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我国载人航天远期目标:建立载人航天体系

http://www.sina.com.cn 2003年10月16日 11:26 解放日报

  《中国的航天》白皮书有关载人航天内容摘要:近期(今后10年或稍后一段时间)发展目标:实现载人航天飞行,建立初步配套的载人航天工程研制实验体系。

  远期(今后20年或稍后一段时间)发展目标:建立中国载人航天体系,开展一定规模的载人空间科学研究和技术实验。

  其中近期目标分三步走:第一步:实现载人航天。

  第二步:开展宇航员出舱活动实验,进行空间交会对接,发射短期有人照料的空间实验室。

  第三步:建造大型长期有人照料的永久型空间站。

  尽管仅仅是第一步,但我们建立空间王国的梦想不再遥不可及。

  在围绕地球14圈之后,“神舟”五号载人飞船将安全地降落在内蒙古大草原上,当航天员从返回舱中出来,露出微笑时,中国载人航天的一座里程碑已经树起。此时此刻,中国航天专家们的脑海中,太空漫步、空间实验室、长期空间站已经浮现,继“神五”成功之后,它们将一步步构筑中国太空王国的雏形。

  为此,记者采访了载人航天专家,听他们描述了“神五”之后,中国载人航天将要实现的新目标。

  出舱走走,日期逼近

  呆在舱内,还无法感受到太空中的真正氛围。出舱走走,将成为“神五”之后,中国太空计划的又一梦想。

  人类太空行走的第一步是在1965年3月18日,前苏联航天员列昂诺夫,在乘“上升”2号宇宙飞船升空之后,离开座椅,穿好宇航服,身背氧气筒,经过连接在宇宙飞船一端的气闸室,走出船舱,进入宇宙空间。如同海底潜水一般,他在太空不是在走,而是在飘,他的动作笨拙,身体上一根长5米的缆绳,把宇航员紧紧拴住,以免他稍有疏忽而飘向太空,永远不能回来。但即使笨拙而可笑,却用事实证明,人类可以在太空行走。

  “风景美极了!”这是保持太空行走最长纪录的美籍华人卢杰的话,他从“亚特兰蒂斯号”太空漫步到“国际空间站”,距离为30.58米。

  欣赏风景,自然不是太空漫步的主要目的。在酒泉卫星发射中心,“神舟”五号飞船的总设计师戚发轫告诉记者,舱外活动,是维修、更换航天器的前提,要组建空间站,必须先实现这一步。有数据显示,1998年开始建造国际空间站到空间组装完成,需要航天员进行160次的舱外活动,在舱外停留的时间总计要达960个小时。

  上海航天局刘宗映研究员说,出舱活动并不简单,其必备条件包括不少方面。首要的是舱外航天服,舱外航天服有供气保压装置,航天服的手套既要密封又要灵活,航天服还必须有良好的控制系统和通信系统。控制系统配有喷气装置,航天员可以借此控制行走方向。“一件舱外航天服的价格,肯定在1000万美元以上!”

  同时,在太空行走之前,宇航员先要进入飞船的气闸舱,气闸舱有两个闸门,一个与座舱连接叫内闸门,另一个是可通向太空的外闸门。航天员穿好航天服后,先走出内闸门,关闭内闸门,实施吸氧排氮,把气闸舱内的空气抽入座舱内,当气闸舱和舱外压力相等时就可以打开外闸门进入太空了。而航天员返回气闸舱时,则按照完全相反的顺序操作。

  有关专家介绍,在我国,舱外航天服的研制已经起步,而气闸舱将有可能在轨道舱的基础上进行改进,预计在几年之内,随着两个问题的解决,中国人太空漫步就能实现,这也是在实现载人飞行之后,整个载人航天领域最逼近的一个目标。

  太空“接吻”,可不容易

  航天器在太空“接吻”,实现交会对接,则是难度更大、意义更为深远的行动。两个航天器在轨交会和对接,可以对长期在轨运行的载人航天器进行在轨服务,如设备维修、部件更换、燃料加注等等,通过在轨装配和舱段对接可建造大型永久性空间站等大型轨道复合体。

  1967年10月,前苏联的“宇宙-186”和“宇宙-188”实现了首次无人航天器的自动对接,在这之后,美国也实现了“阿波罗”飞船的登月舱与指令舱、“阿波罗”飞船与“天空实验室”的对接,1975年,美苏实现了“联盟”飞船与“阿波罗”飞船之间的联合飞行。

  在渺茫的宇宙之中,两个游离的飞行器在空中的交接,自然是让人激动而蔚为壮观的,但可以想见,宇宙之大,即使在同一轨道上要“碰头”,也不是易事,何况这种“碰头”不是两者相撞,而是要温柔的“接吻”。

  刘宗映说,空间交会的基本过程是,从地面发射一个航天器在进入轨道后,通过复杂的控制,经过多次变轨,靠近另一航天器,然后小心翼翼地按要求与之进行接触。

  交会对接过程分为4个阶段:远程导引、自动寻找目标、接近靠拢、对接合拢。在远程导引阶段,追踪航天器在地面控制中心的操纵下,经过若干次变轨运动,进入到能捕获目标航天器的范围(一般为100公里左右)。然后通过自动寻找目标来接近和停靠,首先要捕获目标的对接轴,以进入对接走廊,此时两个航天器之间的距离约1公里,相对速度约1~3米/秒。追踪航天器精确测量两个航天器的距离、相对速度和姿态,同时启动小发动机进行机动,最后通常利用杆锥或异体同构周边对接装置的抓手、缓冲器、传力机构和锁紧机构使两个航天器在结构上实现硬连接,完成信息传输总线、电源线和流体管线的连接。

  戚发轫告诉记者,“神舟”号飞船与前苏联飞船相比最大优点之一,就是其轨道舱可以继续在轨运行半年左右的时间,这可以为将来的交会对接创造条件。

  搭建太空城,不再是幻想

  科幻影片中巨大的太空城让人震撼,或许,建如此大规模的太空城目前还不现实。但建造大型长期有人照料的永久型空间站,则已经是我国近期载人航天的第三步目标。

  世界上第一个空间站是前苏联的“礼炮”一号,或许把它称为“空间站”还有点勉强。它仅重18吨,工作容积85立方米,在1971年4月发射时,“礼炮”一号先是没载人,4天之后,与载着3名宇航员的“联盟”10号飞船相对接,但宇航员并没有进入空间站,一个半月后又与载着3名宇航员的“联盟”11号飞船进行对接,宇航员这次进入了“礼炮”一号空间站。

  目前,由美国牵头,美、俄、加等16国共同参与研制的国际空间站正在建设当中,这个空间站全长88米、宽110米,重415吨,寿命约15年左右,从1998年11月进行第一次发射起,共要发射44次才能完成,预计要到2007年才能组装完成。

  空间站的作用不言而喻。作为轨道实验室以及暴露在外的平台设施,利用空间的高远位置资源,可以进行诸如空间生命科学、天文观测等多种科学项目的研究;作为生产车间,利用空间的高真空微重力以及超纯净的条件,可进行材料加工、金属冶炼等工作。

  虽然,目前中国的空间站还仅仅是一个构想,但“神舟”五号将为中国空间站的实现奠定一个基础。按照2000年《中国的航天》白皮书的构想,在未来10年的时间内,实现载人航天飞行,建立初步配套的载人航天工程研制实验体系,而在远期(今后20年或稍后的一段时间内),将建立中国载人航天体系,开展一定规模的载人空间科学研究和技术实验。

  本报特派记者丁波


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