“神舟”三号飞船成功返回。 “神舟”三号飞船返回后,船上的模拟航天员安然无恙。 中国空间技术研究院研究员 朱毅麟
我国载人航天工程分三步走:第一步以飞船起步,发射几艘无人飞船和一艘有人飞船,实现载人航天的历史性突破。第二步,除进行对地观测和空间试验外,重点完成出舱活动、交会对接试验和发射长期自主飞行、短期有人照料的空间实验室,解决我国一定规模的空间应用问题。第三步是建造更大的长期有人照料的空间站。目前我们正在努力实现载人飞船上天这一历史性的突破。
“神舟”号飞船有三个舱
载人飞船是一种乘载人员较少(3人以下),在太空做短期(十几天以内)运行,然后返回地面的一次性使用的航天器。我国先后进行了“神舟”一号、二号和三号无人飞船的发射、运行和返回,均取得圆满成功,目前正积极准备第四艘飞船的发射。
“神舟”号飞船由轨道舱、返回舱和推进舱组成。轨道舱是飞船进入轨道后航天员工作、生活的场所。舱内除备有食物、饮水等生活装置外,还有进行空间实验用的仪器设备。轨道舱外两侧装有太阳电池翼,为轨道舱供电。
返回舱前部呈球形,有舱门与轨道舱相通。返回舱是飞船的指挥控制中心,内设航天员的座椅。座椅前方是仪表板,航天员通过仪表监视、控制船上系统及其设备的工作。
推进舱又称设备舱,呈截锥形或圆柱形,主要装载飞船姿态控制与轨道控制用的推进系统、电源、环境控制和通信等设备,舱外装有太阳电池翼,为飞船供电。
按照国外的做法,航天员返回后,飞船的轨道舱就废弃在轨道上了。我国的“神舟”号飞船却能“留轨利用”。轨道舱有太阳电池翼继续供电,像卫星一样自主地工作,大大延长了飞船执行空间应用和科学实验任务的工作寿命。
载人飞船处处考虑人的安全
我国已熟练掌握了卫星返回技术,从而为“神舟”号载人飞船的安全返回提供了可靠的保证。但飞船与卫星最大的不同在于有人。保证航天员的生命安全和提供尽可能方便的生活、工作条件是飞船的头等大事。
首先,航天员居留的返回舱和轨道舱必须可靠密封,使舱内维持规定的大气压力。当然,绝对密封是不可能的,需要有气源不断补充。但意外的泄漏将会造成灾难性事故。苏联“联盟11号”飞船返回前,返回舱在与轨道舱分离时,由于一个阀门漏气,舱内突然失压,3名航天员窒息身亡。
有无环境控制与生命保障系统是载人航天器与无人航天器的分水岭。环境控制系统负责维持舱内规定的大气压力,调节大气中氧、氮比例;排除二氧化碳和其他有害气体;保持舱内对人体最合适的温度和湿度;在失重状态下,用风机强迫空气流动。生命保障系统要为航天员提供饮水、洗涤水、食物、睡袋、大小便收集器等最基本的生活设施。
载人飞船必须安全返回。返回要克服调整姿态、制动减速、再入防热和软着陆4道难关。以着陆关为例,返回舱下降到大气层后,必须打开降落伞,使返回舱以很慢的速度着陆,否则就会船毁人亡。
应急救生措施也是飞船必要的一环。
航天飞行中,在火箭点火、起飞和上升阶段,最容易出现险情。飞船的顶端必须装上由若干支小型火箭构成的逃逸救生塔。从发射到火箭载着飞船飞离地面110公里高度为止,一旦火箭出现重大险情,危及飞船和航天员的安全,逃逸救生塔的火箭就立即点燃,拉着轨道舱和返回舱迅速脱离火箭,飞行至安全区域,然后抛掉逃逸塔和轨道舱,返回舱自行返回着陆。如果在轨道运行期间飞船出现重大故障,就需要提前执行返回程序,选择在主着陆场或应急着陆场着陆,甚至有可能紧急迫降在公海或境外。返回舱内备有应急生活用品,如食物、饮水、GPS接收机和通信设备等,航天员将以此等待救援人员的到来。
航天员正在集训
载人航天是一项国家规模的工程,由6个系统组成。载人飞船只是其中的一个系统,而飞船的发射、运行和返回,离不开运载火箭、航天员选拔与训练、航天发射场、航天测控网和返回着陆场5个系统的支持与保障。我国“长征2号F”运载火箭能把飞船送入200—450千米的轨道,飞行可靠性达0.97,航天员的安全性达0.997。酒泉发射场是我国三大航天发射中心之一,拥有先进完善的发射设施。我国的载人航天测控网能保证“神舟”号飞船在上升段的测控通信覆盖率达到100%,及在轨运行和返回阶段的重点弧段的测控通信。我国在内蒙古建造了飞船返回用的主着陆场。现在,航天员的选拔与训练是要着重突破的一关。
航天员既是载人飞船的乘客,又是驾驶员。航天员的选拔和训练是一个医学与工程相结合的新课题,涉及生命科学、医学和环境工程等领域,需要配备一系列用于进行生理、心理测试和航天环境模拟试验的装置。我国较早建立了航天医学工程试验基地,目前已从歼击机飞行员中选拔出一批预备航天员,正在进行集训。
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