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发信人: ersy (Green Mouse), 信区: Aero
标  题: 千年梦圆:“神舟”系列飞船发展历程揭秘(3) 
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed Oct 22 13:34:13 2003), 站内信件

　　3.性能优异有特点 

　　神舟号飞船由轨道舱（也叫工作舱）、返回舱（又称座舱）、推进舱（或叫服务舱、
设备舱、仪器舱）和1个附加段组成。其中载人的轨道舱、返回舱可谓“一室一厅”，作为
“一室”的返回舱是航天员在发射、返回和驾驶飞船时呆的地方；作为“一厅”的轨道舱
则是航天员工作和休息的场所。 

　　轨道舱是航天员在轨道飞行期间生活、试验和装货的地方。其外形为两端带有锥角的
圆柱形，位于返回舱前面，这是为了增加航天员的活动空间。它里面装有多种试验设备和
实验仪器，可进行对地观测。该舱的后端底部与返回舱相连，并设有一个舱门，与返回舱
相通，供航天员进出用。其外面装有可收放的大型太阳能电池翼、太阳敏感器和各种天线
以及各种对接机构。 

　　返回舱外形为大钝头倒锥体的钟形，位于飞船中部，是载人飞船发射和返回过程中航
天员乘座的舱段，也是飞船的控制中心，因而必不可少。它不仅和其他舱段一样要承受起
飞、上升和轨道运行段的各种应力和飞行环境，而且还要经受返回时再入大气层阶段的减
速过载和气动加热。舱内设置了可供3名航天员斜躺的座椅，座椅下方设有仪表盘和控制手
柄、光学瞄准镜，还装有照明灯和通信设备等最必需的设备。其为密闭结构，内部有环境
控制系统，保证舱内充满一个大气压力的氧氮混合气体，并将温度和湿度调节到人体合适
的范围。它的前端有舱门，供航天员进出轨道舱使用。神舟号的返回舱容积是世界上已有
的近地轨道飞船中最大的1个。 

　　推进舱也是圆柱体。它紧接在轨道舱后面，通常安装推进系统、电源、气瓶和水箱等
设备，起保障和服务作用，即为飞船提供动力，进行姿态控制、变轨和制动，并为航天员
提供氧气和水。推进舱安装有4台大推力的主发动机和平移发动机，推进舱的两侧还装有2
0多平方米的主太阳能电池翼。 

　　附加段在飞船顶部，用于与其它航天器对接或空间探测。 

　　飞船顶部还有1个高8米的逃逸救生塔，它装有10台发动机。在发射飞船的火箭起飞前
900秒到起飞后160秒期间（0～110千米），如发生故障，它能拽着返回舱和轨道舱与火箭
分离，并落到安全地带，使船上的航天员转危为安。 

　　飞船3个舱段的安排，哪个在前、哪个在后是有讲究的。神舟号飞船按在轨道上的飞行
状态由前到后（在发射台上时由上到下）的次序是轨道舱、返回舱和推进舱。飞船的最前
端，也就是轨道舱的前端还需装有交会对接机构，是供飞船在太空与其他航天器，特别是
同未来的空间实验室交会对接用的。 

　　那么，神舟号有什么特点呢？ 

　　首先，作为第一代载人飞船我国的起点很高，越过了单舱式飞船、双舱式飞船，直接
研制3舱式飞船，可乘坐2～3名航天员。苏联的第一代飞船东方号是单人双舱式飞船，美国
的水星号是单人单舱式飞船，航天员只能半躺在座椅上，执行手按电钮或拉手柄等简单操
作。在神舟号飞船中，我国的航天员可以离开座椅进入轨道舱，并在那里开展科学实验活
动。 

　　其次，神舟号飞船返回时，返回舱落到地面，推进舱被抛弃，而轨道舱则留轨工作半
年，这是我国飞船与众不同之处。国外的做法是：航天员返回后，飞船的轨道舱就废弃在
轨道上了。我国的神舟号飞船却具有“留轨利用”的功能。留在轨道上的轨道舱由太阳能
电池翼继续供电，舱内的仪器设备能在无人值守的情况下，像卫星一样自主地工作半年左
右，因此能充分发挥飞船的“余热”。 

　　再有，为了对飞船提供的航天员生活工作环境进行更加逼真的考核，我国率先在神舟
3号、4号试验飞船上配置了“模拟人”，它们能够定量模拟人在太空中的重要生理参数，
如脉搏、血压、呼吸和饮食等，通过地面监控对船内各系统进行全面考核。这种以“模拟
人”取代动物，在飞船内检验飞船的载人功能，是神舟号飞船研制的又一项中国特色。 


　　为什么我国不在神舟号飞船上进行动物试验呢？这是因为在早期载人航天时，由于人
类还没有上天，存在许多不确定因素，需要通过搭载动物来进行实验研究。现在这个问题
已经有了明确答案，如俄罗斯航天员波利亚可夫在太空飞行了438天，回来后仍然很健康。
所以，我国载人航天试验就不需要再用动物来验证这个问题了。另外，飞船舱内的人工环
境，是靠飞船的环境控制和生命保障系统来创造的，证明舱内的这些系统是否能够满足载
人的需要，不能靠动物试验。如动物的体积比较小，代谢率比较低，与人差别很大。再者
，动物到了一个新的环境，可能生病，甚至可能因病导致死亡，这到底是飞船环境的问题
，还是动物本身的问题，难以验证。所以，我国神舟号飞船没有进行搭载动物试验，而是
进行拟人装置试验，这种选择更科学、更合理。 

　　另外，神舟号飞船的降落伞是世界上最大的降落伞之一，足有1200平方米。降落伞系
统由引导伞、减速伞、主伞和伞包组成。引导伞是将减速伞拉出拉直；减速伞将返回舱的
速度从200米/秒减至80米/秒左右后与主伞分离；主伞打开后，能把返回舱的速度减至6米
/秒从伞顶拎起，伞衣有30多米长，加上伞绳，一副降落伞几乎80米长。整个伞铺在地上有
小半个足球场大小，可叠起来却只有一个小提包大，重量仅仅90多千克，如果用普通航空
降落伞的材料来做这么大的伞的话，体积和重量都会增加3 倍以上。简言之，它是神舟号
飞船软着陆的保护伞。 

　　由此可见，神舟号飞船别具一格，技术先进，它将实现中国载人航天的历史性突破。
然而这只是第一步。今后，它将主要承担空间实验室和空间站的运输任务，是天地往返的
大动脉。 

　　其实，细说起来，飞船是由结构与机构、环境控制与生命保障、热控制、制导导航与
控制、推进、测控与通信、数据管理、电源、返回着陆、逃逸救生、仪表与照明、有效载
荷、乘员共13个分系统组成。这些分系统是飞船上为完成某一特定功能的仪器、设备或部
件的组合。它们涉及物理（机、电、光、热）、化学、生物、天文、医学和环境等数十种
学科领域。由此也可看出，载人飞船所包含的技术的多样性和研制的复杂性。 

　　结构与机构分系统由本体结构、防热结构和机构三大部分组成。本体结构为飞船乘员
和仪器设备提供支撑和空间。防热结构用以在飞船再入返回过程中，隔离气动热环境，保
护飞船乘员和仪器设备。机构用来完成各种展开、分离、解锁、弹抛和对接等动作。机构
包括对接机构、连接分离装置、舱门机构、太阳电池阵展开机构以及座椅缓冲装置等。 


　　环境控制和生命保障分系统为飞船乘员创造合适的舱内环境，保证舱内适宜的温度、
湿度和通风条件，清除舱内有害气体，收集处理废物，提供乘员用水和氧气等。 

　　热控分系统保证飞船各舱仪器设备、结构以及乘员所需要的环境温度条件，合理调配
飞船各部分之间热量的传输，并将废热排放到宇宙空间。该分系统通常采用流体对流换热
方式。其热传输回路可以采用泵驱动液体回路、热管辐射器式和毛细抽吸回路等。 

　　飞船在轨道上运行时要保持姿态稳定或将姿态调整到某一方位。它采用较为复杂的三
轴稳定控制技术。由于飞船质量大，所以产生控制力和力矩的执行机构的能力比卫星大一
些。飞船有保持轨道不变，或改变轨道的要求，特别是为了与另一航天器交会对接，需要
进行多次变轨机动；飞船返回前要制动减速，脱离运行轨道，这都需要有较强的轨道控制
能力，要装备可靠的推进系统和足够的推进剂。制导、导航与控制分系统的任务就是稳定
和控制飞船在轨道运行段和再入返回段的姿态，控制飞船轨道，进行机动交会飞行以及完
成返回再入轨道控制等。它由自动控制系统和人控系统两部分组成。自动控制系统包括导
航和姿态测量部件、计算机和执行部件。人控系统包括显示器、手控器以及与自动控制系
统共用的控制计算机和执行部件等。 

　　推进分系统为姿态稳定、姿态控制、变轨机动、轨道交会对接以及飞船脱轨返回提供
所需要的冲量。推进分系统通常由多种不同推力的发动机、气瓶、推进剂贮箱、阀门、管
道、过滤器和测量传感器等组成。 

　　测控与通信分系统负责完成飞船轨道的跟踪测量、飞船数据和图像的传输、话音通信
和乘员电视监视等。它可由飞船上的S波段收发机、短波双向通信机、GPS（全球定位系统
）接收机等组成。当要求长期不间断测控与通信时，就需要借助跟踪与数据中继卫星。 


　　数据管理分系统随时采集飞船的工程参数和运行参数，对采集的数据进行处理，建立
相应的文件并进行必要的分发。数据管理分系统接收地面测控中心的命令或乘员的控制命
令，指挥各分系统工作，完成飞行使命。数据管理分系统由硬件和软件两部分组成，硬件
包括计算机和远置单元等。该分系统好比飞船的“大脑”，负责监测和管理船上各系统的
工作，“黑匣子”是其中之一，它安装在飞船的返回舱内，是用来记录飞船的飞行数据的
电子设备。 

　　电源是一切航天器的“心脏”。航天器的绝大多数系统及其设备都需要耗电。飞船所
需的电功率一般比卫星大，但工作时间短，所需的总瓦时数小，所以，不仅可以用太阳电
池， 也可以使用化学电池供电。电源与供配电分系统的基本任务是产生电力，并把电力传
送、分配到各用户，确保飞船各个飞行阶段对电力的需求。 

　　返回着陆分系统的基本任务是利用异型式阻力装置、减速和稳定飞船返回舱，最后通
过着陆缓冲等手段保证乘员安全着陆。载人飞船通常利用降落伞作为减速稳定装置，用气
囊、缓冲杆和着陆火箭缓着陆冲击。 

　　逃逸救生分系统负责飞船在发射台上待发期间和发射阶段运载火箭或飞船出现危险故
障而又不能排除情况下的逃生。逃逸救生系统一般有逃逸救生方式和弹射座椅救生方式两
种。前者不仅可用于发射台救生和低高空救生，还可用于高空救生。弹射座椅救生方式只
能用于发射台救生和低高空救生，不能用于高空救生。然而，弹射座椅救生可在飞船出现
危险故障，需要航天员及时离开飞船的场合使用。而逃逸塔救生，航天员不能快速离开飞
船，只能经过一定的飞行后才能离开飞船。 

　　仪表用于显示飞船各分系统的工作参数、乘员生理数据和有效载荷的工作状态。此外
，仪表还显示各种指令、飞行计划以及乘员执行命令的结果。乘员也可以通过仪表板上的
按钮进行操作。照明设备为乘员提供工作和生活场所的照明条件。仪表可以采用多功能显
示器、数码显示器、报警指示器和控制键盘等组成。照明可采用荧光灯或白炽灯等。仪表
板照明应亮度可调，并采用白色、绿色、黄色和红色等不同颜色，以区别显示参数的性质
和重要程度。 

　　有效载荷分系统指安装在飞船上进行科学实验、技术试验或进行天体和地球观测的设
备。由于载人飞船的容积限制和电源功率的限制，载人飞船的有效载荷不宜太多，通常仅
用于短期试验目的。 

　　乘员分系统为飞船提供合格的乘员、航天服和航天食品，提供乘员的医监医保设备、
乘员生活用品和个人救生装备。乘员分系统负责对飞行中乘员的身体状态进行监测，保证
乘员的身体健康。 

未完待续…… 
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  老鼠怕猫？
    那是谣传！^-^ 




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