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庞之浩:中国载人航天技术发展概览(3)

(三)神舟飞船的发展历程

1999年11月20日,我国用长征二号F运载火箭发射了神舟一号无人实验试验飞船,考核了载人航天工程总体设计方案的可行性和关键技术的可靠性。它还不是正样船,所以采用了最小的配置,13个分系统只上了9个分系统。实践表明,我国已经掌握了飞船舱段分离、调姿制动等关键技术,而且飞船和火箭的性能优良,新建的载人航天发射场、测控网具有先进水平。

2001年1月10日发射的神舟二号是我国第一艘无人正样飞船(注:正样飞船是用于正式发射的飞船)。这个飞船在技术状态上和载人飞船基本是一致的,13个分系统均参加了飞行实验,重点考核了环境控制与生命保障系统和应急救生两个分系统,首次进行了轨道舱留轨飞行。

2002年3月25日,发射了神舟三号无人飞船,技术状态与载人飞船技术状态是完全一致的。它全面完善了逃逸与应急救生功能,首次进行了待发段与上升段逃逸救生试验,而且明确了漏逃和误逃的界限,提高了载人航天安全性和可靠性。我国火箭和飞船的成功率已经达到了97%,甚至更高,另外3%是依靠逃逸系统来弥补的,这样航天员就安全了。我国首创使用太空模拟人。我国没有像国外那样把小动物送上去,因为这与真正载人差别还很大。模拟人是由人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备和形体假人组成,能够定量模拟航天员在太空中的重要生理活动参数,包括耗氧、脉搏等

2002年的12月30日,我国发射了神舟四号无人飞船。它是我国最完善的无人试验飞船,也是考核最全面、最接近载人航天技术状态的最后一次演练,备用着陆场、陆地和海上应急救生等系统都参加了此次飞行的试验和考核,进一步完善了逃生和应急救生功能,增加了自主返回功能。

2003年10月15日,我国发射了神舟五号载人飞船,这是我国第一艘载人飞船。我国首位航天员杨利伟进行了世界载人航天历史上第241次飞行,这次飞行也使杨利伟成为世界上第428位进入太空的航天员。这艘飞船在2003年10月16日返回,我国成为世界第三个能独立开展载人航天活动的国家。

神舟五号与神舟四号基本相似,但对航天员座椅的安全性和适应性进行了进一步改进,同时设置了多种安全救生模式和百余种故障对策方案,以保障航天员的安全。它证明了我国的飞船具备了载人航天飞行的条件。本来,神舟五号载人飞船可以载两人,考虑到稳妥,只载了一个航天员上去,它的座椅缓冲器也由神舟一号到神舟四号的拉刀式改为胀环式,为杨利伟的安全返回又增加了一道保险。

2005年10月12日,我们发射了神舟六号载人飞船,送费俊龙和聂海胜到太空遨游。它的主要变化是:人数由1人增加到2人,飞行天数由1天增加到5天,活动范围增加到全船。因为杨利伟只是在返回舱活动,而费俊龙、聂海胜上天以后,脱下了舱内航天服,首次打开了返回舱舱门,进入到轨道舱工作和生活。这也全面启动了环境控制与生命保障系统,创造了更加舒适的环境。航天食品的种类也从神舟五号的二三十种增加到四五十种。载人航天最大的特点就是有人直接参与太空活动。如果没有人参与的话,有些实验会受到很大的限制。所以,这次航天飞行顺利完成,为后来航天员出舱活动和航天器交会对接,打下了一个坚实的基础。

2008年9月25日发射的神舟七号飞船载翟志刚、刘伯明、景海鹏升空,实现了三大突破:一是太空行走;二是首次满载三名航天员;三是首次从一个航天器释放了另一个航天器,神舟七号释放了一个小卫星。另外,首次与天链一号中继卫星进行了中继链路试验。神舟七号的轨道舱改进是一大亮点,满足了出舱活动的要求。另外,翟志刚穿的“飞天”航天服是我国国产的舱外航天服。这次服务的完成,标志着我国成为世界第三个独立掌握太空行走技术的国家。

2011年11月1日发射的神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器进行了我国首次无人自动交会对接,使我国也成为世界第三个掌握自动交会对接的国家。飞船上面装有自动测量系统和对接机构,从此神舟号飞船就定型了。

2012年6月16日发射了神舟九号载人飞船,载景海鹏、刘旺、刘洋升空,验证了自动和手控交会对接技术。因为自动交会技术比较省事,但成功率没有手控高,所以当自动交会对接技术出现问题的时候,要采用手控,成功率比较高。我国全面掌握了这两样交会对接技术,而且实现了多项第一。比如说,首次考核了飞船的手控系统,航天员不仅是坐飞船,也要开飞船;首次飞行了13天;首次打开了天宫一号的舱门(神舟八号因为是无人的,所以对接后舱门没有办法打开),神舟九号与天宫一号对接以后打开了舱门,航天员访问了在轨的航天器;首次安排了航天员二上太空,景海鹏二上太空,他原来参与了神舟七号的任务;首次安排女航天员执行太空任务,刘洋是我国第一个女航天员;首次用太空“自行车”锻炼身体,等等,还有很多首次。

2013年6月11日,发射了神舟十号飞船,载聂海胜、张晓光和王亚平升空。它和以前的飞船最大的区别就是,首次进行了应用性飞行和绕飞,我们以前的飞船都是试验飞船,每次都要进行较大的改动。定型了以后,这次改动是最小的,进行了应用性飞行,完成正常的天地往返运输任务。与神舟九号飞船相比,神舟十号没有新的大的技术变化,只是进行了小的调整,技术状态已经固化了。

与神舟九号相比,第一,神舟十号更加舒适了。神舟十号做了一些小改进,包括垃圾处理、食品改进、作息制度安排,使它更加舒适。第二,神舟十号进行了在轨维修试验,包括更换地板的材料、进行密封圈的置换。因为以后空间站要进行在轨维修,所以我们这方面进行了试验。第三个是一大亮点,进行了太空授课,女航天员王亚平为地面的青少年进行了我国首次太空授课。我也是太空授课专家组成员,准备了一些方案,根据科学性、教育性、趣味性、可行性、可适性、操作性、安全性等原则,集思广益,最后确定了5个实验项目,包括质量测量、单摆运动、陀螺、水膜、水球等,完成得非常成功,影响非常大。

神舟十号进行了首次绕飞。神舟号飞船以往完成了任务就直接飞回来了,神舟十号飞船为了满足以后空间站交会对接的需求(以后空间站交会对接,不仅是直接进行轴向交会对接,有可能进行侧面交会对接),神舟十号飞船在完成最后任务以后,脱离天宫一号目标飞行器,绕着天宫一号目标飞行器进行绕飞试验,也取得了成功。

我国在2016年10月中下旬要发射神舟十一号飞船。神舟十一号飞船只送去两名航天员,因为我们这次要进行中期驻留考核(以前都是短期10天、12天,这次要进行30天驻留),因为天宫一号或者二号的生命保障系统能提供60人/天。也就是说,一个航天员在上面可以工作生活60天,如果3名航天员在上面能生活20天,我们要进行中期驻留30天,所以这次送上去两名航天员。以后空间站驻留时间将更长,每批航天员上去要驻留工作半年左右,所以,我们要看看中期驻留有什么问题,需要验证技术。少一个人,不仅能够延长驻留时间,而且可以多带一些空间科学实验设备或者技术试验设备。这次飞行带的空间科学设备比较多一些,可以一举两得。当然神舟十一号也进行了少量的改动。

三、揭秘天宫二号

我们称天宫为天宫小站。天宫是一个微型的空间站,这是世界独一无二。世界第一座空间站——“礼炮”一号在20世纪70年代发射的,一个舱就是20吨左右,当然它有运载能力较大的质子号火箭,所以目前的空间站每个舱段的重量都在20吨左右,包括和平号空间站的每个舱段、国际空间站的每个舱段都是20吨左右。目前我国运载火箭的能力能够发射8.5吨的航天器, 2016年11月要发射近地轨道运载能力达25吨的长征5号大型运载火箭,但是在此之前怎么办?为了提前做有关实验,我们利用现有的火箭先研制了微型空间站,也叫做空间实验室,就是天宫一号和二号。

我们在2011年9月29日,先是用长征二号F-T1运载火箭成功了发射了天宫一号目标飞行器,发射飞船是用Y系列,而发射天宫系列是用T系列的。虽然也是长征二号F运载火箭,但与发射飞船尤其是发射载人飞船的火箭不一样,因为没有载人,所以没有装逃逸塔。先是把无人的天宫一号发射到太空去,然后再把载人飞船发上去和它对接,然后人再上去。

2016年9月15日,我们用长征二号F-T2发射了天宫二号空间实验室,跟天宫一号的名字不一样了,天宫一号叫目标飞行器,天宫二号叫空间实验室,下面主要介绍天宫二号。

责任编辑:张凌洁校对:刘玉婧最后修改:
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