27年攻堅(jiān)克難,中國(guó)載人航天闊步邁向空間站時(shí)代
科技創(chuàng)新70年·歷程
科技日?qǐng)?bào)記者 付毅飛
航天“少帥”袁家軍在研制飛船初期,遭到了一位俄羅斯同行的不以為然。俄羅斯人認(rèn)為,中國(guó)只是想造一個(gè)政治飛船“玩一玩”。
事實(shí)證明,中國(guó)搞載人航天是認(rèn)真的。2003年,當(dāng)航天英雄楊利偉乘坐神舟五號(hào)飛船平安返回,中國(guó)人以實(shí)力證明自己不僅能造出“兩彈一星”,也能把航天員送入太空。
自1992年9月21日立項(xiàng)至今,中國(guó)載人航天事業(yè)自力更生、攻堅(jiān)克難,先后成功發(fā)射了11艘神舟飛船、天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器、天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室以及天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船,逐一攻克載人航天各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),如今穩(wěn)步邁向空間站時(shí)代。
神舟飛船在前人肩上起飛
1999年11月20日6時(shí)30分,中國(guó)載人航天計(jì)劃中發(fā)射的第一艘無(wú)人實(shí)驗(yàn)飛船“神舟一號(hào)”飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地順利升空,經(jīng)過(guò)21小時(shí)的飛行后順利返回地面。
鮮為人知的是,這艘載人航天工程的“先鋒官”,竟是由地面試驗(yàn)用的電性能測(cè)試飛船臨時(shí)改裝而成。
不過(guò),用中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師王永志的話說(shuō),神舟飛船在設(shè)計(jì)之初,就站在了前人的肩膀上。
蘇美早期飛船都采用兩艙設(shè)計(jì)。隨著飛船飛行任務(wù)的日益復(fù)雜,這樣的結(jié)構(gòu)已不能滿足航天員對(duì)活動(dòng)空間的需求。而神舟飛船則采用了由軌道艙、返回艙、推進(jìn)艙組成的三艙設(shè)計(jì),增加的軌道艙是航天員在太空時(shí)的生活艙和工作艙,返回地面之前將其分離,這樣可以減小座艙尺寸。
接下來(lái)3年多,我國(guó)先后完成神舟二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)飛船的飛行任務(wù)。在為載人飛行奠定基礎(chǔ)的同時(shí),還大量開(kāi)展了空間生命科學(xué)、空間材料、空間天文、空間環(huán)境探測(cè)及對(duì)地觀測(cè)等方面的研究。
國(guó)外在載人飛行前會(huì)搭載一些動(dòng)物,比如猴子。中國(guó)沒(méi)有。中國(guó)人從小都知道曾經(jīng)有只叫孫悟空的猴子在天上造反,這個(gè)險(xiǎn)萬(wàn)萬(wàn)不能冒。在神舟三號(hào)、四號(hào)飛船上均搭載了由仿真技術(shù)做成的模擬人,可以穿上航天服,模擬航天員在太空生活時(shí)的脈搏、心跳、呼吸、飲食和排泄等多種重要生理參數(shù),并隨時(shí)受到地面指揮中心的監(jiān)控,這使飛船環(huán)境控制與生命保障分系統(tǒng)得到了全面驗(yàn)證。
航天員在生死體驗(yàn)中獲取經(jīng)驗(yàn)
2003年10月15日6時(shí)15分,楊利偉鉆進(jìn)神舟五號(hào)飛船。至9點(diǎn)鐘火箭發(fā)射,他的心律始終保持在每分鐘76下。點(diǎn)火倒計(jì)時(shí)數(shù)到“4”時(shí),他敬了個(gè)軍禮。
上升到30多公里高度,火箭和飛船突然開(kāi)始劇烈抖動(dòng),楊利偉的身體產(chǎn)生共振,五臟六腑仿佛要碎掉,他一度覺(jué)得自己要悲劇。這樣的煎熬持續(xù)了26秒才逐漸減輕,事后經(jīng)過(guò)科技人員努力,共振問(wèn)題得到解決,在以后的飛行任務(wù)中再也沒(méi)有發(fā)生。
10月16日6時(shí)許,飛船脫離軌道向著陸場(chǎng)飛去。重返大氣層后,楊利偉目睹了前所未見(jiàn)的一幕:飛船與大氣摩擦產(chǎn)生的高溫,把舷窗外面燒得一片通紅,防燒蝕層剝落產(chǎn)生的紅白碎片不停從窗外劃過(guò),右側(cè)舷窗隨之出現(xiàn)裂紋。他再次陷入極度緊張,心想:這回要“光榮”。事后得知,裂紋來(lái)自窗外的防燒涂層,并非舷窗本身。
2003年10月16日,中國(guó)第一艘載人飛船神舟五號(hào)返回艙在內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng)安全著陸。航天英雄楊利偉在出艙時(shí)向人們致意。
6時(shí)23分,當(dāng)國(guó)旗在天安門(mén)廣場(chǎng)升起時(shí),神舟五號(hào)飛船降落在內(nèi)蒙古四子王旗阿木古郎草原腹地。楊利偉的嘴唇被麥克風(fēng)磕破了,他毫不在意。他清晰地記得,為他打開(kāi)飛船艙門(mén)的搜救人員叫李濤。那一瞬間,他腦海里蹦出一個(gè)念頭:可見(jiàn)著親人了!
這次生死體驗(yàn)為我國(guó)載人航天獲取了寶貴經(jīng)驗(yàn)。此后,費(fèi)俊龍和聶海勝在神舟六號(hào)任務(wù)中完成了我國(guó)首次多人多天太空飛行;翟志剛、劉伯明、景海鵬搭乘神舟七號(hào)飛船上天,翟志剛身穿我國(guó)自主研發(fā)的飛天號(hào)艙外航天服在太空亮相,成為我國(guó)“太空漫步”第一人。
天宮一號(hào)跨越式登場(chǎng)
隨著空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)的攻克,中國(guó)載人航天工程不再是神舟飛船的“獨(dú)角戲”,而開(kāi)始了神舟、天宮的“雙人舞”。天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器的登場(chǎng),實(shí)現(xiàn)了我國(guó)一次重大技術(shù)跨越。
2011年9月29日19時(shí),漠北酒泉云淡風(fēng)輕。中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平望著余暉中金光閃閃的發(fā)射塔架,內(nèi)心并不平靜。2小時(shí)后,他將指揮一次超出原計(jì)劃的發(fā)射。
根據(jù)我國(guó)載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略部署,在以空間交會(huì)對(duì)接為核心任務(wù)的載人航天工程第二階段,我國(guó)最初方案是將神舟飛船軌道艙改造后留軌飛行,作為目標(biāo)飛行器與后續(xù)神舟“兄弟”進(jìn)行無(wú)人、有人空間交會(huì)對(duì)接。相比航天大國(guó)早期交會(huì)對(duì)接的試驗(yàn)方法,該方案已向前邁進(jìn)了一大步,并且技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較小。但沿襲10多年前制定的方案一步一動(dòng),可能錯(cuò)過(guò)創(chuàng)新超越的重大機(jī)遇。
航天人經(jīng)過(guò)技術(shù)分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估認(rèn)為,隨著2008年神舟七號(hào)乘組完成太空行走任務(wù),中國(guó)載人航天的工程能力和技術(shù)儲(chǔ)備已達(dá)到更高水平,具備進(jìn)一步跨越發(fā)展的條件。他們建議中央調(diào)整計(jì)劃安排,直接發(fā)射8噸級(jí)的目標(biāo)飛行器,兼做空間實(shí)驗(yàn)室,一并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接、手動(dòng)交會(huì)對(duì)接、中長(zhǎng)期太空駐留的第二步目標(biāo)。
首次新增撓性慣性測(cè)量組合、首次使用迭代制導(dǎo)技術(shù)、首次采用馮·卡門(mén)曲線整流罩……面對(duì)全新的技術(shù)和設(shè)備,7000余名參研參試人員夜以繼日。8次火箭總檢查,234種故障預(yù)案處置演練,在不到20天里全部一次性順利通過(guò)。天宮一號(hào)的控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)……從里到外、從大件到細(xì)節(jié),使用了超過(guò)80%的新設(shè)備新技術(shù),遠(yuǎn)高于新研航天飛行器不超過(guò)30%新技術(shù)的慣例。
當(dāng)日21時(shí)36分,天宮一號(hào)準(zhǔn)確入軌。它成為中國(guó)航天員第一個(gè)“太空之家”,幫助我國(guó)突破和掌握了空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)、組合體控制技術(shù);驗(yàn)證了在軌中長(zhǎng)期飛行的生命保障技術(shù),完成了多項(xiàng)航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)……
如今,天宮一號(hào)的繼任者天宮二號(hào)已完成使命,我國(guó)空間站建設(shè)正按計(jì)劃穩(wěn)步推進(jìn),第三批航天員選拔工作也已啟動(dòng)。中國(guó)人將在太空探索更多奧秘。