载人航天

中国载人航天脚步

类驾驶和乘坐载人航天器在太空从事各种探测、试验、研究、军事和生产的往返飞行活动。载人航天的目的在于:突破地球大气的屏障和克服地球引力,把人类活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空,更广泛和深入地认识地球及其周围的环境,更好地认识整个宇宙;充分利用太空和载人航天器的特殊环境从事各种试验和研究活动,开发太空及其丰富的资源。载人航天由载人航天系统实施,载人航天系统由载人航天器、运载器、航天器发射场和回收设施、航天测控网等组成,有时还包括其他地面保障系统(如地面模拟设备和航天员训练设施)。
进程
    1961年4月12日苏联航天员加加林乘坐“东方”号飞船绕地球轨道飞行一圈,成为第一个进入太空的人。此后,载人航天大致经历了三个阶段。

    ①主要解决把人送入地球轨道并安全返回的目的。
    在此之前先发射了不载人飞船和生物卫星,用以验证载人航天系统的安全性和可靠性,确保载人航天成功。接着发射载人飞船 ,航天员在飞行中完成了手控定向、姿态调整、观测地球和对地摄影等活动,并进行了医学、生物学等科学研究和广泛的技术试验。第一阶段的载人航天证实了人在过载、失重、真空和强辐射等恶劣环境下不仅能够生存,而且还能有效地工作。

    ②主要是发展载人航天的基本技术,如飞船的轨道机动飞行,两艘飞船在空间交会和对接以及编队飞行,考察航天员出舱活动的设备和能力,同时也进行其他科学研究工作。在这一阶段,苏联航天员列昂诺夫和美国航天员E.H.怀特穿着航天服走出飞船,在太空进行了活动。1967年1月27日当“阿波罗”号飞船在肯尼迪角进行例行试验时,因突然着火,美国3名航天员死亡。1967年4月23日苏联的“联盟”1号飞船在返回时,由于降落伞故障航天员 . .科马罗夫死亡,这些是载人航天所出现的重大事故。

    ③发展实验性航天站,进一步考察人在太空环境条件下长期生活和工作的能力,利用空间独特环境从事多种学科研究和应用实验,诸如生物学、医学、天文学、材料和工艺试验和地球资源勘测以及军事活动等,同时也为建立实用航天站积累经验。参加这一阶段活动的有供航天员长期生活和工作的航天站,有运送航天员并能返回地球的载人飞船,也有供应航天站燃料和航天员生活必需品的运货飞船,如苏联的“进步”号货船。

    截至1984年4月共有221人次在太空中飞行,在太空连续生活和工作的最长时间是236天22小时50分钟。共发射了87艘载人飞船和9个航天站。

    载人航天器按飞行和工作方式可分为载人飞船、航天站和航天飞机。载人飞船按乘坐人员多少,又可分为单人式飞船和多人式飞船。按运行范围,可分为卫星式载人飞船和登月载人飞船。

载人航天,是指人类驾驶和乘坐载人航天器在太空从事各种探测、试验、研究、军事和生产的往返飞行活动。

  载人航天的目的在于:突破地球大气的屏障和克服地球引力,把人类的活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空,更广泛和深入地认识地球及其周围的环境,更好地认知整个宇宙;充分利用太空和载人航天器的特殊环境从事各种试验和研究活动,开发太空及其丰富的资源。

  19614月,前苏联成功地发射第一个载人航天器――“东方”号载人飞船,宇航员尤里·加加林代表人类第一次叩开了宇宙之门。

  1969720日,美国“阿波罗登月计划”成功实施,登月舱在月球表面着陆。宇航员阿姆斯特朗率先踏上月球荒凉沉寂的土地,接着奥尔德林也开始在月面行走,他们成为世界上最先踏足月球的人。图1中,左为阿姆斯特朗,中为考林斯,右为奥尔德林。kjkx3.jpg (7221 bytes)

  图1 “阿波罗登月计划”的三位宇航员

  到目前为止,美国和前苏联/俄罗斯已发射数十个载人航天器,其中包括载人飞船、太空实验室、航天飞机和长期运行的载人空间站,乘坐载人航天器的“太空人”超过300名。

  载人航天系统由载人航天器、运载器、航天器发射场和回收设施、航天测控网等组成,有时还包括其他地面保障系统,如地面模拟设备和航天员训练设施。

  根据飞行和工作方式的不同,载人航天器可分为载人飞船、太空船和航天飞机三类。载人飞船按乘坐人员多少,可分为单人式飞船和多人式飞船;按运行范围不同,可分为卫星式载人飞船和登陆式载人飞船。

载人飞船

  载人飞船是能保障宇航员在外层空间生活和工作,以执行航天任务并返回地面的航天器,又称宇宙飞船。它的运行时间有限,是仅能一次使用的返回型载人航天器。载人飞船可以独立进行航天活动,也可作为往返于地面和太空站之间的“渡船”,还能与太空站或其他航天器对接后进行联合飞行。载人飞船容积较小,受到所运载消耗性物资数量的限制,不具备再补给的能力,而且不能重复工作。

  载人飞船具有多种用途,主要有:进行近地轨道飞行,试验各种载人航天技术,如轨道交会和对接以及宇航员在轨道上出舱,进入太空活动等;考察轨道上失重和空间辐射等因素对人体的影响;为太空站接送人员和运送物资;进行军事侦察、地球资源勘测等。

  载人飞船一般由乘员返回座舱、轨道舱、服务舱、对接舱和应急救生装置等部分组成,登月飞船还具有登月舱。返回座舱是载人飞船的核心舱段,也是整个飞船的控制中心。返回座舱不仅和其他舱段一样要承受起飞、上升和轨道运行阶段的各种应力和环境条件,而且还要经受再入大气层和返回地面阶段的减速过载和气动加热。轨道舱是宇航员在轨道上的工作场所,里面装有各种实验仪器和设备。服务舱通常安装推进系统、电源和气源等设备,对飞船起服务保障作用。对接舱是用来与空间站或其他航天器对接的舱段。

航天飞机

  航天飞机是可以重复使用的、往返于地球表面和近地轨道之间运送人员和货物的飞行器。它在轨道上运行时,可在机载有效载荷和乘员的配合下完成多种任务。航天飞机通常设计成火箭推进式,返回地面时能像常规飞机那样下滑和着陆。航天飞机为人类自由来往太空提供了极佳的运载工具,是航天史上的一个重要里程碑。

  航天飞机的飞行轨道通常是近地轨道,高度在1000千米以下。需要在高轨道运行的有效载荷,也可以由航天飞机送上近地轨道后再从这个轨道发射进入高轨道。航天飞机的运载能力较大,往往采用多级组合的形式,可以串联或并联,也可以串、并联结合。

  航天飞机进入轨道的部分叫做轨道器。它具有一般航天器所具有的各种分系统,可以完成多种功能,包括人造地球卫星、货运飞船、载人飞船甚至小型太空站的许多功能。它还可以完成一般航天器所没有的功能,如向近地轨道施放卫星,向高轨道发射卫星,从轨道上捕捉、维修和回收卫星等。

  到目前为止,世界上只有美国的航天飞机真正投入使用。美国于1972年开始研制可部分重复使用的航天飞机。19814月,世界上第一架航天飞机“哥伦比亚”号试飞成功,198211月首次正式飞行,以后又相继建造了“挑战者”号、“发现”号(图2)、“亚特兰蒂斯”号和“奋进”号航天飞机。kjkx4.jpg (3216 bytes)

  图2 “发现”号航天飞机

  美国研制的航天飞机由轨道器、助推器和外燃料箱三部分组成。航天飞机除了作运工具或短期空间试验平台外,还具有重要的军事用途。它可在空间发射和部署通信、导航、侦察等军用卫星,在轨道上维修卫星和把卫星带回地面,因此也可以攻击或捕获敌方卫星,还可实施空间救生和支援,进行空间作战指挥和发射轨道武器等。

中国载人航天脚步

载人航天新征程

  1992年1月,有关部门批准由原国防科工委负责组织载人航天工程论证工作。

  1992年9月 ,中央政治局 正式批准了载人航天工程可行性论证报告。从此,中国航天掀开了崭新的一页,中华民族的飞天梦想开始走向现实。

 1998年底,江泽民同志为中国载人飞船题写了“神舟”二字。中国载人飞船从这个时候起有了一个响亮的名字。在党中央、国务院、中央军委的关怀和决策下,各有关部门抽调了精兵强将,中国载人航天工程紧锣密鼓地进行。  

  经过7年的努力,1999年11月20日6时30分在酒泉卫星发射中心新建成的载人飞船发射场,中国第一艘试验飞船由新研制的长征-二F运载火箭发射升空,并准确进入轨道。经过21小时的轨道飞行,飞船返回舱在15圈时进入返回轨道,并于21日凌晨3时41分准确着陆于预定回收场,圆满地完成了试验任务。这项试验任务的成功标志着中国的载人航天技术取得了重大突破,为中国载人航天技术的发展奠定了基础。
  这次飞船飞行试验的成功,是在以江泽民同志为核心的党的第三代领导集体亲切关怀下,在国务院、中央军委直接领导下,以及研究院的科学组织和科技人员的努力奋斗下,取得的丰硕成果。这一成功,标志着我国载人航天事业迈出了重要的步伐,对突破载人航天技术具有重要意义,是我国航天史上一座新的里程碑。对我国增强综合国力、国防实力和民族凝聚力,以及为我国航天事业可持续发展,促进科技进步,培养造就一支思想好、技术精、作风硬的科技队伍起到了重要的促进作用。
  从1999年11月到2002年底,3年间有4艘“神舟”无人飞船相继遨游太空并安全返回。2003年10月15日,“神舟”五号飞船载着中华民族千年的飞天梦想,进入了太空,一天后,中国第一个太空人胜利返回地面。千年的飞天梦想终于变成了现实,这一伟大的成果,威震华夏壮国威,气壮山河载史册。

中国为何要发展载人航天 

中国为什么要发展载人航天,一直是一个长期以来被关注的问题。

载人航天是当代最具代表性的高科技工程。开展载人航天工程,对于一个国家政治、经济、科技、国防和人才培养等社会发展诸多方面有着重大的现实意义和深远的影响。 

   载人航天,是衡量国家综合国力的重要标志 TOM版权稿件,严禁转载   在当今世界上,没有什么比载人航天更能充分展示一个国家的综合国力。如果没有高度发达的科学技术和科研能力,如果没有雄厚的经济基础和强劲的经济能力,如何一个国家都是不可能开展载人航天工程的,因此,我国开展载人航天工程,可以提高我国的国际地位和国际威望,增强中华民族的自信心和自豪感,充分显示我国的综合国力,促进经济发展和科技进步。  

  1961年4月12日,前苏联航天员加加林乘坐“东方”1号宇宙飞船安全返回,成为世界上第一个完成太空轨道飞行的航天员。继前苏联之后,美国不仅很快实现了载人航天,还投资250亿美元,经过近40万科技专家8个年头的艰苦努力,1969年7月20日,“阿波罗11号”飞船上的两名航天员顺利登上了月球。这些浩大的工程,对于苏、美成为军事、技术和经济实力雄厚的大国起到了很大的作用。  

   作为一个发展中国家,虽然中国永远不做超级大国,但是,中国应该通过不断增强综合国力、技术能力,在世界事务中,充分发挥大国的作用。经过20多年的改革开放,我国完全有能力实现中华民族的飞天梦想的突破,这就是全国亿万人民关注的载人航天工程。

载人航天,对科技发展具有强大的牵引作用

  载人航天对科技的发展有着重要的影响。载人航天技术,集中了当代科技发展的最新成果,是多种学科、多种技术领域尖端技术的集大成者,载人航天在应用这些已有的技术成果的同时,为促进载人航天技术的发展和载人航天的实现,又对这些科学技术领域提出了新的更高的要求,为实现这些目标所作出的努力和取得的技术成果,客观上促进了这些学科的向前发展。因此,载人航天,对于科技的发展具有巨大的推动作用。  这可以从国外发展载人航天中得到证明。20世纪60年代,我国“阿波罗”载人登月计划的实施,使美国产生了液体火箭、合成材料和计算机等一大批高速发达的工业群体。登月所需要的人工智能、机器人和遥控技术等被移植到其他经济领域,带动了整个科技发展与进步,所带来的应用效益已远远超过了“阿波罗”计划本身所带来的直接经济和社会效益。  目前,科学界普遍认为,20世纪中叶,电子计算机技术的迅猛发展,在很大程度上是由于载人航天技术的需求和牵引。载人航天工程还有力地推动了系统工程理论和实践的发展。不仅如此,我国开展载人航天工程,还将培养和锻炼一大批优秀青年科技人才,大大加快航天科技队伍的建设,为中国航天的快速发展奠定雄厚的人力资源基础。

 载人航天,对经济建设具有重要推动作用

 目前,虽然载人航天直接经济效益还不明显,但是,载人航天活动开发的许多新技术、新产品,已经在带动传统产业技术改造,提高经济效益,促进经济建设等方面,发挥了重要作用,形成了广泛的社会和经济效益。 

   同时,人到太空中,可以利用太空环境进行一系列的试验,这些试验将不仅可以获得在地面条件下无法生产加工的新材料,还可以获得新工艺和方法。这些工艺和方法将为促进经济建设,提高效率和经济效益,产生积极的影响。  

   为研制载人航天器,必须研究新型材料,这些材料可以在许多领域使用,比如,复合材料就是为研制航天器而开发出来的,如今这些材料已广泛应用到国民经济建设领域。  

   从目前研究成果看,未来,利用太空奇特的环境,建立材料加工厂、制药厂和太空育种基地等,具有巨大的经济潜力和应用效果,可以获得巨大的经济效益。

载人航天,可以促进科学研究工作的深入

  载人飞船为科学工作者进行科学研究工作提供了有效载体。从太空观察地球,可以更深入地了解地球的构造,探明地球的资源、预测地震、洪水、飓风、火山爆发等自然灾害,可以保护人们的生命和财产。美国航天员在太空实验室里进行了146项地球观察,其中包括农作物的长势、病虫害的蔓延、森林火灾、积雪的覆盖融化情况等。将观察到的资料提供给有关部门的专家,就可以对地质、地理、农业、生物、水文、环境污染和矿藏等进行研究和评估。

载人航天,是实现人类星际航行的起点

  人类不会停止对宇宙空间探索的脚步,而走出地球,登上月球,仅仅是人类迈出的一小步,全面深入地了解地球,必须深入地了解行星、太阳系和广阔的宇宙空间,面对地球上日益加剧的资源减少和环境恶化问题的困惑,人类正在向宇宙空间想办法,从这个意义上讲,走出宇宙空间,到广阔的宇宙空间航行,以至于向其它星球移民,到小行星上去探宝等,都有赖于大力发展载人航天技术。
  我国实施载人航天工程,对于加深对宇宙空间的了解,为以后大规模地开展行星研究,进一步开发和利用,具有重要意义,同时,在这个领域,中国应该对人类作出应有的贡献。  载人航天载人航天的巨大实际应用潜力,不仅是美国、前苏联、西欧、日本和其他已经发展和准备发展载人航天国家的长期战略,也是我们振奋中华民族精神,提高国家威望,展示我国政治、经济、科技的世界舞台。

空间站,人类征服太空的杰作 我国载人航天工程的第三步是建立有人照料的空间站。空间站具有什么作用,空间站是什么样的呢?
    空间站就像一座能长期运行在太空中的大房子,不仅规模大、有充足的电源,还能不断更换实验设备,有了毛病可以随时维修,航天员在上边工作一段时间后,根据需要可以经常轮换。空间站的作用非常大,科学家在空间站上可以观天看地、进行科学研究、制造新材料、在轨道上进行其它服务等等。它还可以充当载人行星飞行的中继站、在上面建立太空工厂、充当太空指挥所和用作太空武器的实验场。因此,是迄今为止人类最理想的太空基地。  空间站什么样?现在,已经上天的空间站共有两种试样,一种叫舱段式空间站,一种叫桁架式空间站。
  到目前为止,舱段式结构的空间站已发展了三代,俄罗斯“和平”号就是这种结构的第三代空间站。它采用多模块组合,也就是说先在地面上制造好舱段,再用火箭发射到太空中,像积木一样一个舱段一个舱段对接而成的,有点像家庭用的组合柜一样。这种结构的空间站具有功能强、使用范围广等优点,但是,由于各舱段之间过于紧凑,因此,各个部分之间有影响,特别是给安装太阳能电池板带来了困难,电池板之间还容易相互影响,给正常的发电带来了不便。
   桁架式结构的空间站就是用长达几十米或上百米的巨大桁架作骨架,就像挂衣服的架子一样,而把各种舱段、设备和太阳能电池板等像挂衣服似的挂在上面。这种结构的空间站克服了舱段式空间站结构过于紧凑、相互影响等不足,灵活性更强,还可以方便维修和更换设备,并大大提高了空间站的工作效率。由于这种结构不像舱段式结构那样拥挤,因此,安装个设备什么的非常方便,太阳能电池板也不相互遮挡了,并且控制起来也比较简单。航天专家们普遍认为,这种结构是未来大型空间站建造的发展方向
    随着运载能力的提高和航天技术水平的不断发展,未来的空间站将比现在大得多,人类不仅能在上边进行科学实验,制造新材料,还可以像在地面一样在上边进行各种活动。

神舟飞船上安装的科学仪器

  为进行大规模空间科学实验,神舟飞船上安装了多种试验设备和科学仪器,从神舟一号到神舟五号,不下几十种之多。
  神舟飞船上安装的实验设备有多工位晶体生长炉、空间晶体生长装置、空间蛋白质结晶装置、空间生物细胞反应器、空间细胞融合装置、空间连续自由流电泳仪、通用生物培养箱。

  神舟飞船上安装的环境监测的仪器有高能质子重离于探测器、高能电子探测器、低能粒子探测器、固体径迹探测器、单粒子事件探测器、电位探测器、超软X射线探测器、X射线探测器、大气成分探测器和大气密度探测器等。

  神舟飞船上安装的空间天文探测仪器有太阳常数监视器、太阳紫外光谱监视器、地球辐射收支仪等,以定量测量太阳常数、太阳紫外辐照度和地气系统红外可见光辐射,监测大气臭氧总浓度分布等地球环境重要参数。

  神舟飞船上安装的对地探测仪器有中分辨率成像光谱仪、微波遥感器。中分辨率成像光谱仪是日前公认的监测地球环境最有效的空间遥感器之一,神舟飞船携带的这台仪器是世界上第二台进入空间的中分辨率成像光谱仪,它可以接收地球日标的不同光谱,探测海洋、大气利陆地,用于农业估产、资源调卉、自然灾害监测等。而微波遥感器则以海洋、大气和陆地为目标,利用不同的模态进行探测:降水、水汽含量、积雪、土壤水分、海面温度、海面高度、有效波高、大洋环流、海面风速与风向。

  总之,在飞船上可以进行很多实验和科学研究,这些实验利研究成果将为科学研究提供大量的数据。