中国航天诗史(下)
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神舟六号飞船于北京时间二零零五年十月十二日上午九 时在酒泉卫星发射中心发射升空。航天员费俊龙、聂海胜乘飞船同时升空。
费俊龙,汉族,江苏昆山人,一九六五年五月出生,毕业于长春航校大,学文化。现为中国人民解放军航天员大 队三级航天员,副师职,上校军衔。曾任空军某飞行学院飞行技术检查员,飞过歼教五等机型,安全飞行一千七百九十小时,为空军特级飞行员。一九九八年一月正式成为我国首批航天员。二零零五年六月,入选“神舟”六号载人航天飞行乘组梯队成员。
聂海胜,汉族,湖北枣阳人,现为中国人民解放军航天员大队三级航天员,大校军衔。曾任空军航空兵某师某团领航主任,安全飞行一千四百八十小时,为空军一级飞行员。一九九八年一月正式成为我国首批航天员。二零零五年六月,入选神舟六号飞船载人飞行乘组梯队成员。
二零零五年十月十二日十七时二十九分,航天员费俊龙打开神舟六号返回舱与轨道舱之间的舱门,进入轨道舱开展空间科学实验。二零零五年十月十四日清晨,神舟六号在第三十圈进行变轨后的首次轨道维持,即根据轨道精测参数进行微量调整,使飞船回到预定的正常轨道。
神舟六号飞船完成预定飞行任务后,采用升力再入方式返回内蒙古四子王旗的主着陆场。神舟六号载人飞船着陆经历制动飞行、自由滑行、再入气层、着陆等四个阶段顺利返回。在此次绕地飞行中,“神舟六号”的轨道舱与返回舱分离后,还将继续在轨飞行六个月时间,进行一系列科学实验。
由于第一次的载人航天器神舟五号在太空只飞行了一天,主着陆场的天气变化可及时准确预测,因此未曾启用副着陆场。神舟六号飞船将在太空飞行多天,气象难以准确预测,因此酒泉卫星发射中心的副着陆场将启用作后备着陆点。为迎接飞船随时返回,地面共设置了十三个着陆点。除内蒙古四子王旗和酒泉卫星发射中心主、副两个着陆场外,国内外还有十一个应急着陆场。着陆场系统包括主、副着陆场分系统,陆上应急搜救分系统,海上应急搜救分系统,通信分系统和航天员医监医保分系统等五个分系统。
参与航天员搜救的装备包括:搜索救援直升机、搜索救护直升机、搜索摄录直升机、指挥调度车、航天员医监医保车、工程运输车、航天员运输车、返回舱吊车和小型搜索车。
为保证神六和两名太空人安全着陆,共设计了四把巨型降落伞。返回舱在降落过程中,至少要先后打开引导伞、减速伞、主伞共三把伞,如果有必要,还要打开第四把备份伞。飞船返回舱降落伞能否顺利打开,直接关系着回收的成败。主伞不能一下子全部打开,否则会被高速气流吹破,返回舱也会被摔烂。太空船落地后也并非万事大吉,如果巨大降落伞被风吹鼓,就可能拖着返回舱快速滚动。为保证安全,返回舱落地一刹那间,太空人发出指令,舱上的切割器会切断伞绳吊带,让降落伞独自飘落,保证返回舱不被伞拖走。另外,根据神舟五号太空人杨利伟提出的意见,为使神舟六号着陆时对太空人的冲击降至最小,舱内太空人的座椅还首次安装—根据太空人形体不同特征量体制造的吸能座垫,可在发生撞击瞬间迅速分散人体的应力,避免人体损伤。
在二零零五年十月十七日凌晨三时四十四分,太空船轨道舱与返回舱成功分离,并在三 时四十五分,飞船的发动机成功点火,开始回航。在四时七分飞船推进舱与返回舱成功分离,返回舱自行重返地球。在着陆期间,四子王旗主着陆场的夜空一直有一个光点 ,仿如流星划过夜空。返回舱在四时十三分分经过大气层时,产生高温,形成通讯黑障区,一度暂停与控制中心联络,长达三分钟。在四时二十分,返回舱打开主降落伞,在四子王旗主着陆场上空慢慢降落,四时三十三分返回舱成功降落,两名太空人费俊龙、聂海胜向控制中心通报平安,控制中心工作人员鼓掌庆祝。在约半小时后,搜救直升机首先发现返回舱,实际着陆地点较预计相差仅一千米。工作人员打开返回舱门后,医疗人员为两名太空人检查身体,并建议两人可以自行出舱。
与神舟五号太空人杨利伟不同,费俊龙、聂海胜首先穿着太空衣,自行爬出返回舱,向现场工作人员招手致意,接受现场工作人员献花,并感谢大家的关心及热爱。费俊龙表示,这次太空之旅非常顺利,他们在太空舱内的工作及生活很好,现在身体状况不错。两名太空人在太空逗留一百一十五点五小时,是神舟五号太空船飞行时间的五倍多,创造了中国人在太空逗留的最长时间,圆满结束中国首次“多人多天”特 点的太空旅程。
飞船上新增加了四十余台设备和六个软件,使飞船的设备达到六百余台,软件八十二个,元器件十万余件,做出了四个方面一百一十项技术的改进。围绕两人多天任务的改进:食品柜得到真正使用,通过水箱和单独的软包装两种方式准备了航天员用水。扩 大了冷凝水箱,把所有裸露管线都贴上了吸水材料,确保飞船湿度控制在百分之八十以下。轨道舱功能使用方面的改进:放置了食品加热装置和餐具等。轨道舱中挂有一个睡袋,供两名航天员轮流休息用。轨道舱中还有一个专门的清洁用品柜,航天员可以用里面的温巾等物品进行清洁。大小便收集装置这次也是首次使用。提高航天员安全性的改进:对航天员的坐椅缓冲器进行了重新设计,使返回前坐椅提升后航天员可以看到舷窗外的情况。研制成功了返回舱与轨道舱之间的舱门密闭快速自动检测装置。研制出一种专用抹布,这种布不产生纤维、静电、异味,专门用来清洁舱门。持续性改进“黑匣子”存储量,不仅比原来大了一百倍,而且数据的写入和读出速度也提高了十倍以上,体积减小到不到原来的一半。
此次神舟六号飞船上搭载的物品共八类六十四种,主要是载人航天工程纪念品,如邮品、字画、旗帜和其他纪念品等,还有用来进行科学试验的微生物菌种和农作物种子。一些鸡蛋、蚕卵和云南普洱茶将随“神六”升空,以研究其基因变异的可能性。飞船上放置了盛有搏动的心肌细胞和贴壁伸展的成骨细胞的二十四个细胞培养盒,航天员和地面工作人员同步对两份相同的活体细胞进行一系列的科学对比实验,研究空间环境影响心脏和骨骼的细胞分子机理,并通过空间实时飞行验证放置在细胞培养液中、地面筛选出药物的防护效果。航天员分三个时段操作二十四个样品盒,操作时,航天员将把细胞培养带放置在腿上,不同时段,挤破分别装着激活剂与固定剂的两种胶囊,激活或固定活体细胞,考察在飞船入轨前与入轨后不同重力条件下细胞样品的状态与变化。有十克特别的泥土,由九克大陆泥土和一克台湾泥土组成,寓意十全十美,寄望两岸可以实现和平统一。旗帜字画包括极地考察国旗、国际奥委会会旗、上海世界博览会会旗和“国防教育”、“见证中华腾飞”等旗帜以及《六骏图》、《神舟颂》、《长征万里图》等名家的书画作品。
神舟六号创下的中国第一。
首次多人遨游太空 “神五”只有杨利伟一名乘客,而十月十二 日,太空迎来了两名客人——中国“神六”的两名航天员费俊龙和聂海胜。人数的增加给飞行任务的各个环节和工程各系统都带来了更大的难度。比如携带的装备要增加一倍,两名航天员存在协同配合的问题等等。双人飞行比单人飞行更能全面地考核飞船和工程其他系统的性能。
首次多天空间飞行 “神五”仅飞行了二十一个小时,地球十四圈。费俊龙和聂海胜在轨运行多天,飞行圈数、距离大增加。在空间停留的时间越长,意味着发生问题的概率越大 ,飞行控制越复杂。飞控系统人员对计算机终端进行了更新,数据记录方式也实现了更新换代。“神六”制定了在轨运行时的一百五十余种故障模式和对策,如果故障严重,飞船在每一圈都能应急返回。
首次进行空间实验 “神五”飞行中,杨利伟一直待在返回舱内,没有进行空间科学实验操作。这一次,两名航天员从返回舱进入轨道舱生活并开展了空间科学实验。这是我国第一次有人参与的空间科学实验。人的参与将使空间科学实验实现质的飞跃。
首次进行飞船轨道 十四日五时五十六分,在北京航天飞行控制中心的统一指挥调度下,“神六”进行首次轨道维持。飞船发动机点火工作了六点五秒。稍后,航天员报告和地面监测表明,首次轨道维持获得圆满成功。因受气阻力和地球引力的影响,飞船飞行轨道会逐渐下降。为确保正常运行,飞行控制专家 预定计划,决定在“神六”飞行到第三十圈时,对飞船轨道进行微调,使其轨道精度更高。
首次飞行达三百二十五万千米 杨利伟乘坐“神五”飞行了六十万千米,而此次“神六”以每秒约七点八万千米的速度,在距地面三百四十三 千米的圆形轨道飞行。飞行距离达三百二十五 万千米,费俊龙和聂海胜因此成为飞得最远的中国人。
首次太空穿脱航天服 “神五” 飞行中,杨利伟一直穿着舱内航天服,而这次两名航天员第一次脱下舱内航天服到轨道舱活动。航天服实际上不仅仅是服装,更是载人航天的个体防护保障系统。这次使用的航天服与上次杨利伟穿的一样,只不过杨利伟没有脱过。航天服重量十多千克,经过训练,他们都能在两三分钟内完成穿脱。
首次在太空吃上热食 “神五”飞行的二十一 个小时里,杨利伟只吃了小月饼等即食食品,喝的是矿泉水,而这次两名航天员在太空中第一次吃上了热饭热菜。这次飞行,航天食品专家们专门设计了一个食品加热装置,能在三十分钟里加热食物。
首次启用太空睡袋 杨利伟躺在座椅上睡眠两次,其间熟睡有半小时。这次飞行,两名航天员第一次用上太空睡袋,睡觉时间增多了。飞行时间加长后,航天员必须有足够的睡眠,才能保证身体的健康和科学实验的正常开展。这次专家们用保暖织物设计了太空睡袋,固定在轨道舱舱壁上,以供航天员休息。
首次设置大小便收集装置 杨利伟在太空没有上厕所,“神六”首次在轨道舱里装备了小便收集器。在太空上厕所是个麻烦事。上次飞行中杨利伟使用了类似“尿不湿”的小便收集装置。“神六”增加了一个大小便收集器,能够强力吸走排泄物,同时通过除臭装置除异味。
首次全面启动环控生保系统 “神六”首次全面启动了环境控制和生命保障系统。通过一百一十多项技术改进,这艘飞船提高了冷凝水汽的能力,确保飞船湿度控制在百分之八十以下;改进了座椅的着陆缓冲功能,不仅保护了航天员,还能让航天员在返回途中靠座椅提升仍然可以看到舷窗外的情况。
首次增加火箭安全机构 与上一枚火箭相比,发射“神六”的长二F火箭有七十五项技术改动,更加安全、可靠和舒适,也有了更多的功能。为了确保航天员的安全,这枚火箭第一次在逃逸发动机上增加了安全机构,防止火箭误点火等现象的发生,进一步提高了火箭发射的安全性。
首次安装了摄像头 发射“神六”的长二F 火箭上第一次安装了摄像头,可以把火箭从起飞到船箭分离等动作的画面实时传回,以帮助地面更加准确地观测和判断火箭状态。这一次在火箭上增加了两个摄像头,一个装配在整流罩内,一个则被安装到火箭外面。
首次启用副着陆场 与“神五”着陆场系统相比最 的不同就在于,“神六”飞行任务首次全面启用了位于酒泉附近的副着陆场。由于目前技术条件的限制,还无法对多天内的气象变化进行精确预报。因此,在选择飞船着陆时间时,无法保证主着陆场的气象条件适合降落。副着陆场与位于内蒙古中部草原四子王旗的主着陆场相隔一千千米,可以起到气象备份的作用。
首次启动图像传输设备 火箭的监视器——车载遥测站分布在酒泉、渭南、青岛三地,主要负责运载火箭发射飞行全过程中遥感测量任务,这些数据可以使地面指挥人员实时掌握火箭的运行状态。这次分布在酒泉的设备中新增了图像传输设备,是由我国自主研发并第一次使用。这一设备能 将发射过程的图像实时传送到地面,这和以前只能通过三维动画来模拟火箭的飞行状态相比,是一个质的飞跃。
首次使用新雷达 “神六”的主着陆场首次使用了LAP -3000 风廓线雷达和一百零二米高的测风塔, 提高了对浅层风的预报精度。
首次全直播载人发射 在“神六”发射过程中,中央电视台组织了强大的阵容,首次直播了载人航天发射的全过程,让全国人民乃至全世界都看到了“神六”精彩的表演。
神舟六号飞船的发射,在技术上得到了新的突破。首先是新材料领域中,近年来中国在新材料领域所取得的进步上,有两千多种是来自航天领域;其次是电信领域,这方面有硬件设备的进步,也有软件领域的进步,比如编码技术就确保了话音质量和图像的清晰度;第三是图像技术,这些技术可以用于军事领域,也可以用于民用领域;第四是特种食品,航天员的食品研制非常复杂;第五是特种纺织材料,航天服是一个系统,更是高科技的结晶;第六是电子控制系统的进步,飞船是涉及各种复杂子系统的复杂系统,所有系统均需要有电子控制系统进行控制;第七是生物医学体系的进步,载人航天与无人航天有本质上的差异,系统复杂性和可靠性为不同,神舟六号发射成功,表明中国在相关生物医学领域已经有了巨大的进步。
神舟七号载人飞船于二零零八年九月二十五日二十一时十分四 秒从酒泉卫星发射中心发射升空。翟志刚、景海鹏、刘伯明三位航天员乘飞船同时升空。
翟志刚,一九六六年十月出生,一九八五年六月入伍,一九八九年毕业于空军第三飞行学院,曾在空军航空兵某师战斗机组任飞行员,一九九八年一月正式成为中国首批航天员,二零零三年九月成为中国载人航天首飞梯队航天员。现为中国人民解放军航天员大队三级航天员,正团职大校军衔。
景海鹏,男,汉族,山西运城人,党员,大学文化、双学士。一九六六年十月出生,一九八五年六月入伍,一九八七年九月入党,现为中国人民解放军航天员大队三级航天员,正团职,上校军衔。曾任空军航空兵某师某团领航主任,飞过歼六等机型,安全飞行一千二百小时,为空军一级飞行员。一九九八年一月正式成为我国首批航天员。
刘伯明,男,汉族,黑龙江齐齐哈尔市依安人,党员,大学文化、双学士。一九六六年九月出生,一九八五年六月入伍,一九九零年九月入党,现为中国人民解放军航天员大队二级航天员,副师职,上校军衔。曾任空军航空兵某师某团中队长,飞过歼八等机型,安全飞行一千零五十小时,为空军一级飞行员。一九九八年一月正式成为我国首批航天员。
神舟七号飞船点火第一百二十秒火箭抛掉助推器及逃逸塔;第一百五十九秒火箭一二级分离;第二百秒整流罩分离;第五百秒三级火箭关机;第五百八十三秒飞船与火箭分离;随后飞船正常进入预定轨道,神舟七号飞船发射成功。
神舟七号载人飞船飞行任务的主要目的是,实施中国航天员首次空间出舱活动,突破和掌握出舱活动相关技术,同时开展卫星伴飞、卫星数据中继等空间科学技术试验。飞船运行期间,一名航天员着中国的飞天舱外航天服出舱进行舱外活动,回收在舱外装载的试验样品装置。神舟七号载人飞船运行在高度约三百四十三千米的近圆轨道。航天员出舱活动完成后,飞船释放了一颗伴随卫星,并进行了“天链一号”卫星数据中继试验。
九月二十七日四时三分启动变轨控制程序,四时四分完成变轨。航天员出舱在飞船进入轨道运行、环 地球超过五圈之后进行。十六时三十五分航天员翟志刚打开舱门,开始出舱活动,翟志刚首先探出头,并向舱外默认的闭路镜头挥手,之后全身走出舱外。刘伯明也探头出机仓外,交给翟志刚一面小型五星红旗。翟志刚接过五星红旗,向镜头挥动片刻。随后翟志刚取回舱外装载的固体润滑试验样品。十六时五十八 分航天员成功完成舱外活动,返回轨道舱内。十七时一分轨道舱门关闭。十九时三十分神舟七号释放伴飞小卫星;九月二十八日十六时五十四分飞船进入正常返回轨道;十七时十六分飞船返回中国上空;十七时二十五分太空船离开“黑障区”,并且打开主伞。飞船于二零零八年九月二十八日十七时三十七分成功着陆于中国内蒙古四子王旗主着陆场。神舟七号飞船共计飞行两天二十小时二十七分钟。
神舟七号载人飞船是中国神舟号飞船系列之一,用长征二号F火箭发射升空。是中国第三个载人航天飞船。突破和掌握出舱活动相关技术。神舟七号载人飞船 科研单位是中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院和上海航天技术研究院。长征二号F 型运载火箭科研单位是中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院。
神舟七号飞船全长九点一九米,由轨道舱、返回舱和推进舱构成。神七载人飞船重达十二吨。长征2F 运载火箭和逃逸塔组合体整体高达五十八点三 米。
轨道舱——作为航天员的工作和生活舱,以及用于出舱时的气闸舱。配有泄复压控制、舱外航天服支持等功能。内部有航天员生活设施。轨道舱顶部装配有一颗伴飞小卫星和五个复压气瓶。无留轨功能。
返回舱——用于航天员返回地球的舱段,与轨道舱相连。装有用以降落的降落伞和反推力火箭,实行软着陆。
推进舱——装有推进系统,以及一部分的电源、环境控制和通讯系统,装有一对太阳能电池板。
神舟七号飞船载有三名宇航员分别为翟志刚(指令长)、刘伯明和景海鹏。神舟七号飞船候补梯队航天员分别为陈全(指令长)、费俊龙、聂海胜。主要任务是实施中国航天员首次空间出舱活动,同时开展卫星伴飞、卫星数据中继等空间科学和技术试验。
二零零八年九月二十七日十六时三十分,景海鹏留守返回舱,翟志刚(指令长)、刘伯明分别穿着中国制造的“飞天”舱外航天服和俄罗斯出品的“海鹰”舱外航天服进入神舟七号载人飞船兼任气闸舱的轨道舱。翟志刚出舱作业,刘伯明在轨道舱内协助(刘伯明的头部手部部分出舱),实现了中国历史上宇航员第一次太空 步,令中国成为第三个有能力把航天员送上太空,并进行太空行走的国家。
与此前的神舟飞船相比,神舟七号实现了四个方面的突破:
出舱行走:作为神舟七号飞船研制的抓总单位,中国航天科技集团公司空间技术研究院的科技人员进行了一系列的创新和攻关。根据任务的要求,“神七”在设计上较之前的飞船进行了多项新改进,三年中进行的各种试验达八十多项。增加气闸舱功能、舱外航天服支持、相关出舱程序设计、首次三人满载返回等关键性技术难题。
气闸舱:相比以前的飞船,“气闸舱”首次亮相可谓最浓墨重彩的一笔。要完成太空行走,必须在飞船上增加“气闸舱”的功能,这也是“神舟七号”最大的亮点。根据飞船的总体设计,这一功能由飞船的轨道舱来实现。“神六” 的轨道舱仅是航天员在太空中的生活舱,航天员的工作和生活都在这个舱段进行。而到了“神七”,轨道舱要一舱两用,使其成为生活舱和气闸舱的结合体。所以这个舱段对“神七”来说是一舱两“名”,根据其支持航天员太空生活的功能,称作“轨道舱”;根据其支持航天员出舱行走的功能,称作“气闸舱”。三名航天员中的两名,从返回舱进入气闸舱后,返回舱关闭,气闸舱就变成了密闭的容器。两位航天员就在密闭的气闸舱内互相帮助穿上舱外服,完成吸氧排氮,随后进行泄压后打开气闸舱通向飞船外的舱门。一名航天员进行舱外行走,结束后再按照相反程序返回。“气闸舱功能”包括增添了舱内气压泄除和恢复系统,舱内有线和舱外无线的出舱活动通信系统,出舱活动操作显示界面、照明和摄像装置,舱外航天服接口支持系统等。添置这些新功能后,轨道舱的空间比以前小了一些,但经过精心设计,航天员在其中的空间活动还是可以得到最大的满足。
舱外航天服:轨道舱对舱外航天服提供的支持包括电、机械、热等几个方面。电支持有服装供电、通信传输、数据传输等,要通过电脐带满足有线连接,通过无线发射机完成无线连接。热支持要满足舱外航天服内热控稳定,除服装自身的热控制以外,轨道舱需要对其提供一定的热能支持,以控制舱外服的热状态。轨道舱内还增加了航天服的穿脱架,相当于地面上的衣架,用于挂住航天服以利于航天员的穿脱动作便捷。为了满足航天员穿脱舱外航天服的需要,研制人员对轨道舱特意进行了舱外服穿脱空间布局,气闸舱内设计了一些扶手、脚蹬器之类的设备,以帮助航天员完成舱外服的穿脱等动作;出舱后的支持设备集中在便于操作的区域,以利于航天员各项动作的完成。为了将航天员舱外行走的壮举及时准确清楚地传回地面,展现航天员舱外行走的英姿,神舟七号飞船在前端和后端分别加载了一台舱外摄像机,能够通过两路图像实时观察和传输航天员舱外行走的情形。“神七”上还增加了为航天员在舱外行走提供光条件的照明设备。
出舱程序:出舱程序的设计是保障航天员完成行走的重要环节。由于舱外的环境比舱内环境要复杂得多,照满足舱外服约束条件,同时保证航天员能够顺利完成出舱程序的原则,神舟七号飞船总体系统设计了分为四个阶段的正常出舱程序,设计了七个关键事件 并保证这些事件 全部都在地面测控范围以内。
为了保证航天员舱外行走在连续的测控波段范围内,同时还要在光照条件下以便于图像传输,研制人员特意将神舟七号飞船设计为在晚上发射,航天员在白天出舱行走,飞船在白天返回。这样设计发射时间,可使航天员出舱时间在阳照区,航天员出舱进行太空行走的活动都会被观察得一清二楚;飞船白天返回,不仅便于对航天员的搜救,也便于飞船回收试验队及时对返回舱进行快速处置。除此之外,飞船总体系统还设计了四 个应急处理程序和三十 个出舱故障预案,确保航天员的生命安全以及飞船安全返回。
神舟七号载人航天飞行的圆满成功,是我国航天发展史上的又一里程碑。作为载人航天工程第二步任务的首次飞行,神舟七号飞行任务的技术难度更 ,可靠性要求更高,状态变化更多,对任务的组织实施提出了更高标准。神舟七号成功突破飞船气闸舱、舱外航天服、航天测控中继卫星、伴飞小卫星等一系列关键技术,胜利实现“准确入轨、正常运行,出舱活动圆满、安全健康返回”的目标,为下一步自主建设长期有人照料的空间站奠定了基础。这次飞行任务的圆满成功,是我国改革开放三十年来综合国力不断增强、科技水平不断提高的重要体现。
(转载于《酒泉通史》,主编孙占鳌
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