我国载人航天都去哪了(我国载人航天三步走到底是哪三步)

我国载人航天都去哪了(我国载人航天三步走到底是哪三步)(1)

# 写在前面

2018年12月8日,嫦娥四号携带着“玉兔二号”由长征三号运载火箭发射升空,于2019年1月3日成功完成世界首次月背软着陆,瞩目全球。

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图——嫦娥四号登月路线图

这次着陆为我国于2003年启动的探月工程——嫦娥工程——第二阶段的任务计划之一,该次着陆的成功让全世界又开始对中国的“登月工程”议论纷纷,而事实上,我国的登月工程从计划之初就是安排在载人航天工程“三步走”完成之后的,目前,我国的载人航天计划已经完成了两步,只剩下最后,也是决定胜负的一步了。

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图——嫦娥一号模拟图

1992年9月21日,我国启动中国载人航天计划,拟通过三步走的战略规划,最终建立一台常驻外太空的具备实用价值的太空实验室。本文将详述我国载人航天“三步走”的计划到底是什么?要怎么做?希望读者朋友读完本文,能对我国载人航天工程有着更清晰的了解,如有任何疑惑,欢迎留言探讨。

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# 上天之前———“先把地球上的事办好”

1970年,苏联、美国处于冷战时期,为了争夺霸主地位,争相搞载人航天工程。1971年4月,我国也将载人工程的研发提上了日程,称作714工程。但当时载人航天技术久攻不下,国内也有争论——在这样困难的条件下,国家到底该不该花这么多钱去作这项研究?

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图——美苏争霸

最后,周总理说:

“以现在的情况,我们不跟他们搞这个比赛,而要先把地球上的事办好。”

他的意思是,让我们先作好民用卫星技术的研究,让老百姓受益,再去研发载人航天工程。这是个重大的决策。所以,1975年,载人航天工程暂时下马。但此前所做的工作也为日后正式开展载人航天工程积累了经验。

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图——这一段时间的产物“风云二号”卫星模型

# 第一步:载人飞船阶段——中国人要上天,而且要快,一个字“干”

随着我国综合实力的不断增强以及国际形势的变化,1986年,王大珩、陈芳允、王淦昌、杨嘉墀四位科学家挥笔上书,将“跟踪世界先进水平,发展我国高技术”的建议呈报中共中央。邓小平同志立即批示:

“此事宜速决断,不可拖延。”

随即组织数百名科学家进行反复论证。经中共中央、国务院批准,《中国高技术研究发展计划纲要》迅速在全国得以开展实施。由于上述事件均发生在1986年3月,所以该纲要又称作"863计划"。

"863计划”中的一个重要部分是中国载人航天工程。专家组经过五年的论证,得出结论:

  • 第一,中国人一定要上天,而且要快,否则跟不上世界发展形势;
  • 第二,中国人载人航天要用飞船,而不是航天飞机;
  • 第三,要想搞飞船,需要做好哪些方面的准备工作。

用飞船而不用航天飞机,这是专家组经过严谨论证之后得出的结论。虽然航天飞机是世界顶尖水平科学技术的集成,但不适合中国国情。航天飞机技术难度大,比大飞机还要复杂得多,而我国的大飞机至今仍在研发当中。此外,航天飞机的一个特点是上天之后可以再回来,虽可以重复使用,但穿越大气层时,2000℃的高温会将机身表面的几万片防热瓦烧毁,再次发射的时候需要全部更换,造价太高。并且,航天飞机没有救生系统,万一出现故障,会直接威胁航天员的生命安全。美国“挑战者号”与“哥伦比亚号”航天飞机的失事曾造成共14名航天员遇难,这个教训是非常惨痛的。美国自己承认采用航天飞机是一个错误的决策,现已令航天飞机退役。

经过充分的准备工作,1992年,中国载人航天工程正式上马。计划分三步走,第一步是载人飞船阶段,要求研发飞船载人上天,运行一段时间之后安全返航。戚发轫同志被任命为载人飞船总设计师,负责总体工作。

要实现载人航天,首先得研发出无人飞船。中央给的任务指标是“争八保九”,即争取在1998年首次发射无人飞船,确保在1999年首次发射。最后,经中央批准,在工程领导的大力支持下,经过大家的不懈努力,神舟一号最终按预期时间发射成功,返回落点离预定地点不超过十公里。

1999年11月发射试验飞船之前,有人提出,火箭升空到一定高度工作结束,该与飞船分离的时候,万一分不开怎么办,工程总体部门就要求飞船上再增加一项能让航天员手控发送分离指令的功能,以应对这个“万一”。这个指令要从飞船送到火箭上,还要有独立的电源来支持,牵扯的问题比较多,解决起来很是棘手,当一些人带着抱怨情绪议论纷纷时,戚发轫总设计师说:

“只要是为保成功,保航天员安全,一个字:干!"

令人欣慰,从1999年11月20日发射神舟一号试验飞船开始,四艘无人飞船相继经受了太空的洗礼,每一次发射都是一次新的跨越,航天员“一步登天”的天梯,在一次又一次的跨越中搭建完成。1999年11月20日,"神一”升空后,装在返回舱内的部分应用系统设备进行了初次试验,也取得了满意的结果。

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图——神舟一号的模型

2001年1月10日,“神二”升空后,应用系统船载设备进行了在轨运行和留轨应用的全部试验,而且应用系统留轨近半年时间内,不论空间天文探测还是空间环境高层大气探测等工作,均取得丰富的太空资料,获得圆满成功。

2002年3月25日,“神三”成功飞天,应用系统的有效载荷分别安装在返回舱、轨道舱和附加段,主要进行了材料科学和生命科学试验,同时穿插进行了部分光学遥感的对地探测等科学活动。

在这期间,“神舟”飞船经过多次试验和考评,也暴露了一些安全方面的问题,暴露一次,改进一次,这也进一步增加了飞船的安全性和可靠性。

2002年12月30日对我国全面掌握和突破载人航天技术具有重要意义的“神四”,在中国酒泉卫星发射中心载人航天发射场,由长征二号F火箭托举升空,成功进入预定轨道。

到了“神五”,一切都准备就绪了。按照国外的惯例,一般一个人进入太空之后72小时才能适应环境。而咱们比他们时间要短得多。杨利伟去了之后一天就适应了,并在落地之后,自己进行了断伞和打开舱门的动作,证明他很快就适应了太空环境。

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图——杨利伟在神舟五号中

# 第二步:空间站试验阶段——要穿自己的航天服

载人航天工程的第二步是空间实验室阶段,为建立空间站作技术准备。这一阶段必须突破四大技术关键。

一是出舱。搞载人航天,航天员不仅仅是跟随飞船发射出去并安全返回那么简单,他们自己还要做很多工作。除了日常的监控、作试验之外,假如飞船、空间站出现故障,航天员甚至需要到舱外进行修理工作。“神七”运行过程中,航天员就曾出舱把一个部件卸下来拿回舱里,这是我国航天员首次在太空中出舱作业。这项工作看似简单,却不知让科研人员付出了多少心血。其中,关键技术是研制舱外航天服。为了保证航天员在天上生活得比较舒适,舱内运用了先进技术进行减震降噪,并且严格控制温度、湿度。若要出舱,舱外航天服须代替飞船,为航天员提供保温、供氧等功能。航天服研制技术的成熟与否,直接关系到能否保障航天员的生命安全,因此必须做到万无一失。研发“神七”时,我国已与航天服研制技术较为成熟的俄罗斯签订了协议,拟通过购买他们的舱外航天服进行解决。但航天专家们觉得,舱外航天服作为关键技术,若不自主研发,无论如何都说不过去。他们将意见反映到上级领导机关,领导同志经过慎重考虑,作出决定:

“我们的航天员要穿自己的航天服出舱活动。”

经过严密组织,各单位大力协作,我国终于研制出了自己的舱外航天服。因与俄罗斯签订有协议,我们不能违约,所以,“神七”发射时,翟志刚是穿了我国自己研制的航天服出舱的,而刘伯明是穿了俄罗斯的航天服,没有出舱,但也算给了俄罗斯一个交代。

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图——翟志刚舱外作业

二是交会对接。这是规模最大、最复杂的工作,风险也比较大。所以当时的计划是作两次无人交会对接,一次有人交会对接。由于技术准备充分,严密组织,通过对“神八”“神九”两次飞行就圆满完成了任务。所以,到“神十”发射时,除了再次验证,又增加了多项科学试验项目和工程试验项目,如中德合作的空间生物的科学试验和飞船绕飞的工程试验。

三是补加技术。航天员长期在太空工作,要保证提供水、氧气、推进剂、各种维修器材和相应的工具。神舟飞船仅仅用于载人,它的承载能力是三位航天员和300公斤的物品。而相对航天员长期工作、生活的需要来说,300公斤远远不够。因此,必须研发承载能力有5吨左右的货运飞船,还要研发相应的运载火箭把货运飞船送上天。

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图——天宫一号结构拆解

四是再生式生命保证技术。每送入太空一公斤物品,就要耗费几万美元,十分昂贵,即便以后我们有了货运飞船,长期运送也不经济。所以,要利用再生技术,实现太空中水和空气的循环利用,以满足航天员工作、生活的需求。再生水技术是将航天员用过的水以及排泄物等收集起来,净化之后重新利用,这种技术并不太难;关键在于另外一种技术,即将用过的水经过水气分离,电解出氧气。虽然为了解决航天员的蛋白供应问题,在空间站培养的藻类等生物在生长过程中也会析出氧气,但量太少,远远达不到航天员的需要,所以,我们必须掌握水气分离技术。

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图——天宫一号模拟图

# 第三步:空间站实用阶段——大规模、长期的空间应用

等到将前面说的这四项关键技术全部突破,并研发出载重为25吨的大型运载火箭之后,我们才真正具备了在太空建立空间站的条件。

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图——“天宫二号”与神舟十一号对接模拟图

根据我国目前的需要来看,空间站的总重不超过100吨,其中包括一个20吨左右的核心舱,两个20吨左右的实验舱,一个将近10吨的载人飞船以及一个13吨左右的货运飞船。日后再有需要,可以再扩展。

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