中國航天事業是在基礎工業比較薄弱、科技水平相對落後和特殊的國情、特定的歷史條件下發展起來的。中國獨立自主地進行航天活動,以較少的投入,在較短的時間裏,走出了壹條適合本國國情和有自身特色的發展道路,取得了壹系列重要成就。中國在衛星回收、壹箭多星、低溫燃料火箭技術、捆綁火箭技術以及靜止軌道衛星發射與測控等許多重要技術領域已躋身世界先進行列;在遙感衛星研制及其應用、通信衛星研制及其應用、載人飛船試驗以及空間微重力實驗等方面均取得重大成果。
空間技術
1. 人造地球衛星。中國於1970年4月24日成功地研制並發射了第壹顆人造地球衛星“東方紅壹號”,成為世界上第五個獨立自主研制和發射人造地球衛星的國家。截至2000年10月,中國***研制並發射了47顆不同類型的人造地球衛星,飛行成功率達90%以上。目前,中國已初步形成了四個衛星系列——返回式遙感衛星系列、“東方紅”通信廣播衛星系列、“風雲”氣象衛星系列和“實踐”科學探測與技術試驗衛星系列,“資源”地球資源衛星系列也即將形成。中國是世界上第三個掌握衛星回收技術的國家,衛星回收成功率達到國際先進水平;中國是世界上第五個獨立研制和發射地球靜止軌道通信衛星的國家。中國的氣象衛星、地球資源衛星主要技術指標已達到二十世紀九十年代初期的國際水平。近幾年來,中國研制並發射的6顆通信、地球資源和氣象衛星投入使用後,工作穩定,性能良好,產生了很好的社會效益和經濟效益。
2. 運載火箭。中國獨立自主地研制了12種不同型號的“長征”系列運載火箭,適用於發射近地軌道、地球靜止軌道和太陽同步軌道衛星。“長征”系列運載火箭近地軌道最大運載能力達到9200千克,地球同步轉移軌道最大運載能力達到5100千克,基本能夠滿足不同用戶的需求。自1985年中國政府正式宣布將“長征”系列運載火箭投入國際商業發射市場以來,已將27顆外國制造的衛星成功地送入太空,在國際商業衛星發射服務市場中占有了壹席之地。迄今,“長征”系列運載火箭***實施了63次發射;1996年10月至2000年10月,“長征”系列運載火箭已連續21次發射成功。
3. 航天器發射場。中國已建成酒泉、西昌、太原三個航天器發射場,並圓滿完成了各種運載火箭的飛行試驗和各類人造衛星、試驗飛船的發射任務。中國航天器發射場既可完成國內發射任務,又具有完成為國際商業發射服務和開展其他國際航天合作的能力。
4. 航天測控。中國已建成完整的航天測控網,包括陸地測控站和海上測控船,圓滿完成了從近地軌道衛星到地球靜止軌道衛星、從衛星到試驗飛船的航天測控任務。中國航天測控網已具備國際聯網***享測控資源的能力,測控技術達到了世界先進水平。
5. 載人航天。中國於1992年開始實施載人飛船航天工程,研制了載人飛船和高可靠運載火箭,開展了航天醫學和空間生命科學的工程研究,選拔了預備航天員,研制了壹批空間遙感和空間科學試驗裝置。1999年11月20日至21日,中國成功地發射並回收了第壹艘“神舟”號無人試驗飛船,標誌著中國已突破了載人飛船的基本技術,在載人航天領域邁出了重要步伐。
空間應用
中國重視研制各種應用衛星和開發衛星應用技術,在衛星遙感、衛星通信、衛星導航定位等方面取得了長足發展。中國研制和發射的衛星中,遙感衛星和通信衛星約占71%,這些衛星已廣泛應用於經濟、科技、文化和國防建設的各個領域,取得了顯著的社會效益和經濟效益。國家有關部門還積極利用國外各種應用衛星開展應用技術研究,取得了很好的應用效果。
1. 衛星遙感。中國從二十世紀七十年代初期開始利用國內外遙感衛星,開展衛星遙感應用技術的研究、開發和推廣工作,在氣象、地礦、測繪、農林、水利、海洋、地震和城市建設等方面得到了廣泛應用。目前,國家遙感中心、國家衛星氣象中心、中國資源衛星應用中心、衛星海洋應用中心和中國遙感衛星地面接收站等機構,以及國務院有關部委、部分省市和中國科學院的衛星遙感應用研究機構已經建立起來。這些專業機構利用國內外遙感衛星開展了氣象預報、國土普查、作物估產、森林調查、災害監測、環境保護、海洋預報、城市規劃和地圖測繪等多方面、多領域的應用研究工作。特別是衛星氣象地面應用系統的業務化運行,極大地提高了對災害性天氣預報的準確性,使國家和人民群眾的經濟損失有了明顯的減少。
2. 衛星通信。中國從二十世紀八十年代中期開始利用國內外通信衛星,發展衛星通信技術,以滿足日益增長的通信、廣播和教育事業的發展需求。在衛星固定通信業務方面,全國建有數十座大中型衛星通信地球站,聯結世界180多個國家和地區的國際衛星通信話路達2.7萬多條。中國已建成國內衛星公眾通信網,國內衛星通信話路達7萬多條,初步解決了邊遠地區的通信問題。甚小口徑終端(VSAT)通信業務近幾年發展較快,已有國內甚小口徑終端通信業務經營單位30個,服務小站用戶15000個,其中雙向小站用戶超過6300個;同時建立了金融、氣象、交通、石油、水利、民航、電力、衛生和新聞等幾十個部門的80多個專用通信網,甚小口徑終端上萬個。在衛星電視廣播業務方面,中國已建成覆蓋全球的衛星電視廣播系統和覆蓋全國的衛星電視教育系統。中國從1985年開始利用衛星傳送廣播電視節目,目前已形成了占用33個通信衛星轉發器的衛星傳輸覆蓋網,負責傳送中央、地方電視節目和教育電視節目***計47套,以及中央32路對內、對外廣播節目和近40套地方廣播節目。衛星教育電視廣播開播十多年來,有3000多萬人接受了大、中專教育與培訓。近年來,中國建成了衛星直播試驗平臺,通過數字壓縮方式將中央和地方的衛星電視節目傳送到無線廣播電視覆蓋不到的廣大農村地區,使中國廣播電視的覆蓋率有了很大提高。中國現有衛星電視廣播接收站約18.9萬座。在衛星直播試驗平臺上,還建立了中國教育衛星寬帶多媒體傳輸網絡,面向全國開展遠程教育和信息技術的綜合服務。
3. 衛星導航定位。中國從二十世紀八十年代初期開始利用國外導航衛星,開展衛星導航定位應用技術開發工作,並在大地測量、船舶導航、飛機導航、地震監測、地質防災監測、森林防火滅火和城市交通管理等許多行業得到了廣泛應用。中國在1992年加入了國際低軌道搜索和營救衛星組織(COSPAS-SARSAT),以後還建立了中國任務控制中心,大大提高了船舶、飛機和車輛遇險報警服務能力。
空間科學
中國在二十世紀六十年代初期開始利用探空火箭、探空氣球開展了高層大氣探測。在七十年代初期開始利用“實踐”系列科學探測與技術試驗衛星開展了壹系列空間探測和研究,獲得了很多寶貴的環境探測資料。近年來,開展了空間天氣預報的研究工作及相應的國際合作。從八十年代末開始利用返回型遙感衛星進行了多種空間科學實驗,在晶體和蛋白質生長、細胞培養、作物育種等方面取得了很好的成果。中國空間科學在基礎理論研究方面取得了若幹創新成果,在空間物理學、微重力科學和空間生命科學等領域建立了具有壹定水平的對外開放的國家級實驗室,建立了空間有效載荷應用中心,具有支持進行空間科學實驗的基本能力。近年來,利用“實踐”系列科學探測與技術試驗衛星對近地空間環境中的帶電粒子及其效應進行了較為詳細的探測,並首次完成了微重力流體物理兩層流體空間實驗,實現了空間實驗的遙操作 6月10日 22:16 宇宙飛船最重要的用途之壹就是為空間站和月球基地等接送宇航員和物資,且費用較航天飛機低許多。目前在軌的“和平號”空間站和以前的“禮炮號”系列空間站以及美國“天空實驗室”空間站,都是用宇宙飛船作為天地往返的交通工具的。前蘇聯“聯盟15號”飛船,曾在“禮炮7號”的空間站與“和平號”空間站之間來回飛行並對接,成為世界第壹輛太空“公***汽車”。
人在空間站內長期工作和生活,隨時都可能出現危險,例如,宇航員突發急病,空間碎片或流星擊穿宇航員生活的壓力艙艙壁。這時就需要宇航員馬上撤離空間站,返回地面。由於宇宙飛船體積小、重量輕、成本低,因此很適於長期停靠在空間站上用作救生艇,它給空間站帶來的負擔也不大。1984年,前蘇聯“禮炮7號”空間站出現故障時,就是用停靠在站上的“聯盟號”飛船把兩名宇航員緊急撤回地面的。目前正在建造的國際空間站在運行初期也將用聯盟壹TM飛船作為救生艇。若用價值連城的航天飛機作救生艇長期停靠在空間站上,則得不償失,使用效率太低了。並會給空間站背上壹個大包袱,大大增加空間站姿態控制和保持軌道高度方面的費用。
由於宇宙飛船帶有推進系統,能機動變軌,固而還可以迅速降低高度進行偵察等軍事活動。美國“雙子星座7號”飛船在軌道飛行期間,飛船上的宇航員曾用紅外遙感器監視和跟蹤了1枚潛射導彈的發射,所獲信息比潛艇上的觀察人員報告的還要快。
示來的行星際載人飛行,從目前和可預見的將來來看,將由宇宙飛船率先實現,而且很可能是載人火星宇宙飛船。
在本世紀,人類成功發射了衛星式和登月式兩種飛船。21世紀將有望研制出行星際式宇宙飛船,把人送到其它行星去觀光考察。
宇宙飛船,它在多極火箭的運載下進入宇宙空間,進行著舉世無比的航行,地球在它眼裏只是壹只核桃,所有的星體也都變得渺小起來,而人類因為研制出了它,不僅擴大了生命的空間,也加快了人類進步的速度。
宇宙飛船與返回式衛星有相似之處,因為載人,故增加了許多特設系統,以滿足航天員在太空工作和生活的多種需要。例如,用於空氣更新、廢水處理和再生、通風、溫度和濕度控制等的環境控制和生命保障系統,報話通信系統,儀表和照明系統,航天服,載人機動裝置和逃逸救生系統等。空間交會對接技術是載人飛船工程的壹項關鍵技術,因為只有這樣才能為別的航天器提供運輸功能。
當然,掌握航天器再入大氣層和安全返回技術也至關重要。尤其是宇宙飛船,除了要使飛船在返回過程中的制動過載限制在人的耐受範圍內,還應使其落點精度比返回式衛星更高,從而及時發現和營救航天員。前蘇聯載人宇宙飛船就曾因落點精度差,使航天員困在了冰天雪地的森林中差點被凍死。目前,掌握航天器返回技術的國家只有美國、俄羅斯和中國。
從結構上來看,人類已研制出了3種結構的宇宙飛船,即壹艙式、兩艙式和三艙式。其中壹艙式最為簡單,只有航天員的座艙。兩艙式飛船由座艙和提供動力、電源、氧氣和水的服務艙組成。它改善了航天員的工作和生活環境。世界第壹個出艙的航天員列昂諾夫乘坐的前蘇聯“上升”號飛船以及美國的“雙子星座”號飛船均屬於兩艙式。最復雜的就是三艙式飛船。它是在兩艙式飛船基礎上或增加壹個軌道艙(衛星式飛船),用於活動空間、進行科學試驗等,如前蘇聯/俄羅斯“聯盟”系列飛船;或增加壹個登月艙(登月式飛船),用於在月面著陸和離開月面,如美國“阿波羅”號飛船。
從種類上說,在發射的宇宙飛船中,除了載人飛船外,還有貨運飛船和載人貨運混合飛船。按照飛行任務的不同,載人飛船又可分為衛星式載人飛船、登月式載人飛船和行星際式載人飛船。前兩種在20世紀已經發射成功,後壹種有望在21世紀實現,很可能是載人火星飛船。
記:雖然宇宙飛船和航天飛機、空間站相比簡單壹些,但對技術上的要求也壹定很高吧?
龐:當然。雖說載人飛船是當今最簡單的壹種載人航天器,具有飛行時間短、沿彈道式或半彈道式路徑返回、壹次性使用等特點,其實它也很復雜,所以現只有中、俄、美3國擁有它。
宇宙飛船在返回地面時,為了減速、防熱及結構上的需要,返回重量越小越好。為此,壹般真正返回地面的只有座艙,這也是分艙設計的重要原因。它要像飛機在空中拋掉副油箱和多級火箭拋掉熄火後的子級火箭似的“輕裝下陣”。所以,飛船座艙的外形設計十分重要。
座艙是載人飛船的核心,通常采用無翼的大鈍頭旋轉體,有的是球形,有的是鐘形。采用這種簡單外形具有結構簡單、工程上易於實現等特點。同時,座艙壹般均有視野開闊的舷窗,以便航天員觀察發射前的準備活動、在軌交會對接情況、返回點火時的姿態和再入著陸的地面情況等。俄羅斯航天員曾多次在自動對接系統失靈情況下,通過舷窗進行手動對接獲得成功。此外,為保持航天員高效率工作,座艙內的大氣壓力和成分、供氧、二氧化碳和水氣的清除、水和食物、航天服等都要細致研究,都需要很復雜的技術才能完成。
飛船的氣閘艙有兩個閘門,壹個與座艙連接叫內閘門,另壹個是可通向太空的外閘門。航天員出艙前要在座艙內穿好航天服,然後走出內閘門,關閉內閘門,把氣閘艙內的空氣抽入座艙內,當氣閘艙內和艙外壓力相等時就可打開外閘門進入太空了。航天員返回氣閘艙時按相反的順序操作。內外閘門的氣密性絕對可靠是氣閘艙工作的基本條件,閘門的啟閉須十分小心和熟練,避免漏氣很重要,否則極危險。前蘇聯“上升”-2飛船於1965年3月率先應用了氣閘艙。航天員列昂諾夫通過它走出艙外,成為世界太空行走第壹人。
飛船在上升或返回過程中,若發生故障,需要應急彈射時,座艙門應可以迅速打開;而在軌運行或降落在海面時,則要求座艙門嚴格密封。航天員除可由座艙門進出以外,還能從應急逃逸口爬出座艙。在載人飛船上升、軌道運行和返回地球3個不同的飛行階段,有不同的飛行環境,所以其救生手段不同。例如,發射飛船的火箭起飛後發生危險。如果火箭飛行高度低於兩萬米,航天員則可像飛機的飛行員壹樣啟動彈射坐椅從座艙彈出,再打開降落傘返回地面;若火箭的飛行高度超過兩萬米,航天員就只能啟動飛船頂部的逃逸用的小火箭,用它把飛船拉離運載火箭,飛向安全區後,再打開飛船的降落傘,使飛船軟著陸。
目前,載人飛船還是壹次性的,要想重復使用須解決座艙熱防護層能經受10 00℃以上高溫及返回著陸系統可保證準確著陸和很小的著陸速度這兩大關鍵,從而不被燒壞和撞壞。國外正從這兩方面入手研制可重復使用的載人飛船。
記:隨著人類航天活動的不斷深入,宇宙飛船的用途越來越廣泛,您能否具體談壹下這方面情況?
龐:載人飛船在載人航天史上有著不可磨滅的功績。在送人上太空後,宇宙飛船被用於對地觀測、航天員出艙作業和生物學研究等多種科學研究和各項航天技術試驗,取得了巨大的成果。
宇宙飛船最重要的用途之壹就是為空間站和月球基地等接送航天員和物資,且費用較航天飛機低許多。目前在軌的國際空間站和以前的“和平”號空間站、“禮炮”號系列空間站以及美國“天空實驗室”空間站都是用宇宙飛船作為天地往返交通工具的。宇宙飛船猶如太空“公***汽車”,立下了汗馬功勞。
人在空間站內長期工作和生活,隨時都可能出現危險。例如,航天員突發急病或飛船出現意外時,就需要航天員馬上撤離空間站,返回地面。由於宇宙飛船體小質輕、成本低,因此很適於長期停靠在空間站上用作救生艇。若用價值連城的航天飛機作救生艇長期停留在空間站上,則得不償失。1984年前蘇聯“禮炮”-7空間站出現故障時,就是靠停靠在站上的“聯盟”號飛船把站上的兩名航天員緊急撤回地面的;1998年開始建造的國際空間站也用“聯盟”-TM飛船作為救生艇。
由於宇宙飛船帶有推進系統,能機動變軌,因而還可以迅速降低高度進行偵察等軍事活動。美國“雙子星座”-7飛船在軌道飛行期間,飛船上航天員曾用紅外遙感器監視和跟蹤了壹枚潛射導彈的發射,所獲信息比潛艇上的觀察人員報告的還要快。
國外開始用宇宙飛船進行太空旅遊。自美國加州百萬富翁丹尼斯·蒂托2001年4月乘“聯盟”-TM飛船登上國際空間站成為第壹位登上太空的旅行者之後,很多人都對太空之旅充滿了期待。為此,俄羅斯Energia火箭航天公司表示,其計劃為未來的太空旅客提供為期壹周的太空服務。旅客可以乘坐俄羅斯的“聯盟”號宇宙飛船前往太空參觀。在飛船內,遊客既能體驗失重的感覺,又能透過舷窗博覽群星,遙看美麗的地球。
另外,未來的行星際載人飛行從目前和可預見的將來來看,將由宇宙飛船率先實現,而且很可能是載人火星宇宙飛船。
簡言之,宇宙飛船無論在過去、現在,還是將來,都是大有作為的,因而可以說是方興未艾。
記:談到宇宙飛船,不能不說壹下最值得中國人驕傲的“神舟”號。請您具體談壹下好嗎?
龐:我國的“神舟”號是比較先進的載人飛船,目前已4次遨遊太空。“神舟”號飛船由軌道艙(也叫工作艙)、返回艙(又稱座艙)、推進艙(儀器艙)和壹個過渡段組成。其中載人的軌道艙、返回艙可謂“壹室壹廳”,作為“壹室”的返回艙是航天員在發射、返回和駕駛飛船時待的地方,作為“壹廳”的軌道艙則是航天員工作和休息的場所。
軌道艙位於返回艙前面,這是為了增加航天員的活動空間。它裏面裝有多種試驗設備和實驗儀器,可進行對地觀測。其兩側裝有可收放的大型太陽能電池翼、太陽敏感器和各種天線以及各種對接機構。
返回艙位於飛船中部,是航天員乘坐的艙段,也是飛船的控制中心。它不僅和其他艙段壹樣要承受起飛、上升和軌道運行段的各種應力和飛行環境,而且還要經受返回時再入大氣層階段的減速過載和氣動加熱。其為密閉結構,前端有艙門,供航天員進出軌道艙使用。
推進艙緊接在返回艙後面,通常安裝推進系統、電源、氣瓶和水箱等設備,起保障和服務作用,即為飛船提供動力,進行姿態控制、變軌和制動,並為航天員提供氧氣和水。推進艙的兩側還裝有20多平方米的主太陽能電池翼。過渡段則在飛船頂部,用於與其他航天器對接或空間探測。
飛船頂部還有壹個高8米的逃逸救生塔。它裝有10臺發動機。在發射飛船的火箭起飛前900秒到起飛後160秒期間(0~110公裏),如發生故障,它能拽著返回艙和軌道艙與火箭分離,並落到安全地帶,使飛船上的航天員轉危為安。記:感謝您接受我們的采訪。祝願中華飛天夢早日實現 中國航天事業自1956年創建以來,經歷了艱苦創業、配套發展、改革振興和走向世界等幾個重要時期,迄今已達到了相當規模和水平:形成了完整配套的研究、設計、生產和試驗體系;建立了能發射各類衛星和載人飛船的航天器發射中心和由國內各地面站、遠程跟蹤測量船組成的測控網;建立了多種衛星應用系統,取得了顯著的社會效益和經濟效益;建立了具有壹定水平的空間科學研究系統,取得了多項創新成果;培育了壹支素質好、技術水平高的航天科技隊伍。