神舟飞船——中国飞天梦的翅膀

中国神舟系列载人飞船已发射11艘,将11位中国航天员送上太空。这是无数中国科研人员通力合作、辛勤付出取得的成果。那么,神舟系列飞船进入太空完成了哪些任务?在中国航天事业中有什么意义呢?

上世纪90年代,在世界著名的拜科努尔发射场,中国科学家戚发轫有幸目睹了一次俄罗斯联盟号飞船的发射过程。有一个画面让他难以忘怀:当三名宇航员即将进入飞船时,飞船总设计师走上前来,当着他们的面,在发射任务书上郑重签下自己的名字,并满怀深情地对他们说:“没有把握我不会送你们上天。”

几年后,酒泉高耸入云的发射塔架上,身为中国神舟飞船总设计师的戚发轫,也迎来了中国首位航天员杨利伟。此前神舟一号至四号已经成功发射,此时的神舟五号已完成发射前的各项“体检”,整装待发。这位满头白发的老人,终于可以充满信心地将久藏于胸的那句话说出来:“年轻人,放心飞吧,你一定能平安归来!”

至今,神舟系列飞船已发射11艘,将11位中国航天员送上太空,没有发生一次严重事故。这是无数中国科研人员通力合作、辛勤付出取得的成果。那么,神舟系列飞船进入太空完成了哪些任务?在中国航天事业中有什么意义呢?

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飞船初试

早在20世纪60年代,钱学森就撰写了《星际航行概论》,为中国提出星际航行的设想和理论。直到80年代,中国“两弹一星”工程获得成功,国家拥有一定的科技基础和经济力量后,钱学森这个梦想才有机会实现。

当时,受技术革命浪潮影响,各国纷纷推出发展高技术的战略计划(如美国的“星球大战计划”)。为了缩小与国外的差距,中国批准实施了国家高技术研究发展计划(“863计划”),这也成为中国载人航天事业的起点。1992年1月,中国载人航天工程正式启动。60岁的王永志和59岁的戚发轫分别被任命为中国载人航天工程总设计师和载人飞船总设计师,他们从“两弹一星”工程的老一辈科学家手上,接过中国航天事业的重担。

载人航天工程开始之初,就提出了“三步走”的发展战略,以及“争取1998年保证1999年执行首飞试验”的发射目标。可是对于所有中国航天人来讲,这一切几乎都是从零开始。

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“三步走”:简单来说,第一步是能研发飞船载人上天;第二步是发射空间实验室,为建立空间站作技术准备;第三步是空间站实用阶段,能实现大规模、长期的空间应用。

中国载人飞船被命名为“神舟”飞船,由中国科学家自主研发。它的起点很高,采用三舱一段的结构设计,即由返回舱、轨道舱、推进舱和附加段组成,一步迈过美苏40年的发展历程。与国外设计不同的是,当神舟飞船返回后,轨道舱还将在太空中停留更久,进行科学实验。

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运载飞船的火箭系统也进行了改造。与之前运送人造卫星等不同的是,运载火箭除了需要运送8吨多的飞船进入轨道,还要具备应急故障检测和逃逸救生功能,这是载人火箭最关键的地方,它们将在故障发生两秒钟内,挽救航天员的生命。经过改造的专门用于发射载人飞船的新火箭,命名为“长征二号F型”。

此外,整个载人航天工程的发射场系统、着陆场系统和测控通信系统也都在短短几年内逐步完备。

1999年11月,神舟一号无人试验飞船发射升空,飞行21小时后成功返回,中国载人航天在太空留下了第一道印记。这背后凝聚了全国110多个科研院所,3,000多个协作机构,数十万工作人员近十年的努力。

2001年,神舟二号无人飞船发射成功。神舟二号是第一艘正样无人飞船,与神舟一号相比,其在系统结构、技术性能方面都有新的提高。神舟二号的发射状态也与载人飞船基本一致,凡是与航天员生命保障有关的设备,基本上都采用了真实件。

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2000年11月,神舟二号运转至酒泉卫星发射中心发射塔架(来源:fotoe)
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此后的两年内,神舟三号与神舟四号也相继发射。它们均搭载模拟人,进一步验证了载人航天的各项技术,完成了多项科学实验。至此,一切“千呼万唤”的准备工作都是为了等待最重要的那一天到来——载人飞行。

 

勇士出征

1998年1月,14位来自空军部队的年轻人进入北京航天城,向着国旗郑重宣誓,正式成立了中国人民解放军航天员大队。他们从1500多位空军飞行员中层层选拔而来,个个都具有丰富的飞行经验和出色的心理、生理素质,最终成为中国首批航天员。

航天员要面对常人难以想象的挑战和风险。在接下来的几年内,他们进行了多个阶段的训练,包括基础理论培训(学习火箭和飞船的设计原理、飞行动力学、气象学、天文学等)、专业技能训练(熟悉飞船的结构、组成,飞船各系统的工作原理和模式等)以及飞行程序和任务训练,还要学会发现和排除紧急故障。

其中许多科目可谓是挑战人的心理及生理极限。例如离心机训练,随着负荷逐渐增加,人的面部肌肉会变形下垂,不由自主地流眼泪;胸背方向超重训练,人的前胸后背会像压了块几百斤重的巨石,忽然心跳加快,呼吸困难,五脏六腑仿佛被压成一张薄薄的纸片,过程虽只有短短40秒,却几乎要耗尽全部体力和精力。训练时,每人手里都会握着报警器,感到不适便可以立即停止,但在几年的训练中,14名航天员从来没人按响过。

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航天员在模拟器上进行上升段操作训练(来源:中新社)
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经过五年的训练,杨利伟、翟志刚、聂海胜三人被选为神舟五号载人飞船航天员梯队。临近发射时的各项身体指标,杨利伟始终排名第一。最终在发射前10个小时,杨利伟接到指令,由他进入神舟五号执行首次载人飞行任务。

2003年10月15日,神舟五号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。中国首次载人飞行吸引了全国乃至全世界的目光,杨利伟在飞船上展示了中国国旗及联合国旗帜,并向全国及全世界人民问好,还展示了在真实的太空失重环境下吃饭、喝水等各种动作。

神舟五号绕地球飞行了14圈,历时21小时23分钟后,安全返回内蒙古主着陆场。这是中国载人航天工程的关键一步,使得中国成为继前苏联(俄罗斯)和美国之后,第三个将人类送上太空的国家,杨利伟成为中国首位进入太空的航天员。

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神舟五号返回舱着陆后,杨利伟出舱向大家致意(来源:中新社)
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神舟五号任务成功后,神舟六号的各项工作随即展开。这次任务围绕两人多天飞行,除了对火箭的动力系统、轨道舱内航天员的生活必需品做了改进外,还根据杨利伟的建议,为航天员座椅设计着陆缓冲功能,提高了飞船的安全性。2005年,神舟六号搭载费俊龙、聂海胜两位航天员,在太空中遨游了将近五天后成功返回。

 

空间应用

发射载人飞船的目标完成后,接下来的工作重点就是建立空间实验室及解决航天员的驻留问题。而在这之前,还有一项特殊的目标需要达成,那就是太空行走。

太空行走又称太空漫步或出舱活动,是航天员离开载人航天器,在轨道上安装大型设备、进行科学实验、施放卫星、检查和维修航天器时的重要技术。要实现太空行走,航天员要穿着一套舱外航天服,这套航天服相当于一个微型航天器,给航天员提供适宜的气压、温度、湿度、氧气等各项环境条件。为此,中国科学家自行设计制造了第一代舱外航天服,命名为“飞天”。

2008年9月,神舟七号载人飞船搭载翟志刚、刘伯明、景海鹏三位航天员发射升空,于三天后安全返回。在飞行中,翟志刚穿着“飞天”航天服出舱作业,刘伯明在轨道舱内协助,实现了中国航天员的第一次太空行走,令中国成为第三个能成功进行太空行走的国家。

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翟志刚出舱进行太空行走(来源:中新社)
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建立空间实验室的过程依旧是循序渐进地进行。2011年9月,天宫一号目标飞行器发射升空,它是中国首个自主研制的载人空间试验平台。之所以称为目标飞行器,是因为天宫一号更主要是用来试验交会对接技术,掌握这项技术对后续建立空间实验室甚至是空间站十分关键。两个月后,神舟八号无人飞船两次与天宫一号完成空间交会对接,意味着中国已初步掌握了空间交会对接及组合体运行等一系列技术。

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空间交会对接:是指两个航天器在空间轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术。

2012年及2013年,神舟九号和神舟十号分别搭载景海鹏、刘旺、刘洋及聂海胜、张晓光、王亚平共六位航天员进入太空,其中刘洋成为中国首位进入太空的女航天员。这两次飞行任务都进一步验证了自动和手动交会对接技术,并实现了航天员在天宫一号上的短期驻留,当中最特别的便是王亚平进行了中国航天员首次太空授课

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太空授课:王亚平于2013年6月20日在太空给地面的学生讲课。此次太空授课主要面向中小学生,使其了解微重力条件下物体运动的特点、液体表面张力的作用等内容。

对接技术成熟之后,真正的空间实验室——天宫二号于2016年9月发射。一个月后,它便迎来了地球上的第一批客人,搭乘神舟十一号的景海鹏和陈冬。两位航天员在天宫二号上进行了32天的长期驻留,开展了一系列科学和技术试验。2017年4月,天宫二号还与中国首个货运飞船天舟一号实现对接,这对于验证未来空间站的货运补给功能有着重要的作用。

 

目前,天宫二号空间实验室已经完成了它的任务,而中国空间站即将开启在轨建设,预计在未来几年建成。或许,我们还能看到更多的神舟系列飞船,搭载中国航天员进入太空,继续探索那广阔无垠的神秘空间。

 

 

参考资料:

中国载人航天 

中国中央电视台 《筑梦路上-神舟飞天(第二十二集)》

《“神舟五号”8位总设计师回首飞天之路》 北京青年报 2003/10/17

《从飞行员中千里挑一!中国首批航天员的飞天之路》 中国军网 2018/10/17

上载日期:
2020年04月28日

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