载人航天工程
第一版 载人航天
载人航天是人类驾驶和乘坐载人航天器在太空中从事各种探测、研究、试验、生产和军事应用的往返飞行活动。其目的在于突破地球大气的屏障和克服地球引力,把人类的活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空,更广泛和更深入地认识整个宇宙,并充分利用太空和载人航天器的特殊环境进行各种研究和试验活动,开发太空极其丰富的资源。
根据飞行和工作方式的不同,载人航天器可分为载人飞船、载人空间站和航天飞机三类。载人飞船按乘坐人数分为单人式飞船和多人式飞船,按运行范围分为卫星式载人飞船和登月载人飞船。载人空间站又称为轨道站或航天站,可供多名航天员居住和工作。航天飞机既可作为载人飞船和空间站进行载人航天活动,又是一种重复使用的运载器。
前苏联于1961年4月12日发射了人类第一艘载人飞船,航天员加加林乘坐飞船绕地球一周并安全返回地面。美国于1962年2月20日发射了第一艘载人飞船。这两个国家在发射载人飞船之前,都进行过多次无人飞船发射试验。中国于2003年10月15日上午9时整成功发射了我国首个载人航天飞船“神舟五号”,飞船在预定轨道上航行了21个小时,10月16日成功着陆,杨利伟成为中国飞天第一人。这标志着我国成为继美国、俄罗斯之后第三个掌握载人航天技术的国家。
第二版 我国载人航天工程
1992年9月21日,中央政治局常委讨论同意《中央专委关于开展我国载人飞船工程研制的请示》,认为,从政治、经济、科技、军事等诸方面考虑,发展我国载人航天是必要的。我国的载人航天要从发展载人飞船起步。1992年,中国政府正式批准了载人航天工程,并命名为“921工程”。
按照中国航天事业发展规划,中国载人航天工程计划分三步来实施。
第一步是发射无人和载人飞船,将航天员安全地送入近地轨道,进行对地观测和科学实验,并使航天员安全返回地面。
神舟五号飞船首次载人太空飞行的成功,实现了第一步的发展战略。随着我国第一名航天员杨利伟于2003年10月16日安全返回,中国载人航天工程的历史性突破、即第一步的任务已经完成。
第二步是继续突破载人航天的基本技术:多人多天飞行、航天员出舱在太空行走、完成飞船与空间舱的交会对接。在突破这些技术的基础上,发射短期有人照料的空间实验室,建成完整配套的空间工程系统。
发射神舟六号,标志着中国开始实施载人航天工程的第二步计划。
第三步,建立永久性的空间试验室,建成中国的空间工程系统,航天员和科学家可以来往于地球与空间站,进行规模比较大的空间科学试验解决较大规模的空间科学实验和应用技术问题。
中国载人航天“三步走”计划完成后,航天员和科学家在太空的实验活动将会实现经常化,为中国和平利用太空和开发太空资源打下坚实基础。为人类和平开发宇宙空间作出贡献。
中国载人航天工程预计在2007年将实现航天员出舱在太空进行行走;2009年至2012年,将完成发射目标飞行器,同时在空间轨道上实施飞行器的空间轨道交会对接技术。
第三版 我国载人航天工程的基本任务
载人航天工程的任务是,在确保安全、可靠的前提下,从总体上体现中国特色和技术进步,完成以下四项基本任务:
1.突破载人航天基本技术;
2.进行空间对地观测、空间科学及技术实验;
3.提供初期的天地往返运输器;
4.为载人空间站工程大系统积累经验。
“两大体现”和“四项任务”构筑了整个工程的灵魂。
第四版 中国载人航天工程七大系统
中国载人航天工程是我国航天史上迄今为止规模最大、系统组成最复杂、技术难度和安全可靠性要求最高的跨世纪国家重点工程,由航天员、飞船应用、载人飞船、运载火箭、发射场、测控通信和着陆场七大系统组成。
航天员系统 负责航天员的选拔、训练,对航天员进行医学监督和医学保障,研制航天员的个人装备和飞行过程中对航天员进行医学监督、数据传输的有关设备,对飞船的工程设计提出医学要求。另外,航天员系统还要负责航天员的环境控制,其环控生保分系统要给航天员创造一个适于生活、工作的大气环境。
飞船应用系统 负责载人航天工程的空间科学与应用研究。装载在飞船舱内的科学实验仪器,可进行空间对地观测和各种科学实验。实验内容非常广泛,研究成果将广泛用于医药发展、食品保健、防治疑难病症以及工业、农业等各行业之中。
载人飞船系统 主要是研制神舟号载人飞船。载人飞船采用轨道舱、返回舱和推进舱组成的三舱方案,额定乘员3人,可自主飞行7天。按照神舟飞船目前运行模式,飞船在太空自主飞行试验结束后,返回舱按预定轨道返回地面,轨道舱可留航轨运行半年时间,执行一些对地观测及其他预定任务。
运载火箭系统 主要是研制用于发射飞船的长征二号F型运载火箭。这型火箭是国内目前可靠性、安全性最高的运载火箭,可靠性超过百分之九十九点九。运载火箭系统要解决靶场发射、运输、故障诊断和宇航员安全逃逸等方面的问题。
发射场系统 由中国酒泉卫星发射中心载人航天发射场承担,负责飞船、火箭的测试及其发射、上升阶段的测控任务。中国载人航天发射场由技术区、发射区、试验指挥区、首区测量区、试验协作区和航天员区六大区域组成,于1998年正式投入使用,采用了具有国际先进水平的“垂直总装、垂直测试、垂直运输”及远距离测试发射模式。
航天测控与通信系统 主要是执行飞行任务的地面测量和控制,负责飞船从发射、运行到最终返回的全程测量和遥控,是飞船升空后和地面惟一的联系途径。中国航天测控与通信系统目前包括4艘远洋测量船、6个陆上测量站和3个活动测量站。在原有卫星测控通信网的基础上,研制了符合国际标准体制,可进行国际联网的S波段统一测控通信系统,形成了陆海基载人航天测控通信网。
着陆场系统 负责对飞船返回再入的捕获、跟踪和测量,搜索回收返回舱,并对航天员返回后进行医监医保、医疗救护。着陆场区主要包括内蒙古中部的主着陆场和酒泉卫星发射中心内的副着陆场以及若干陆、海应急救生区。
中国载人航天工程的七大系统涉及学科领域广泛、技术含量密集,全国110多个研究院所、3000多个协作单位和几十万工作人员承担了研制建设任务。
第五版 我国载人航天工程技术发展
我国载人航天工程的第二步中除了继续利用载人飞船进行对地观测和空间应用外,重点是航天员出舱活动、空间交会对接试验和研制和发射长期自主飞行、有人照料的空间实验室,尽早建成完整配套的空间站工程大系统,实现一定规模的空间应用。
空间实验室是设立在太空主要用于开展各类空间科学实验的实验室,一种小型的、短期有人照料的能够自主运行的空间站。空间实验室在用运载火箭发射升空的时候,里边不载人,先发射空间实验室,而后,再用运载火箭将航天员送入太空,与停留在轨道上的实验室交会对接,航天员从飞船的附加锻进入空间实验室,开展工作。航天员的生活必需品和工作所需的材料、设备均由飞船运送,载人飞船停靠在实验室外边,作为应急救生飞船。如果实验室发生故障,可随时载航天员返回地面,航天员工作完后,乘飞船返回。
该阶段关键要突破两项技术,一是要突破飞船空间交会对接技术。两个在轨道上运行的航天器,在计算机控制下,准确地连接在一起空间就会对接技术难度很大,在对接过程中,如果计算不准,就可能发生相撞的事故,因此,需要进行大量的试验才能掌握这一技术。二是要突破航天器舱外行走技术。空间实验室长期在太空运行,暴露在舱外的各种设备、部件等容易受到太空环境的损坏,发生老化和故障,因此需要航天员到舱外去维修或更换,进行这一工作,必须对航天员进行在失重环境下穿航天服、打开舱门、在太空环境下使用工具、在太空环境下走路等必要技术的训练。
建造更大的长期有人照料的空间站。空间站是由多个舱段组成的集合体,目前国际上正在建造的国际空间站就有六个舱段,是由16个国家联合进行的,由于建造空间站投资巨大,技术更加复杂。中国建造空间站的工程在以我为主的同时,也可能借鉴国际空间站的方法,采用国际合作的方法进行,实现优势互补,资源共享。
随着世界上重返月球的呼声不断高涨和一系列火星计划的出台,载人登月飞行和火星飞行将继续是21世纪世界航天的重点,未来,在我国突破上述技术后,随着技术的不断成熟和经济实力的不断增强,将积极参与对月球和火星的探索活动,为人类做出更大的贡献,为此,我国已经启动对月球探测的“长娥工程”。