方面也既要保证可靠又要安全,戚发轫带领大家对可能出现的故障做出了100多个对策,即使不出现故障也要做对策,一切都是为了确保航天员安全。他告诉记者当时有个笑话,大家在那天天都在想会出什么事,出了事就要有对策办法,然后在地面做试验,来验证这些对策是否可行。有人就说:“老戚啊,你费那么多劲搞得大家累得要命,又没用上,值得吗?”老戚就说:“值得!最好一辈子也不用。”

  2003年对航天人来说,是极不寻常的一年,2月1日,美国“哥伦比亚”号航天飞机在返回地面时突然爆炸,7名航天员牺牲之后,巴西发射卫星因火箭爆炸,火箭、两颗卫星炸毁,现场有20余人不幸遇难,震惊了全世界,进入3月,突如其来的非典疫情更给紧张备战首次载人飞行任务的中国航天人添加了巨大的压力。为了确保工程进度进展顺利,航天基地所有参试的人员都被隔离起来进行封闭式工作,很多航天人连续一个多月不回家。

  公元2003年10月15日凌晨5点40分,首位航天员杨利伟奉命出征。10月15日上午9时,中国神舟五号载人飞船成功发射升空。在起飞21小时后,顺利降落在内蒙古大草原上,中华民族终于实现了千年的“飞天”梦想,也结束了太空中没有中国人足迹的历史,开创了中国一个崭新的航天时代。

  两年后,2005年10月12日凌晨,一场突如其来的大雪降临发射场,当人们纷纷猜测神舟六号还能不能发射,费俊龙和聂海胜踏雪出征,乘坐神舟六号飞船遨游太空5天5夜,首次实现我国多人多天飞行任务,出色地完成了我国第一次真正意义上有人参与的空间科学试验,为中国载人航天一期工程画上了一个完美的句号。

  神舟七号:太空行走第一步,飞船进行200多项改进

  如果说神舟五号首次载人实现了中华民族在太空中飞行的梦想,神舟七号意味着中国人开始在太空中漫步了。2008年9月25日,全世界的目光再一次聚焦在大漠深处的酒泉卫星发射中心,17点35分,航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏奉命出征中国人首次出舱活动。27日,翟志刚身着我国研制的“飞天”舱外航天服,在身着俄罗斯“海鹰”舱外航天服的刘伯明的辅助下,进行了19分35秒的出舱活动。这是一次开创中国航天新纪元的漫步,这是航天员翟志刚的一小步,但却是中国人和平利用太空的一大步。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。

  中国人的首次出舱,虽然只有近20分钟,但在这辉煌的背后是航天科研人员近三年的努力。为了这一刻,研制人员对飞船进行了200多项改进,飞船的轨道舱改动最大,因为它要兼顾生活舱和气闸舱两大功能。

  戚发轫介绍说,在太空中(舱内外)要保持压力平衡,使压力尽快卸为零,跟外面能保持平衡。那么,舱里面东西越少越好。和“神六”相比,“神七”飞船轨道舱内的很多设备都被转移和重新调整,舱外也没有了太阳能帆板。

  “神五”发射成功以后,火箭研制人员获得了一个重要信息:在火箭上升阶段,出现了比预想要严重的箭体振动,飞船中的航天员能强烈感受到这一振动,并感觉到身体不适。

  面对这一难题和挑战,刘竹生带领火箭研制人员们仔细分析,“从火箭一级发动机工作的0—140秒中,要逐秒逐秒、逐段逐段地查找振动频率,进而发现问题。”刘竹生回忆说,经过大量分析试验,最终新研制的蓄压器经过测试,输送管路内液体的频率与火箭结构的振动频率完全错开,这种现象最终消除了。

  天宫一号:与神舟飞船将实现空间完美交会对接

  “神七”升空,举国振奋。在“神七”实现“太空行走”后,中国的空间站距离我们越来越近了。

  根据航天事业规划,中国将在2010年发射天宫一号目标飞行器,并相继发射神舟八、九、十号飞船,分别进行无人和有人参与的空间交会对接试验,最终有望在2020年建成载人空间站。中国未来的空间站的名称叫“天宫”。这是一个具有浓郁中国特色、寄托了华人无限憧憬的名字。

  “天宫一号是我国为下一步建造空间站而研制的空间目标飞行器,主要任务是作为空间交会对接目标,完成空间交会对接飞行试验。需要解决的关键技术是"空间交会对接",就是两个或两个以上的航天器通过轨道参数的协调,在同一时间到达太空同一位置的过程称为交会,对接是在交会的基础上,通过专门的对接机构将两个航天器连接成一个整体。实现两个航天器在太空交会对接的系统,称为交会对接系统。”戚发轫介绍说。

  目前,中国的火箭最大运载能力只有10吨,不仅无法将体积更大、重量更重的空间实验室发射升空,也满足不了空间实验室在运行期间所需大量物资的运输要求。“现在的运载火箭就送不上去了,必须研制出一个大的运载火箭。”刘竹生说,在后续的发射中,将采用新一代大推力长征五号火箭。长征五号火箭的运载能力可达25吨,基本与国际上的顶级水平相当,可以满足在低轨道发射空间实验室的需要。

  人类目前载人航天活动的终极目的,是将实验室搬上太空,利用太空微重力高真空的独特环境,开展地面无法进行的生命科学、材料科学等实验,从而为人类造福。

  而中国,从50年前第一代航天人创业者箭指苍穹,到神舟七号飞船遨游太空,再到天宫一号的蓄势待发,在半个世纪的问天之旅中,大漠深处的航天人,在共和国的历史上,不断续写着新的传奇。(徐存存)

  亲历者说

  戚发轫中国工程院院士、中国载人航天飞船原总设计师、现任飞船总设计师技术顾问

  中国的载人航天事业,在1992年立项的时候,中国载人航天工程的战略规划已很明确要分“三步走”:第一步,建立一个中国载人航天大系统,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验;第二步,突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,发射一个空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;第三步,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

  刘竹生中国载人航天运载火箭原总设计师、现任长征二号F型运载火箭顾问

  载人航天运载火箭的关键是能否在细节上做到一丝不苟,精益求精,对质量工作每一个航天人有着严谨的态度。火箭的质量只有从源头抓起,才能防患于未然。强调从源头抓起,就是研制从状态控制抓起,设计从元器件选用抓起,试验从基础试验抓起,生产从元器件质量抓起,管理从规章制度抓起,工作从计划布置抓起。在以后载人航天事业发展的过程中,我们还要踏踏实实根据实际一步一步前进,不断总结技术、设计和管理方面的经验,留给新一代的航天事业接班人。

  中国载人航天大事记

  曙光1971年4月,代号为“714工程”的中国载人航天工程全面启动。并将飞船命名为“曙光一号”。

  “长二捆”1990年夏天,中国第一枚大推力捆绑式火箭——长征二号E即“长二捆”火箭顺利升空。

  “921工程”1992年9月21日,中央正式批复载人航天工程可行性论证报告。中国载人航天工程正式立项,代号为“921工程”。

  神舟一号1999年11月20日6时30分,神舟一号飞船在酒泉卫星发射基地顺利升空,经过21小时的飞行后顺利返回地面。

  神舟二号2001年1月10日凌晨,神舟二号飞船发射成功。飞船在轨飞行近7天后返回地面。

  神舟三号2002年3月25日,神舟三号飞船发射升空,于4月1日返回地面。神舟三号飞船搭载了人体代谢模拟装置飞船工作正常,预定试验目标全部达到,试验获得圆满成功。

  神舟四号2002年12月,神舟四号在经受了零下29摄氏度低温的考验后,于30日0时30分成功发射,突破了我国低温发射的历史纪录。

  神舟五号2003年10月15日,我国第一艘载人飞船神舟五号成功发射。中国首位航天员杨利伟成为浩瀚太空的第一位中国访客。

  神舟六号2005年10月12日,我国第二艘载人飞船神舟六号成功发射,航天员费俊龙、聂海胜被顺利送上太空。17日凌晨,飞船返回舱顺利着陆。

  神舟七号2008年9月25日,我国第三艘载人飞船神舟七号成功发射,3名航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏顺利升空。翟志刚进行了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。 (来源:科技日报)
(责任编辑:刘晓静)
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