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中國航太科普


 

我們為什麼要搞載人航太
 
 
  來源:      日期:2003-09-28 13:59

  一般説來,空間技術有三大主要的研究領域,第一個領域是應用衛星和衛星應用,第二個領域是載人航太,第三個領域是深空探測。在應用衛星和衛星應用領域,我國經過30多年的發展已經取得了一定的成績,目前已基本具備了不同軌道、不同功能的多種應用衛星,但是這還不能完全滿足開發空間資源、服務地球人類的要求。而載人航太是人類乘坐載人航太器在太空從事各種探測、研究、試驗、生産等應用的往返飛行活動。載人航太主要目的在於突破地球大氣的屏障和克服地球引力,把人類的活動範圍從陸地、海洋和大氣層擴展到太空,從而更廣泛和更深入地認識整個宇宙,並充分利用太空和載人航太器的特殊環境進行各種研究和試驗活動,開發太空極其豐富的資源。中國作為一個在航太領域有所作為的大國,在航太的諸多領域已處於世界領先的地位,選擇載人航太、充分開發利用空間資源正是中國對人類所應作的貢獻。
●中國一定要搞載人航太
中國進行載人航太研究的歷史可以追溯到70年代初。在我國第一顆人造地球衛星“東方紅一號”上天之後,當時的國防部五院院長錢學森同志就提出,中國要搞載人航太,並將飛船命名為“曙光一號”。
然而,我國在開展了一段時間的工作以後,認為研製隊伍、經驗,在綜合國力、工業基礎上搞載人航太都存在一定的困難,這個項目就擱到了一邊。
六七十年代正是蘇美載人航太競爭最厲害、投入最多的時候,周總理就説過,我們不跟他們去搞空間載人競賽,我們要把地球的事情管好。
進入80年代後,我國的空間技術取得了長足的發展,已經具備了返回式衛星、氣象衛星、資源衛星、通信衛星等各種應用衛星的研製和發射能力。特別是1975年,我國成功地發射並回收了第一顆返回式衛星,使我國成為世界上繼美國和前蘇聯之後第三個掌握了衛星回收技術的國家,這為今後我國開展載人航太技術的研究打下了堅實的基礎。於是,我國又提出要不要搞載人航太的問題。在國家863計劃提出時,就專門成立了一個專家組來從事這項工作的論證。
由於載人航太投入大、效益週期比較長、風險也比較大,一般來講,除了蘇美兩國外,其他國家載人航太的工作也都不是一個國家在搞。所以中國究竟要不要搞載人航太,一直存在較大的分歧。另一個爭論的焦點則在於,中國選擇什麼方案來突破載人航太技術。是太空梭,還是宇宙飛船?相對來講,宇宙飛船在技術上容易突破、研製費用較少、研製週期也較短,而太空梭的研製投入很大、風險大、技術難度比較大。從我國的實際情況來説,我國已研製了十幾顆返回式衛星,有一定的技術基礎,所以選擇載人飛船進行技術突破比較好。
在經過多年的反覆論證後,1992年1月中國政府批准載人航太工程正式開工。這項工程的七大系統中,核心是載人飛船,載人飛船則由中國空間技術研究院為主來進行研製。中國空間技術研究院具有較優越的研製條件,一是具備了研製返回式衛星的經驗,二是經過技術改造後,具備了較先進的進行研製和加工的設備基礎。
提到中國的載人航太工程,就不能不提到京北航太城,應該説沒有唐家嶺航太城就沒有中國的載人航太,因為沒有物質條件的保證,就不可能完成載人航太的任務。
●關鍵技術的突破
在這個大的系統工程中,最具表徵意義的事件是飛船上天。
根據其他型號的研製情況,一般都要先經過方案研製、初樣研製等階段,才進入正樣研製階段。從時間上來説,如果這樣做就不可能保證1999年飛船上天。但是既然中央提出了這個目標,就要力爭完成。由工程副總指揮沈榮峻中將提出具體建議後,研製小組經過認真分析、論證後,決定把初樣的産品、地面試驗的産品經過技術改進後,以地面試驗的電性船為基礎改造成一個試驗飛船、新研製的載人運載火箭長征二號F發射的機會,以完成試驗返回式技術為主要目的,從而達到“爭8保9”的目標。
在保證載人飛船安全返回方面,主要有五個方面的技術需要上天進行試驗、進行突破。這五項關鍵技術就是制導導航和控制技術、制動技術、返回技術、防熱技術和分離解鎖技術。儘管研製小組在地面已經進行了幾百次試驗,但誰也不敢説飛船上天后就一定能成功。而這五個技術有一項過不了關,我們的飛船就不能成功。
一般來説,要保證返回艙回來,除了要對它進行制導導航和姿態的控制,還要有推力,讓它制動和減速;而有人上了天后,除了給宇航員提供其所能承受的力學環境,讓宇航員正常生活和工作;由於返回艙穿過大氣層時要承受很高的溫度,還要保證飛船不燒燬,宇航員座艙內的溫度不能超過允許的溫度;再一個是分離解鎖,我們的飛船有4個艙段,幾個艙段就要按飛行程式成功地分離解鎖保證返回艙著陸衝擊最小,除了要對長力控制外,還要有一套回收技術進行檢驗,保證返回艙順利地回到地面。這些技術我們都要經過反覆試驗,如果可靠性達不到要求,就不敢讓人上。
朱總理在視察飛船時曾講過,科學試驗總是要有失敗的,但失敗不能死人。所以飛船研製的關鍵是要保證飛船可靠;萬一齣了事,也要保證宇航員能安全回來。這就涉及到逃逸技術,都有待於考核。
這次飛行成功的意義在於,凡是保證人安全回來所需要的幾個方面技術都經過了考驗,並且得到圓滿的成功,這本身就是對研製工作的一個最大的肯定,説明我們的飛船在技術上是可行的、方案是正確的。下一步要解決的則是可靠性問題;另一方面,從研製程式上來講,這次飛行成功為今後載人飛船上天打下非常堅實的基礎。
●載人飛天路還有多遠?
首次無人飛船的成功,證明了飛船方案的正確性。是否可以説我們的宇航員馬上就可上天呢?關於這一點,戚總認為還有兩個問題需要解決:第一是要創造一個符合人的要求的工作和生活環境,這次飛行上的是假人。艙內環境能否真正滿足人的要求,還需要經過很好的分析,如艙內溫度、壓力、濕度、大氣的組成和人所能承受的力學環境,以及吃喝拉撒等問題,應該説在這個方面還有一些工作要做。
再一點就是,一個載人飛船必須要有一定的安全和可靠性指標,而這個指標不是説打開電腦就可以算出來的,要採取一定的工程措施來保證和驗證。所以我們不僅要在地面進行反覆試驗,天上也要多做幾次試驗。因為要保證可靠性,就要保證有一定的飛行試驗數量。國外,像前蘇聯在人上天之前,進行了5次無人飛船試驗,美國也進行了8次無人飛行試驗,最後才載人飛行。解決可靠性是保證載人安全的關鍵。
●中國飛船向何處飛?
一般來説,搞載人航太的另一個目標是建立空間試驗設施和空間站,在進行空間試驗和空間站方面有些工作比搞載人飛船要困難,有些工作應該説比搞載人飛船還容易。如果只是簡單地進行空間試驗,而試驗設施不用返回地面,就涉及不到返回技術和防熱技術。而要建立空間站最困難的一點是解決長壽命問題,空間站有一個好處是可以進行維修。前蘇聯的和平號空間站設計壽命是5年,後來維持了12年,其間對它進行了多次維修。在解決長壽命問題上,我國已經有一定的技術基礎,像東方紅二號衛星的壽命是5至6年,“東方紅三號”衛星的設計壽命是8年(現在已經運作3年了)。建立空間站的第二個主要困難是要長期保持人所生活和工作的條件。
我國能不能搞成空間站的關鍵是國家對這個項目有多大的投入。我國以前進行的空間試驗是一次性使用的,不需要經過維修的。而空間站從技術上來講難度比較大,再一點是人要來來往往,要花很多錢。俄羅斯的和平號為什麼要廢棄,一個重要的原因是沒有錢。一般來講,和平號空間站要得以維持的話,俄羅斯每年要發射15至16次飛船,其中8至9次是載人的聯盟號,還有6次是進步號貨運飛船去送吃、送穿、送儀器等,所以這個投入是巨大的。應該説中國在新世紀要搞空間站的話,技術上是可以突破的,根據目前的技術起碼可以保證5年的長壽命。作為載人航太工程,我們的飛船隻是一個天地往返的運輸系統,是一個工具。
要建立空間站,還要解決兩個主要的問題,一個是宇航員出艙,出艙就要有出艙宇航服,萬一空間站有故障,需要維修,另一個問題是交會對接。如果這些問題不解決,就還不具備建立永久性空間站的條件。
●中國會參與國際空間站嗎?
一般來講,國外都不是一個國家獨立建立一套空間站系統。美國最初自己在搞,但進行了一段時間後美國的自由號空間站還是演變成了國際空間站。俄羅斯為什麼也搞不下去了,其主要原因應該説還是投入太大。
中國究竟會不會參與建設國際空間站?從技術上來講是有可能的,而且已經有國家來和我們探討過。但是這個事情,是一個政治決策問題。
美國在搞國際空間站時就有一個安排,留有一些對介面。我們也可以搞一個挂艙,與它的主艙相連,技術的關鍵是怎麼對接。儘管有些困難,但我們不是做不到的,像美國的太空梭與前蘇聯的和平號對接,也不是一天就準備好的。(《世界航空航太博覽》雜誌主任記者 張勇)
 
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