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标 题: 记我国首次载人航天“神舟”五号飞行圆满成功
发信站: 哈工大紫丁香 (Mon Mar 8 18:21:51 2004), 站内信件
(2004-03-08 17:03:18)
2003年10月15日上午9点,在西部酒泉卫星发射中心,我国第一艘载人飞船——
“神舟”五号在“长征”二号F运载火箭的托举下,将我国第一名航天员杨利伟送入浩瀚
的太空,经过21小时23分的飞行,飞船于次日清晨安全返回,返回舱降落地点与理论
落点相距4.8公里,杨利伟自主出舱。这一举世瞩目的伟大壮举向全世界庄严宣告,中
国已经成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家。
千年梦圆
2003年10月15日上午,酒泉卫星发射中心载人航天发射场上,一百多米高的
发射塔架拥抱着“神舟”、“神箭”组合体在金秋十月的晨辉照耀下,如直刺青天的利剑
蓄势待发。
“十分钟准备!”
“五分钟准备!”
“一分钟准备!”
“……五、四、三、二、一,点火!起飞!”
九点整,这铿锵有力的口令刚一落音,伴随着巨雷般的轰鸣,一条橘红色的火龙腾空
而起,火龙的顶端托举着我国第一艘载人飞船——“神舟”五号和由我国自己培养的首位
航天员杨利伟向着浩瀚的太空飞去。火箭发射后第587秒,飞船与火箭分离,准确入轨
;当飞船绕地球飞行第五圈后进入了预先设计的343公里圆形轨道。与此同时,地面指
挥中心与航天员杨利伟始终保持着密切联系,通过身体遥测参数了解并掌握着杨利伟的心
率、体温、血压等等特征参数,通过电视观察他的活动、面部表情和情绪变化,地面指挥
控制人员和军队领导同志还多次与杨利伟通话。太空中的杨利伟则通过仪表和自我感觉,
密切关注飞船执行地面指令的情况和飞船自身的工作状态,并且在地面指令的指示下做一
些重要的补充。太空飞行过程中,杨利伟展示了中国国旗和联合国旗,完成了其他的所有
空间实验活动。当有关部门安排杨利伟与亲人进行天地对话的时候,他激动地对他8岁的
儿子说:“我看到咱们美丽的家了!”在这样一个特殊的高度,他用数码照相机把中国人
从自己制造的飞船上审视地球的新视角拍摄了下来。
飞船绕地球飞行第十三圈,地面指挥中心向飞船注入返回数据,当飞船到达非洲西南
部上空的时候开始执行返回指令。根据程序要求,飞船的第一个动作是转动90度,把轨
道舱分离出去;第二个动作是再转动90度,把尾部朝前并启动大推力发动机,使飞船减
速,随后飞船缓缓降低高度;当飞船的高度降到距地球145公里时,推进舱与返回舱分
离,此时飞船恰好又一次飞越酒泉卫星发射中心的上空。昨天刚刚送走“神舟”五号的人
们,为了见证推进舱与返回舱分离的历史时刻,早已在晨曦中翘首等待,他们亲眼看到了
返回舱再入大气层时闪烁的红色光芒和已经完成了使命的推进舱在大气层中解体时如天女
散花般的壮观景象。返回舱下降到距地球约8公里高度时,一个面积约1200平方米的
降落伞张开,当返回舱带着降落伞下降到离地面大约一米的时候,四个着陆缓冲发动机启
动,返回舱像在气垫上一样以每秒二米到三米的速度缓缓降落在我国内蒙古的草原上。飞
船返回舱降落的地点与理论着陆点相差4.8公里,返回舱完好无损。
一切都是那样的准确无误;一切都是那样的无懈可击;一切都在预先设计的程序中。
经过21小时23分钟太空生活的航天英雄杨利伟用他自主走出飞船返回舱的行动向
全世界宣告:我国首次载人航天飞行圆满成功。此时此刻,我们伟大的祖国沸腾了。中华
民族的千年飞天梦想终于变成了现实。
摆渡天河的神舟
当今世界上,没有哪一个发达国家肯把自己最尖端的科研成果和技术出让给别的国家
。因此,越是尖端技术越要依靠自己的力量去开发。载人航天是当今世界高科技中最具挑
战性的领域之一,是难度高、规模大、系统复杂、可靠性和安全性要求极强的系统工程。
它难就难在需要同时解决高可靠性的运载火箭技术、飞船制造技术、轨道控制技术、回收
技术等一系列国际宇航界公认的技术难题。可以说,“神舟”五号的成功是我国高新技术
发展水平的一次集中展示。
为了实现载人飞行,自1999年到2002年,我国已先后成功地发射了四艘无人
飞船,突破了载人飞船再入升力控制、应急救生、软着陆、GNC故障诊断、舱段间分离
、防热等关键技术。
由我国自主设计的“神舟”飞船,在设计方案上体现了中国特色和总体方案的优化及
进步,使中国的载人飞船技术达到或优于俄国第三代载人飞船的水平。“神舟”飞船采用
“三舱一段”(推进舱、轨道舱、返回舱和附加段)、两对太阳电池翼构型和升力控制返
回,圆顶降落伞回收方案,由十三个分系统组成。船上采用了多项新技术,其中十三项关
键技术达到了国际先进水平。
尽管我国载人航天工程起步较晚,却一步迈过了苏美四十年中先搞无人飞船,再搞单
人飞船,最后才是多人飞船的发展历程。与国际上先进的飞船相比,具有明显的后发优势
,它有高起点、高智能化、高适用性等四大特点:
第一,高起点,一步到位多舱飞船。“神舟”飞船越过了单舱和双舱飞船阶段,直接
采用三舱组成飞船,返回舱直径2.5米,超过了俄罗斯正在使用的联盟号飞船2.2米
的直径,神舟飞船直接研制可容纳三个人的体积和能力,并将在相当长的时间内保持三个
人的承载能力。
第二,智能化程度高。“神舟”飞船采用了升力式返回再入技术,由GNC分系统进
行再入过程中的升力控制,这是比弹道式再入更为先进的返回方式,可以大大提高飞船返
回着陆点的精确度,还可减轻航天员返回地面时承受大过载的痛苦。
第三,国外载人飞船是从搭载小动物开始试验航天员环境控制与生命保障系统,然后
再进行载人航天。我国则采用了先进的现代装置——模拟假人,模拟“航天员”所消耗的
氧气和产生的二氧化碳,通过先进的地面医监台测试“航天员”的生理信号变化,掌握航
天员在飞船中生存环境的第一手资料,智能化程度比较高。第一次载人飞行,苏联的加加
林绕地球飞行一圈,美国的谢泼德只进行了亚轨道飞行,而中国航天员首次飞行就在轨道
上飞行了一天。
第四,适用性强,可一船多用。三舱方案中,轨道舱兼具生活舱和留轨试验舱的功能
,飞船返回后,轨道舱可留在轨道上数月,继续进行对地观测、空间科学探测和技术试验
,其作用相当于一颗卫星。留轨轨道舱还可作为未来空间目标飞行器与新的飞船进行交会
对接。国外在执行对接任务时,是一次连续发射两艘飞船进行对接,而我国的方案是先发
射一艘,其留轨舱与下一个飞船进行交会对接。也就是说,为了实现飞船与空间飞行器的
交会对接,国外的发射是2N次,而我国的飞船发射是N+1次,只需要发射次数N>1
,以N等于3为例,国外需发射6艘飞船,而我国只要发射4艘飞船,如此,我国发射的
飞船总数量就少于国外,既节省了巨额的发射费用,又可利用空间留轨舱开展科学试验。
中国走着一条低成本、高效益的载人航天发展道路。可见,轨道舱的多适应性为今后我国
载人航天工程实施第二步——飞船和空间飞行器交会对接的突破奠定了基础。
我国“神舟”飞船的起飞质量和座舱最大直径,都远远大于美国“水星号”和苏联“
东方号”。“神舟”飞船的构形比“水星号”和“东方号”的两舱构形具有更多的功能,
在舱段间的电、气、液路连接与分离技术等技术方面也更复杂。在电源方面“神舟”飞船
采用了太阳电池阵为主的电源方案,这比“水星号”、“东方号”的电源系统技术上有了
很大的进步。尤其是“神舟”飞船采用了升力式返回再入,由GNC分系统进行再入过程
中的升力控制,这是比弹道式再入更为先进的返回方式,可以大大提高飞船返回着陆点的
精度和降低再入过载峰值,减轻航天员返回地面时承受过载的痛苦。与20世纪90年代
国外先进的载人飞船——联盟TM飞船相比,“神舟”飞船从再入方式、着陆精度和再入
过载峰值等指标上大致与联盟TM飞船相当,并为航天员的工作和生活创造了更为舒适的
环境。
综上所述,可以说我国的“神舟”号飞船实现了跨越式的发展。作为我国高技术领域
的跨世纪工程,“神舟”飞船总体性能优越,达到了20世纪90年代国际先进水平。
铺通天路有神箭
把“神舟”五号送入太空的“长征”二号F火箭,是我国航天史上第一次用于载人航
天的全新的运载火箭,也是目前中国所有运载火箭中起飞质量最大、长度最长、系统最复
杂的火箭。火箭全长58.3米,起飞质量为479.8吨,运载能力为7.8吨,可以
把飞船送入200公里~350公里,倾角为43度的近地轨道。为了达到高安全、高可
靠性的要求,我国航天科技人员解决了一系列技术难点,首次在国内火箭上采用了55项
新技术,其中的10项关键技术达到了国际先进水平。为了确保航天员的安全,“长征”
二号F火箭增加了故障检测处理和安全逃逸系统,控制系统也在原有控制平台的基础上,
增加了捷联的冗余控制系统。
为了增加火箭的可靠性和安全性,“长征”二号F火箭的重要系统和关键部位首次采
取冗余技术,这等于给火箭上了“双保险”。万一主系统出现故障,可以迅速切换到备份
系统上,保证火箭正常工作和航天员的安全。
火箭故障检测系统和逃逸系统等主要关键技术,属于世界性难题。数百种火箭故障模
式及逃逸判据,实现了运载火箭在待发段和上升段发生故障时的自动检测、诊断故障,并
能向逃逸系统发出故障信息,实施航天员自动逃逸和地面指令逃逸,这一技术达到了国际
先进水平。
“长征”二号F运载火箭在国内航天史上实现了“三垂”,即飞船和火箭在技术区实
现垂直总装、垂直测试、星箭总装完成后在高度垂直竖立情况下,由自发电源驱动,沿着
铁轨自行行走1.5公里的整体垂直运输。这些技术都达到了国际先进水平,体现了科技
创新和技术进步,对保证载人飞行的高可靠性、高安全性和缩短发射时间起到了十分重要
的作用。
自1999年以来,中国“神箭”——“长征”二号F运载火箭已经五次将“神舟”
飞船准确送入浩瀚的太空,发射成功率达100%。同时,“长征”二号F运载火箭可靠
性指数提高到0.97,安全性指数达到0.997。
前苏联发射“东方号”、“上升号”飞船所采用的运载火箭是“东方号”运载火箭,
发射“联盟号”和“进步号”飞船采用的是“联盟号”运载火箭。美国“水星号”飞船最
初用“红石”运载火箭进行亚轨道飞行,“双子星”飞船则是大力神ⅡLV4运载火箭发
射入轨。“东方号”运载火箭全长38.36米,起飞质量287吨,可将4.7吨的有
效载荷送入近地轨道。“东方号”运载火箭1970~1989年共发射92次,成功9
1次,成功率为98.8%。“联盟号”运载火箭是在“东方号”运载火箭基础上改进发
展而成的,近地运载能力7.2吨,截至1993年4月,“联盟号”火箭已发射了10
12次,失败17次,成功率达98.3%.
“红石”火箭是美国第一个载人飞船进行亚轨道飞行的运载火箭,而宇宙神运载火箭
则成为美国第一代载人飞船“水星号”绕地飞行的运载工具,水星宇宙神运载火箭全长为
29.07米,起飞质量117.93吨,在4次亚轨道飞行、两次环地轨道飞行中,4
次飞行成功,两次飞行失败。大力神ⅡLV4运载火箭专门用于发射美国第二代载人飞船
“双子星”飞船,火箭全长33.22米,起飞质量148.3吨,可将3.62吨的有
效载荷送入483公里的轨道。1965年以来,该火箭连续发射了10艘乘载2人的飞
船,发射均获成功。
以上比较表明,中国载人运载火箭的可靠性、安全性和成功率均已达到国际先进水平
,也标志着中国航天运载工具技术进入成熟期。
科技强国耀中华
新华社在“神舟”五号发射成功后的时评中说,“载人飞船一飞冲天,它向人们展示
的,是中国日益雄厚的科技实力和综合国力;它向世界传达的是一个古老而又年轻的东方
民族迸发出的活力和不可遏制的升腾发展之势。”
当今世界,人类正经历着一场全球性的科技革命,知识创新迅速发展,科技进步日新
月异,科学技术越来越成为综合国力竞争的核心。在这样一个知识经济时代,要使中国屹
立于世界民族之林、实现中华民族的伟大复兴,在强国林立的当今世界上脱颖而出,就需
要加快科技进步的和创新的步伐,在载人航天这样能对多学科的发展具有带动意义的高新
技术前沿占有一席之地,因为一个国家的核心竞争力是不可能靠购买获得的。
载人航天工程涉及众多高新技术领域,包括近代力学、天文学、地球科学、航天医学
、生物学、空间科学等学科,以及系统工程、自动控制、计算机、推进技术、通信、遥感
、新能源、新材料、微电子、光电子等等。在“神舟”飞船、“长征”二号F火箭以及测
控通信系统等方面的研制过程中,广大科技人员依靠自主创新攻克了一个个技术难关,
这无疑带动了一大批高新技术领域水平的提高,促进了我国科学技术水平的全面进步。
载人航天工程作为迄今为止我国航天史上规模最大、系统最复杂、技术难度最高的国
家重点工程,还为我国培养锻炼了大批从事庞大科研系统工程的科研组织、管理人员。这
项工程由包括航天员、飞船应用、载人飞船、运载火箭、航天发射场、航天测控通信和着
陆场等七大系统组成。总装备部、中国科学院、中国航天科技集团公司、信息产业部、中
国电子科技集团公司、中国航天科工集团公司所属的多个研究院所、学校、基地、工厂直
接承担了研制、建设、试验任务;航空、船舶、兵器、机械、电子、化工、冶金、纺织、
建筑等领域及有关省(市)自治区的3000多个单位承担了协作配套任务。这创造了我
国有史以来空前庞大的科研合作体系。
以载人航天工程建设的需求为牵引,航天测控网在原有测控网基础上,建设了自行开
发研制、符合国际标准的S频段统一测控系统,测控资源由网管中心优化配置,具备国际
联网共享测控资源的能力,测控技术达到了世界先进水平。“神舟”五号飞船发射成功后
,北京、酒泉、西安三个指挥控制中心,国内外数个地面测控站,以及位于大西洋、太平
洋、印度洋的4艘“远望”号测量船组成了全球测控通信网,利用国际卫星组织和亚太公
司的6颗卫星作为通信支持,共同实施控制任务。为了确保航天员安全,中国还在东风、
银川、榆林、邯郸设立了4个上升段应急救生点,在连云港以东约3000公里的海域上
设立了3个应急救生区,共安排各种型号的飞机29架、船舶6艘。像涉及这样多个领域
、地区、行业的庞大测控搜救系统的组织工作是我国有史以来的第一次。
新中国50多年的发展历史告诉我们:科学技术是第一生产力。具有重大战略意义的
重大科研攻关项目不仅能有效地提高我国在国际政治舞台上的影响,还能推动一系列相关
科学的发展,实现我国科技整体水平的跨越式发展,提高国家的综合国力和国际竞争力。
当年的“两弹一星”带动并牵引了我国诸多重大科学工程的发展,例如:我国的运载火箭
商业发射服务、核电站、卫星通信、航天遥感等产业的兴起;我国的计算机及其应用、微
电子以及玻璃钢、特种冶金行业的发展,形成了一批新兴产业。
太空是人类活动的第四大疆域,人类对于新疆界的开拓是没有穷尽的。600年前,
西方人靠发达的航海技术发现了美洲大陆,使西方人的生活空间扩展到南北美洲和澳洲。
100年来,掌握了航空和航天技术的发达国家对世界的影响和支配能力是不言而喻的。
近年来,美国利用空间技术形成的侦察、信息、通信、导航、指挥等绝对优势打赢了两次
海湾战争和科索沃战争,这告诉我们:在未来战争中,“制天权”将是决定战争胜负的关
键领域。因此,“制天权”的竞争也是维护国家安全的一部分。同时,我们不能不面对一
个严酷的现实——地球的资源是有限的。几十年内全世界将面临着石油能源的枯竭。太空
中有许多对人类有着重要价值的资源,载人航天活动是人类扩展生存活动领域和进一步大
规模开发与利用空间资源的重要手段。空间技术的发展、空间科学的应用与推广、一个全
新的空间产业的出现,必将会造福人类,创造出人类历史上又一次的经济飞跃。为此,我
国早在多年以前就拟定了一个三步走的载人航天计划。第一步是实现载人航天,解决中国
人进入空间的问题,“神舟”五号的成功发射已经完成了这一使命;第二步是突破载人飞
船的交会对接技术,并利用载人飞船技术发射一个小型的空间实验室,解决有一定规模
的、短期有人照料的空间应用问题;第三步是建造一个20吨的空间站,解决有较大规模
的、长期有人照料的空间应用问题,也就是建立长期运行的空间站。
中华民族要实现伟大的复兴,就必须要在对推动经济社会发展、维护国家安全具有重
大带动作用的领域中有所作为,努力使自己走在世界科技发展的前列。这不仅是维护我们
国家独立主权与发展的需要,也是一个负责任的大国对人类进步和发展应有的贡献。
载人航天的成功,向全世界发出了中华民族要实现民族伟大复兴的信号。成功尚未有
穷期,实现中国载人航天宏大计划的征程上还有许多重大的科研课题需要破解,需要一代
代航天科技工作者以百折不挠的精神去攀登科学的高峰,这是历史赋予这一代人的责任。
(周晓飞)
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