吳 沅
2008年9月25日21時(shí)10分,我國自行研制的,載著翟志剛、劉伯明、景海鵬三名航天員的“神舟七號(hào)”飛船(簡稱“神七”),在“長征二號(hào)”F運(yùn)載火箭的托舉下,以雷霆萬鈞之勢升空,高達(dá)數(shù)十米的烈焰,將整個(gè)戈壁灘輝映得如同白晝?;鸺斤w越遠(yuǎn),漸漸成了夜幕中的一個(gè)亮點(diǎn)……發(fā)射成功,初戰(zhàn)告捷!
2008年9月28日17時(shí)37分,在經(jīng)歷了2天20小時(shí)27分的太空遨游,完成了驚心動(dòng)魄的19分35秒太空出艙活動(dòng)后,“神七”連同3名航天員平安返回預(yù)定地區(qū),載人飛行取得了圓滿成功!
突破“神六”
“神七”與“神六”相比,主要有如下這些技術(shù)突破和技術(shù)更新。
增加出艙活動(dòng)程序
氣閘艙設(shè)計(jì):為了滿足航天員出艙活動(dòng)的需要,去掉留軌艙(具有半年壽命的軌道艙),重新設(shè)計(jì)軌道艙,使其變成生活艙和氣閘艙的綜合艙。氣閘艙是航天員從返回艙到艙外再從艙外返回到返回艙的通道。兩名航天員從返回艙進(jìn)入氣閘艙后,返回艙即關(guān)閉,氣閘艙就成為密閉的容器。航天員就在這個(gè)密閉容器中換穿艙外航天服,并完成吸氧排氮程序,隨后減壓打開氣閘艙通向飛船外的艙門,航天員可進(jìn)行艙外行走,行走結(jié)束后,再按相反程序返回。
出艙程序設(shè)計(jì):分為4個(gè)階段的正常出艙程序。并設(shè)計(jì)了7個(gè)關(guān)鍵事件點(diǎn),要保證這些事件點(diǎn)全部都在地面測控范圍以內(nèi)。除此以外,還設(shè)計(jì)了4個(gè)應(yīng)急處理程序和30個(gè)出艙故障預(yù)案。
兩人三天到三人多天飛行
“神七”首次實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷狀態(tài)下的考核,實(shí)現(xiàn)三人多天的在軌飛行。與“神六”相比,在多增加一人的情況下,“神七”要提供滿足多增加一人的座椅、食品、飲用水、環(huán)境控制等多種不同功能。
增加在軌試驗(yàn)環(huán)節(jié)
有固體潤滑材料的在軌試驗(yàn),伴隨衛(wèi)星的放飛和在軌試驗(yàn),以及將中繼衛(wèi)星的測控覆蓋率由13%提高到45%左右。其中固體潤滑材料在軌試驗(yàn)是從10多個(gè)候選項(xiàng)目中脫穎而出的,由于該項(xiàng)目有5個(gè)突出特點(diǎn)而最終入選。它們是:一、固體潤滑材料是航天器上廣泛使用的潤滑劑,屬國家航天事業(yè)發(fā)展急需的一種材料;二、該材料試驗(yàn)安全可靠,且便于航天員操作;三、該材料性能的研究屬國際前沿,其性能機(jī)制尚不清楚,科學(xué)家們期待試驗(yàn)中會(huì)有新發(fā)現(xiàn);四、依“神七”飛行的時(shí)間可以獲得試驗(yàn)效果;五、通過這次太空中的試驗(yàn),今后試驗(yàn)可以在地面上模擬進(jìn)行,獲得的效果會(huì)和在太空試驗(yàn)一樣,顯然會(huì)大大節(jié)省研制經(jīng)費(fèi)和時(shí)間,提高效率。
空間“風(fēng)和日麗”
空間天氣的好壞對航天員的出艙活動(dòng)會(huì)帶來直接的影響。如果航天員出艙期間剛好遇到太陽黑子爆發(fā),輻射就會(huì)增加。同時(shí)空間碎片也是潛在的危險(xiǎn)因素。另外,還有一些特殊的空間現(xiàn)象,比如表面放電,這些都會(huì)對正在太空行走的航天員的身體甚至航天器(飛船)帶來危險(xiǎn)。
為此,空間天氣專門由中國科學(xué)院空間環(huán)境研究預(yù)報(bào)中心進(jìn)行監(jiān)測預(yù)報(bào)。經(jīng)預(yù)報(bào)顯示,2008年9月25日至29日,太空天氣“風(fēng)和日麗”,太空環(huán)境非常平靜。原因在于,在這段時(shí)間內(nèi)太陽活動(dòng)水平低,整個(gè)空間大環(huán)境無明顯擾動(dòng),對飛船的發(fā)射運(yùn)行和航天員出艙活動(dòng)非常有利。對于空間碎片,中國科學(xué)院空間環(huán)境研究預(yù)報(bào)中心預(yù)計(jì),將有10個(gè)左右的危險(xiǎn)時(shí)段可能會(huì)遭遇空間碎片的碰撞,只要避開這些危險(xiǎn)時(shí)段,碰撞概率就是在百萬分之一以下。即使是在那幾個(gè)危險(xiǎn)時(shí)段,飛船或航天員與空間碎片碰撞的概率也在萬分之一以下。
事實(shí)證明,“神七”載人航天飛行中無論是空間天氣還是空間碎片均未對航天飛行構(gòu)成危險(xiǎn)。這應(yīng)歸功于中國科學(xué)院空間環(huán)境研究預(yù)報(bào)中心的辛勤努力和正確預(yù)報(bào)。
穿在身上的“飛船”
航天員能否成功出艙行走,艙外航天服最為關(guān)鍵。我國研制成功的用于艙外活動(dòng)的航天服取名叫“飛天”,重120千克,可靠系數(shù)0.997,可以支持4個(gè)小時(shí)的艙外活動(dòng)。它最高能達(dá)到2米,軀干像盔甲,四肢像面包,還背一個(gè)1.3米的大背包。服裝通體純白,從上到下依次是頭盔、上肢、軀干、下肢、壓力手套、靴子。衣服從內(nèi)到外分為6層(舒適層、備份氣密層、主氣密層、限制層、隔熱層和外防護(hù)層)。服裝的四肢裝有調(diào)節(jié)帶,用以調(diào)節(jié)上臂、小臂和下肢的長度,適合身高1.60~1.80米的航天員等人穿用。壁厚僅1.5毫米的鋁合金軀干外殼上裝有各種儀器:電控臺(tái)、氣液控制臺(tái)、氣液組合插座、應(yīng)急供氧管、電臍帶等??梢哉f,艙外航天服就是一個(gè)穿在身上的小型飛船。
“飛天”是我國研制的第一代艙外航天服,已接近國際水平,具有獨(dú)有的特點(diǎn):在關(guān)節(jié)上巧妙地利用了仿生結(jié)構(gòu)。在電控系統(tǒng)上,全部采用數(shù)字信號(hào)處理,顯示屏則采用國際上最先進(jìn)的OLED技術(shù),更能耐受高低溫,也更薄、更省電、屏幕更大。艙外服是門大學(xué)問,穿起來還有許多條條框框,非?!奥闊?。整個(gè)穿艙外服的過程竟長達(dá)15小時(shí),即使是“艙外服啟封”這一環(huán)節(jié)就需數(shù)十個(gè)步驟。因此,操作艙外航天服被列為航天員訓(xùn)練的一項(xiàng)主要內(nèi)容。那么,怎樣才算“穿好”了航天服?大致包括這樣一些步驟:首先啟封,然后把各部分組合成一件完整的艙外服,再把凈化器、氧氣瓶、電池、無線電遙測裝置等裝入航天服。這是極其細(xì)致而又累人的活??上У氖?,這件價(jià)值3000萬人民幣的國產(chǎn)艙外服連同俄羅斯產(chǎn)的艙外服,在“神七”飛行結(jié)束后,由于體積、重量的限制,只有它們的手套隨返回艙帶回到地面,其他各部分只能留在太空中。
歷史性的一步
浩瀚的太空豁然在眼前拉開:像從水中慢慢上浮的潛水員一樣,中國航天員頭先腳后,出現(xiàn)在太空之中。通過架設(shè)在飛船艙外的攝像機(jī),人們可以清晰地看到翟志剛邁入太空這一歷史性一步!太空中的翟志剛與其說是在“行走”,還不如說在“飄移”,用兩只手交替抓著飛船艙外的扶手,支持身體,緩緩移動(dòng)、轉(zhuǎn)身、飄移、再轉(zhuǎn)身、再飄移……開始了他的也是中華民族在太空的浪漫舞步!中國人的第一次太空行走共進(jìn)行了19分35秒。期間,翟志剛與飛船一起飛過了9165千米。
這歷史性的一步,所顯示的是中國改革開放積蓄的雄厚實(shí)力,所展示的是中華民族走向偉大復(fù)興的精神風(fēng)貌,把中華民族的自信、自豪、自強(qiáng)托舉到一個(gè)嶄新的高度。
“神七”之后
根據(jù)中國載人航天工程新聞發(fā)言人透露,在“神七”飛行任務(wù)之后,中國將繼續(xù)在載人航天和空間技術(shù)方面尋求突破。
據(jù)報(bào)道,我國將在2010年至2015年間發(fā)射“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器和“天宮二號(hào)”、“天宮三號(hào)”兩個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室,還將分別發(fā)射兩艘無人飛船(“神八”、“神九”)進(jìn)行無人對接試驗(yàn),發(fā)射多艘載人飛船進(jìn)行載人對接試驗(yàn)和載人駐留試驗(yàn)(包括“神十”)?!吧癜恕睂⒂袃蓚€(gè)重要使命,一是突破空間交會(huì)對接技術(shù),二是實(shí)現(xiàn)載人運(yùn)輸飛船定型(即“神舟”號(hào)飛船定型),使它成為我國空間站至地球的天地往返運(yùn)輸工具,也能為其他國家的空間站提供人員和貨物的天地運(yùn)輸服務(wù)??紤]到航天員的安全,首次試驗(yàn)太空交會(huì)對接,一般不會(huì)考慮上人(連動(dòng)物也不上),因此,“神八”、“神九”是實(shí)施不載人的空間交會(huì)對接飛行。而“神十”將實(shí)施載人航天飛行,完成交會(huì)對接任務(wù)。
為交會(huì)對接提供目標(biāo)的目標(biāo)飛行器正在研制,預(yù)計(jì)2011年左右發(fā)射升空,與“神八”無人飛船進(jìn)行對接,屆時(shí)一場無人值守的“天宮”碰“神舟”太空大戲,將在茫茫宇宙中上演。
在進(jìn)行交會(huì)對接試驗(yàn)后,初步計(jì)劃在2020年左右建成載人空間站,據(jù)“神舟”飛船總設(shè)計(jì)師戚發(fā)韌介紹,它可能包括一個(gè)核心艙、一架貨運(yùn)飛船、一架載人飛船和兩個(gè)用于實(shí)驗(yàn)等功能的其他艙,總重100噸以下,解決有較大規(guī)模的長期有人照料的空間應(yīng)用問題。
至于何時(shí)載人登月,中國載人航天工程新聞發(fā)言人明確表示,作為一個(gè)戰(zhàn)略性的高科技領(lǐng)域,中國必須要在載人登月領(lǐng)域有所作為,在載人航天工程前期技術(shù)積累和國家有關(guān)航天工程的成果基礎(chǔ)上,適時(shí)地啟動(dòng)載人登月關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)非常必要。但何時(shí)實(shí)施這項(xiàng)工程,還將組織專家進(jìn)行進(jìn)一步的充分論證。
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釋放伴飛小衛(wèi)星
“神七”搭載的伴飛小衛(wèi)星于北京時(shí)間9月27日19時(shí)24分成功釋放。這是我國首次在航天器上開展微小衛(wèi)星伴隨飛行試驗(yàn),也是此次“神七”載人飛行的一大亮點(diǎn)。該小衛(wèi)星系獨(dú)立衛(wèi)星,有自己的通信和動(dòng)力系統(tǒng),飛行能量靠的是貼裝在全身的太陽能電池板,可自給自足,不需要“神七”“分心分力”。有意思的是,小衛(wèi)星的釋放并不是我們想象中的靠出艙航天員隨手釋放的,而是由航天員根據(jù)地面指令按動(dòng)按鈕,小衛(wèi)星自動(dòng)彈出飛船。同時(shí),小衛(wèi)星的飛行也不是我們想象中的完全貼緊“神七”,釋放時(shí)的推力讓它與“神七”保持幾十千米的距離。此后,可按事先設(shè)定的獨(dú)立軌道,以適當(dāng)?shù)膴A角(15°)與“神七”交叉共舞?!鞍樾恰敝丶s40千克,全部載荷不足10千克,具有測控、通信、照相、熱控、自主導(dǎo)航定位等功能。它的使命之一是用CCD成像立體相機(jī)近距離、多角度地給“神七”飛船照相,這些照片會(huì)成為我國首次紀(jì)錄外太空航天器運(yùn)行的畫面。
三級(jí)隔離
航天員在平時(shí)處于“三級(jí)隔離”:不能去電影院等公共場所。從進(jìn)入梯隊(duì),也就是發(fā)射前50天左右,梯隊(duì)航天員就進(jìn)入了“二級(jí)隔離”:可以回家,但家人要接受健康監(jiān)控,航天員身邊所有的工作人員都要進(jìn)行體檢,身體合格持健康證才能上崗。到了發(fā)射前14天,航天員進(jìn)入“一級(jí)隔離”狀態(tài):工作人員要在航天員家里進(jìn)行全面消毒,家人和航天員在這期間都不能外出,家里也不能接待來客,食品和生活用品由工作人員統(tǒng)一購買;家庭所有成員每天都要檢測體溫,工作人員也要接受隔離和監(jiān)控,任何人必須距航天員2米之外,即使是航天員乘坐的車輛,也都要進(jìn)行消毒。