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神舟天路

2017-11-07 11:28蘭寧遠
神劍 2017年5期
關鍵詞:天宮神舟航天員

蘭寧遠

時光進入2017年,我國空間科學實驗的重大戰(zhàn)略工程——載人航天工程已啟動整整25周年。從航天員首次飛向太空,到第一次太空漫步;從神舟、天宮實現(xiàn)“太空之吻”,到女航天員的首次出征;從航天員的太空授課到太空33天的全新征程,回望神舟飛天的壯麗航程,中國航天人在邁向建設航天強國的征途上,走出了一條“自主創(chuàng)新,重點跨越,支撐發(fā)展,引領未來”的飛天之路……

神舟從東方啟航

自古以來,浩瀚宇宙,璀璨星河;嫦娥奔月,吳剛折桂;牛郎鵲橋會織女,敦煌伎樂舞天宮……數(shù)不盡的神話傳說寄托著炎黃子孫對飛天的夢想和遐思。千百年來,雖然人類時時刻刻都在受著地球引力的束縛,但卻從來沒有停止對飛天的探索。

當人類文明進入20世紀,世界上的一些大國將探索太空奧秘、尋找能夠利用的空間資源的目光瞄準了距離地球300—500公里之遙的太空,這里具有高真空、高溫差、微重力、超潔凈等獨特環(huán)境。在這個軌道高度上運行的載人航天器可以進行地球環(huán)境與資源探測、開展生命科學和空間醫(yī)學實驗、進行衛(wèi)星釋放等太空活動。

20世紀50年代,剛剛從戰(zhàn)火中走出來的中國人從過去百年的屈辱史中深刻地體會到落后就要挨打的道理,也把目光瞄準了正在飛速發(fā)展的航天技術。面對新的國際局勢和高技術發(fā)展的迅猛勢頭,1956年春,在周恩來總理的主持下,國務院成立了科學技術規(guī)劃委員會,組織全國600多名科學技術人員歷時半年,研究制定了《1956—1967年科學技術發(fā)展遠景規(guī)劃綱要》,明確提出,在航天技術方面要發(fā)展噴氣和火箭技術。

1956年10月8日,中國第一個導彈研究機構(gòu)——國防部第五研究院成立,剛剛歸國不久的科學家錢學森被任命為首任院長。這一天,是中國火箭導彈事業(yè)的奠基日,也是這一天,中國的航天事業(yè)在一窮二白中邁出第一步。

1957年10月4 日,蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星成功發(fā)射。毛澤東主席在第二年5月召開的黨的八大二次會議上,發(fā)出了“我們也要搞人造衛(wèi)星”的號召,重新喚起中華兒女的千年飛天夢想。中國航天人憑著“可上九天攬月”的雄心壯志,開始探索我國載人航天事業(yè)的發(fā)展路途。同年,在中國西北部的內(nèi)蒙古巴丹吉林沙漠開始破土動工建設航天發(fā)射場。1966年5月,一項“以科學實驗衛(wèi)星作為開始和打基礎,以測地衛(wèi)星特別是返回式衛(wèi)星為重點,在此基礎上發(fā)展載人飛船”的規(guī)劃設想開始實施。在當時沒有運載工具的情況下,規(guī)劃先從探空火箭開始。這年7月15日清晨,中國第一枚生物試驗火箭搭載著一只名叫“小豹”的小狗發(fā)射升空并安然返回。7月28日,我國又成功發(fā)射了第二枚生物試驗火箭,箭頭生物艙完整無損地回收,隨艙搭載的小狗“珊珊”與白鼠等小動物均平安返回地面。

1970年4月24日,隨著“東方紅一號”的發(fā)射成功,我國成為世界上第五個獨立研制和發(fā)射人造地球衛(wèi)星的國家,開始了探索外層空間的新紀元。錢學森向中央建議:發(fā)展載人航天事業(yè)。毛澤東在國防部五院和空軍聯(lián)合起草的“上馬宇航工業(yè)”的報告上批示“同意”,隨即著手載人飛船的研制工作。5月,中央軍委下達選拔航天員的任務,從空軍殲擊機優(yōu)秀飛行員中選拔出了20名預備航天員,集中生活、訓練,計劃在1973年底發(fā)射第一艘載人飛船,命名為“曙光一號”。雖然“曙光一號”計劃點燃了航天人繼“兩彈一星”后的熱情,然而,處在動蕩時期的中國,無論是經(jīng)濟能力、工業(yè)基礎,還是設計、制造工藝,特別是航天發(fā)射、測控水平,遠不具備開展這一龐大系統(tǒng)工程的條件。“曙光一號”計劃最終只停留在了一個兩艙式全尺寸的飛船模型上,但航天科技工作者探索太空的腳步并沒有因此停止,依然在一步一個腳印地穩(wěn)步推進。1975年11月26日,我國第一顆返回式遙感衛(wèi)星由“長征二號”火箭發(fā)射入軌,繞地球飛行3天47圈后成功回收,這是我國進行的首次衛(wèi)星返回技術試驗。

1979年,中國改革開放的總設計師鄧小平赴美國訪問時,特意參觀了美國航天博物館,他坐在美國的月球車上,清楚地看到了自己與世界的差距。他意識到,60年代,沒有原子彈、導彈,在世界上說話就不算數(shù);70年代,沒有人造衛(wèi)星說話也沒有分量;80年代以后,航天成為世界各國高科技發(fā)展的主流之一,中國作為一個有著飛天傳奇的文明古國、一個正在崛起的航天大國,沒有理由缺席。

在這個科學的春天里,中國航天人瞄準國際水平再一次邁開了向宇宙進軍的步伐。1980年5月1日,我國第一支遠洋航天測量船隊起錨遠航;5月18日,我國研制的第一枚洲際運載火箭飛向太平洋;1984年4 月8日,長征三號火箭將我國第一顆試驗通信衛(wèi)星“東方紅二號”送入赤道上空……

與此同時,席卷全球的高科技競爭拉開了帷幕。美國為促進科技和經(jīng)濟的全面振興實施“星球大戰(zhàn)計劃”;歐洲各國為發(fā)展未來高技術進步聯(lián)合實施“尤里卡計劃”;蘇聯(lián)隨即也提出了自己的高科技發(fā)展綱要。面對這場迅猛的科技革命浪潮,鄧小平指出,中國必須在高技術領域有一席之地。

1986年3月,一封攸關我國高技術發(fā)展的來信呈到了鄧小平面前,王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允四位科學家聯(lián)名提出了《關于跟蹤研究外國戰(zhàn)略性高技術發(fā)展的建議》。他們說,真正的高技術是花錢買不來的,建議國家制定“高新技術發(fā)展規(guī)劃”,集中現(xiàn)有的科研實力出成果,同時培養(yǎng)新一代高技術人才。兩天后,鄧小平在這封信上做出批示:“此事宜速作決斷,不可拖延。”8個月后,中共中央、國務院批準了一項具有深遠意義的重大決策——《國家高技術研究發(fā)展計劃綱要》,也就是著名的“863計劃”。航天技術列入七大領域之中,兩大主題項目都與載人航天緊密相關:大型運載火箭及天地往返運輸系統(tǒng)、載人空間站系統(tǒng)及其應用。

1987年,“863計劃”正式啟動實施,中國的航天事業(yè)開始進入加速期。載人航天工程作為“863計劃”的重點發(fā)展項目,開始進行技術經(jīng)濟可行性論證。當時的國防科工委組織成立了由屠善澄、任新民等航天科學家組成“航天技術專家委員會”和兩個下屬主題項目專家組,負責研究載人航天技術的發(fā)展途徑和總體方案。原國防科工委主任、中國載人航天工程首任總指揮丁衡高院士回憶說:“863計劃”整體來說是一個探索性的項目,載人航天對我們來說也是探索性的,怎么起步是很重要的問題。所以就提出來了概念研究。概念研究搞了4年,從總體上到各個分系統(tǒng)都搞得比較細,使得可行性論證和立項論證僅僅用了半年的時間就完成了。后來,在概念研究的基礎上,確定了整個載人航天工程的技術途徑。endprint

專家們在深入航天領域的各大系統(tǒng)中考察時,欣喜地看到,我國獨立自主研制的11 種不同型號的長征系列運載火箭已走向了世界;長征二號E 捆綁式大推力火箭將近地軌道的運載能力提升到了8噸。同時,還掌握了返回式衛(wèi)星的制造和回收技術;建成了酒泉、西昌、太原三個航天器發(fā)射場;航天測控網(wǎng)也已初具規(guī)模。當時的中國已成為世界上第五個能獨立發(fā)射衛(wèi)星特別是地球靜止軌道衛(wèi)星、第三個能回收衛(wèi)星、第四個掌握了一箭多星技術的國家,積累了數(shù)十次成功發(fā)射的經(jīng)驗。更重要的是綜合國力和技術水平較20年前有了長足的發(fā)展,已具備啟動載人航天工程的基礎??疾旖Y(jié)束,專家委員會得出的結(jié)論是:時機成熟,條件具備,載人航天工程可以“立項”。

專家們結(jié)合國際研制載人航天器的情況,篩選出空天飛機、火箭航天飛機、小型航天飛機、可部分重復使用的小型航天飛機、多用途載人飛船等5個技術途徑方案。當時,國際航天界應用較多的是載人飛船和航天飛機方案。專家們對這兩種方案爭論了數(shù)年,并逐漸傾向于采用航天飛機方案,擬報中央。報告呈送到錢學森的案頭。時年78歲的錢學森曾親歷了中國探空火箭的研制并領導了“曙光一號”方案的制定,他通過對當時國情、國力進行綜合集成分析,經(jīng)過深思熟慮后,在給中央的報告上慎重地加上了一句話:“應將飛船方案也報中央”。錢學森的建議得到了專家們的重視。中國工程院院士王永志是中國載人航天工程的首任總設計師,他回憶說:載人航天工程需要巨大的投資,我們不盲目追隨國外先進的國家,完全根據(jù)自己的獨立思考和實際需要,結(jié)合我們的國情,有重點地發(fā)展、跨越式地趕超。最終,錢學森的建議得到中央的采納,從而結(jié)束了載人航天的技術途徑之爭,推動了載人航天工程的決策實施。

1991年,聯(lián)合論證組完成了《載人飛船工程實施方案》,并提出《關于我國載人飛船工程立項的建議》:航天飛機造價昂貴、技術復雜,中國還不具備生產(chǎn)的技術條件,中國的載人航天工程應從飛船起步,最終建成空間工程大系統(tǒng)。6月,時任國務院總理、中央專門委員會主任的李鵬主持中央專委會議,決定“從飛船起步,立即發(fā)展我國載人航天技術”。會后,當時的國防科工委和航空航天部迅速成立載人航天工程領導小組,由時任國防科工委主任的丁衡高出任主任。

1992年是“國際空間年”,也值得中國航天人永久銘記。這一年,中央專委第七次會議決定由原國防科工委組織開展載人航天工程研制,并做出了分“三步走”的發(fā)展規(guī)劃:

第一步,發(fā)射載人飛船,建成初步配套的試驗性載人飛船工程,開展空間應用實驗;第二步,突破航天員出艙活動技術、空間飛行器的交會對接技術,發(fā)射空間實驗室,解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應用問題;第三步,建造空間站,解決有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間應用問題。

這次會議結(jié)束時,李鵬總理請參加會議的每一位同志都在會后形成的《會議紀要》上簽名。李鵬說,此事要向中央政治局常委匯報,在座的每個人都要負責任,立軍令狀。

9月21日,江澤民總書記主持召開中央政治局常委會議,認真總結(jié)和分析了當前國際航天事業(yè)以及我國航天事業(yè)的現(xiàn)狀,討論通過了中央專委提交的《國防科工委關于開展我國載人飛船工程研制的請示》,批準了“三步走”的戰(zhàn)略藍圖。江澤民說,我們今天就做決定,要像當年抓“兩彈一星”那樣去抓載人航天工程,要堅持不懈地、鍥而不舍地把載人航天工程搞上去。這一天,我國歷史上規(guī)模最大、系統(tǒng)組成最復雜、技術難度最高、協(xié)調(diào)面最廣的國家重大工程——載人航天工程正式啟動。

載人航天工程立項時由工程總體和七大系統(tǒng)組成,分別是:航天員系統(tǒng)、空間應用系統(tǒng)、載人飛船系統(tǒng)、長征二號F運載火箭系統(tǒng)、酒泉發(fā)射場系統(tǒng)、測控通信系統(tǒng)和著陸場系統(tǒng),各系統(tǒng)分別建立了行政和技術兩條指揮線和總指揮、總設計師聯(lián)席會議制度??紤]到工程總體與各系統(tǒng)之間關系密切,且工程耗資較大、研制進度較緊的特點,經(jīng)國務院和中央軍委批準,專門成立了中國載人航天工程辦公室,作為統(tǒng)一管理載人航天工程的專門機構(gòu),對工程實施專項管理。

1994年 10月28日,北京航天城在北京北郊唐家?guī)X開工奠基??臻g技術研制試驗中心、航天員培訓中心、指揮控制中心等多家航天機構(gòu)在這里集中建設,各大系統(tǒng)的設計和研制工作也同時全面展開。中華民族的飛天夢想化作國家的發(fā)展戰(zhàn)略,開始了實實在在的行動。

實現(xiàn)載人航天飛行,勢必要面對飛天路上的重重挑戰(zhàn),運載火箭要確保把飛船安全送入軌道;載人飛船要保證穩(wěn)定的在軌運行,提供滿足人類生存的艙內(nèi)環(huán)境,安全地將人送回地面。這些要求遠比人造衛(wèi)星難得多也復雜得多,而且,國外對中國實行嚴格的技術封鎖。中國航天人面臨著巨大的挑戰(zhàn)。如何攻克這些難題?中央明確要求,我們起步雖晚,但起點要高,要從總體上體現(xiàn)中國特色和技術進步。

“保證航天員的安全”是載人航天工程始終堅持的首要原則,其核心問題是要確保航天員的安全。用最可靠的火箭,將航天員安全地送入太空,是運載火箭系統(tǒng)研制者的鄭重諾言。接到研制載人火箭的任務后,運載火箭系統(tǒng)原總設計師、中國科學院院士劉竹生感到壓力重重:一般的運載火箭,對安全性要求不是很高,可是用于載人運載的火箭,就必須在安全性和可靠性方面有極高的要求。為此,火箭系統(tǒng)在長征2E捆綁式火箭的基礎上進行改進,提出了載人運輸火箭安全性指標要求必須達到0.997,并將可靠性指標提高到了0.97。這一標準之高在中國航天史上是空前的,世界上也只有個別型號運載火箭能達到。根據(jù)這個目標,運載火箭系統(tǒng)原總指揮、中國工程院院士黃春平提出了一個創(chuàng)新的方案:火箭系統(tǒng)增加兩個系統(tǒng),一個是故障檢測系統(tǒng),一個是逃逸系統(tǒng)。這兩個系統(tǒng)可以在火箭待發(fā)段和上升段出現(xiàn)故障時,自行檢測、診斷,自動發(fā)出信號,逃逸救生系統(tǒng)能迅速實施自動逃逸或地面控制逃逸,確保航天員的生命安全。新的運載火箭研制成功后,被命名為“長征二號F”,這枚火箭的起飛重量為480噸,可將8.5噸的有效載荷送入近地軌道,是我國目前可靠性最高的運載火箭。endprint

載人飛船是整個工程的核心部分,也是難度最大、安全性和可靠性要求最高的系統(tǒng)。載人飛船系統(tǒng)原總指揮、總設計師、中國工程院院士戚發(fā)軔接到任務時說:飛船方案一開始就要把功能設計全,使它成為標準的定型天地往返運輸工具。戚發(fā)軔把設計目標瞄準了世界上最為先進的第三代飛船——蘇聯(lián)的“聯(lián)盟TM號”,采用具有中國特色的三艙一段方案,即由返回艙、軌道艙、推進艙和附加段構(gòu)成,具有起點高、具備留軌利用能力等特點。在戚發(fā)軔等的帶領下,研制人員在短短幾年時間內(nèi),先后攻克飛船三艙的分離解鎖、調(diào)姿制動、升力控制、防熱、回收等五項關鍵技術,完成各種復雜的大型地面試驗。飛船的主要分系統(tǒng)——結(jié)構(gòu)與機構(gòu)、制導、導航和控制、數(shù)據(jù)管理、推進、熱控、無線電測控、電源、返回著陸、環(huán)境控制與生命保障、儀表照明、應急救生系統(tǒng)等技術也相繼取得了一系列創(chuàng)新成果。1996年,飛船全系統(tǒng)的電氣設備開始桌面聯(lián)試,經(jīng)過5個月的測試獲得成功,證明了飛船電氣系統(tǒng)方案的正確性,飛船進入初樣研制階段。

經(jīng)過5年的艱苦創(chuàng)業(yè),1997年到來的時候,運載火箭、發(fā)射場、著陸場、測控網(wǎng),這幾個系統(tǒng)都已經(jīng)具備了執(zhí)行發(fā)射無人飛船的能力。但是,上天的飛船還在研制階段,沒有生產(chǎn)出來。12月,時任載人航天工程副總指揮的沈榮駿來到承擔飛船發(fā)動機研制任務的上海航天局考察。此行的目的是為了能如期完成“爭八保九”的目標?!盃幇吮>拧敝傅氖?,第一艘飛船要爭取1998年、確保1999年首飛。然而,飛船其他產(chǎn)品可以由初樣產(chǎn)品改制,發(fā)動機產(chǎn)品卻必須是正樣狀態(tài),才能確保飛行任務成功。發(fā)動機產(chǎn)品主要是新研類型,可靠性試驗子樣還很少,正樣研制任務重、時間緊,發(fā)動機產(chǎn)品研制成了整個工程的短線。上海航天局領導表示,“爭八保九”是我們對中央的承諾,一定全力以赴,保證完成任務。

中國航天人做到了,1998年到來的時候,飛船和火箭如期豎立在發(fā)射臺上——

1998年1月9日,工程總指揮、總師聯(lián)席會議決定:在1999年利用長征二號F運載火箭首次飛行試驗的機會,發(fā)射一艘試驗飛船,重點考核火箭的可靠性和飛船的艙段分離、返回控制等關鍵技術。

1998年5月,載人航天工程第一次在剛剛落成的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射場完成了合練,全面檢驗了火箭、飛船、發(fā)射場各系統(tǒng)之間的匹配性和協(xié)調(diào)性;7月,飛船參加整流罩橫向解鎖試驗獲得成功;10月,至關重要的模擬真實飛行程序的運載火箭—飛船的零高度逃逸救生飛行試驗程序取得成功,逃逸救生技術獲得突破。

當?shù)弥覈d人航天工程前期工作連獲喜訊時,江澤民同志親筆為正在制造的第一艘試驗飛船題名“神舟”。

1999年,舉國歡慶國慶50周年和澳門回歸的喜慶日子里,在中國西北大漠深處,秘而不宣的中國載人航天工程正悄悄準備著首次奔向太空的騰飛。11月20日,成千上萬的人們在戈壁黎明的寒風中興奮地等待著,翹首以望一座全新的巍然屹立的發(fā)射塔架。6時30分,隨著發(fā)射指揮員“點火”命令的下達,大地震顫,烈焰噴騰,長征二號F 火箭托舉著中國人自主研制的神舟一號無人飛船沖上云天……

中國人來到太空了

20世紀90年代,一顆外國衛(wèi)星在太空中發(fā)現(xiàn),中國西北荒漠,一座全新的、體量巨大的鋼鐵結(jié)構(gòu)正悄然豎立,與之相距1500米的,是一棟藍白相間的單層建筑。國外航天界猜測中國正在進行一項重大的太空計劃。

衛(wèi)星上的那片建筑就是中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射場。作為中國的航天第一港,我國第一枚導彈在這里發(fā)射,第一顆衛(wèi)星在這里上天,第一枚洲際運載火箭從這里飛向太平洋,積累了豐富的實踐經(jīng)驗和雄厚的技術基礎,擁有完善的測量、控制、通信、氣象、計量、鐵路運輸、發(fā)供電設施設備,可完成多種軌道衛(wèi)星的測試發(fā)射任務,具有良好的載人航天發(fā)射試驗基礎。同時,中心處于戈壁平原地帶,人煙稀少,地勢平坦,視野開闊,氣象條件優(yōu)越,對跟蹤測量的限制小,發(fā)射前后航天員應急救生條件極好,年可發(fā)射時間長達300多天,有利于發(fā)射場各項設施的建設。1994年7 月3日,載人航天發(fā)射場在大漠深處奠基??傃b備部原副部長、發(fā)射場系統(tǒng)原總指揮李元正中將參與了發(fā)射場的早期論證和建設,他回憶說:我們的建設思路非常明確,載人航天發(fā)射場一定要趕上世界同類發(fā)射場的技術水平,一定要采用世界上最先進的技術體制和技術方案,來確保我們國家載人航天發(fā)射的安全可靠。

1998年建成的中國載人航天發(fā)射場采用的是當時具有國際先進水平的“三垂一遠”發(fā)射模式。“三垂一遠”指的是:垂直組裝、垂直測試、垂直整體運輸和遠距離測試發(fā)射控制?!叭挂贿h”發(fā)射模式最大限度地減少了技術狀態(tài)的變化,大幅度提高了載人發(fā)射的安全性和可靠性,具備短時間內(nèi)連續(xù)發(fā)射的能力,同時滿足未來空間站應急救援發(fā)射的需求。

隨著中國神舟第一次的壯美升空,各大系統(tǒng)迎來了首次全方位的重大考驗。

浩瀚蒼穹,神舟飛船穿行其間,會受到空間各種干擾,為了保證飛船及軌道艙的正常工作,并確保飛船順利返回,必須通過由飛行控制中心、地面測控站、海上測控站和中繼衛(wèi)星構(gòu)成的天地一體化的測控管理體系來對飛船軌道進行實時跟蹤和控制。如果把飛船比作風箏,測控系統(tǒng)的專家就是手握風箏的人,測控通信鏈路就是那根至關重要的線。而20世紀80年代建成的中國航天測控網(wǎng),卻只能完成測控衛(wèi)星的任務,無法滿足載人航天工程高精度、大容量的數(shù)據(jù)傳送和大覆蓋面的要求,必須采用新的技術手段,并擴大和完善全球布站。曾擔任測控通信系統(tǒng)總指揮的董德義回憶說:天地通信是一大考驗,各種數(shù)據(jù)、調(diào)度指令、語音和視頻通話等信息,在千里之遙的天地間傳輸,是復雜的系統(tǒng)工程,任何節(jié)點發(fā)生錯漏,都會導致無法挽回的后果。工程立項后,我國自主研發(fā)了集遙測遙控、測距測速和話音圖像傳輸?shù)裙δ苡谝惑w的S頻段統(tǒng)一測控系統(tǒng),新建了青島測控站和兩個國外測控站。形成了由北京、西安、東風三個中心和遍布國內(nèi)外的測控站、船組成的載人航天測控網(wǎng),不論是測控覆蓋率還是測控精度都實現(xiàn)了大幅躍升。經(jīng)過這些重要的技術補充,陸、?;鶞y控網(wǎng)建設更加完善,可以覆蓋整個中國和世界三大洋。endprint

神舟一號飛船在軌運行期間,地面測控系統(tǒng)和分布于公海的4艘遠望號測量船對其進行了跟蹤與測控,成功進行了一系列科學試驗。11月20日18時,當神舟一號第14次飛臨南大西洋海域上空時,正在這里待命的遠望三號測量船準確地發(fā)出了返回指令。隨后,飛船建立返回姿態(tài),制動發(fā)動機點火,從太空開始返回。

工程立項之初,在中國 960 萬平方公里的疆域中,要找到一塊既能夠滿足著陸條件,又符合飛船軌道要求的區(qū)域并不簡單。著陸場系統(tǒng)的技術人員對河南、內(nèi)蒙古、遼寧等所有理論上適宜飛船著陸的地方,經(jīng)過6次大規(guī)模的實地勘察,最終將主著陸場定在了地勢寬闊、平坦的內(nèi)蒙古自治區(qū)中部的四子王旗阿木古郎草原,副著陸場選在了內(nèi)蒙古阿拉善盟額濟納旗的中南部地區(qū),恰好處在飛船返回艙返回主著陸場的途中,如果主著陸場的氣象條件不好,可選擇在這里降落。

神舟一號飛船在太空中飛行21個小時后,于1999年11月21日凌晨3時41分順利降落在預定主著陸場。我國自主研發(fā)的“救生回收地理信息電子顯示系統(tǒng)”,首次實現(xiàn)了搜救現(xiàn)場方位態(tài)勢的三維實時顯示,極大地方便了指揮通信,提高了搜救效率,一個具有中國特色、配套齊全、適應載人航天高安全、高可靠性要求的載人航天著陸場系統(tǒng)已經(jīng)建成。

神舟一號任務的圓滿成功,標志著我國載人航天技術獲得了重大突破。但神舟一號還不是一艘正樣飛船,只是一艘處于初級技術狀態(tài)的電性船。飛船所有分系統(tǒng)設計的正確性、合理性、協(xié)調(diào)性和可靠性,以及飛船與其他大系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性和可靠性,都有待于在神舟二號上得到進一步驗證。

神舟一號成功后,科研人員將飛船變軌列為重大技術攻關項目。他們將原定飛船第14圈返回時變軌的設計方案,在神舟二號任務中提前到第5圈,同時加上了回歸軌道的設計,這樣可以讓飛船每天都有返回著陸場的機會。此外,飛船還增加了由航天員控制的手動應急程序,大大提高了返回的安全性。

2001年1月10日凌晨1時,神舟二號發(fā)射升空。這是我國第一艘正式用于太空試驗、功能基本齊全的無人飛船,自主飛行7天,繞地球108圈,變軌程序在飛船運行到第5圈時啟動,并獲得了成功。神舟二號檢驗了各系統(tǒng)的工作性能,儀表照明、應急救生、乘員和有效載荷等分系統(tǒng)工作在這次任務中全面展開,并重點考核了環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)的功能,進一步檢驗了飛船系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。神舟二號任務中最引人關注的應該說是“模擬人”了。身著白色航天服和透明頭盔的形體假人,安然坐在座椅上,這套由人體代謝模擬裝置、擬人生理信號設備以及形體假人組成的擬人載荷系統(tǒng),能模擬航天員在太空生活時的多種重要參數(shù),如脈搏、心跳、體溫、血壓、飲食等與真人一樣的生理信號并傳回地面,隨時接受地面指揮中心的監(jiān)控,地面醫(yī)監(jiān)人員可以通過監(jiān)測這些生理信息來判斷航天員的健康狀況,從而保證在真正載人飛行時能對航天員的生理信號進行正確的采集、處理和傳輸。

神舟二號飛行試驗對載人航天工程各系統(tǒng)從發(fā)射到運行、返回、留軌的全過程進行了全面的考核和檢驗,獲取了大量試驗數(shù)據(jù),于2001年1月16日19時22分返回地面。之后,神舟二號的軌道艙進行了留軌運行,在軌工作的半年時間里,成功進行了微重力環(huán)境下的空間生命科學、空間材料、空間天文、空間物理等四大科學領域的空間應用試驗。

2001年9月30日,神舟三號飛船運抵發(fā)射場。這是一艘經(jīng)過改進的正樣飛船,技術狀態(tài)與載人飛船基本一致。在發(fā)射前進行的技術測試剛進行到第三天,工作人員忽然發(fā)現(xiàn)飛船的穿艙插頭有一個連接點出現(xiàn)不導通問題。盡管這只是所有同類插頭2000多個接點中的一個,而且所有使用這個插頭的信號都是雙點雙線連接,未必會導致任務失敗,但考慮到神舟三號飛船要嚴格考核飛船的載人性能,專家們建議拆換飛船內(nèi)所有同類插頭,重新生產(chǎn)。但飛船一共使用了77個插座,共有1500多點,如果全部重新設計、重新投產(chǎn),飛船的發(fā)射至少需要推遲3個月時間。當時來自各地的實驗隊已經(jīng)進入發(fā)射場,撤場勢必會造成巨大的經(jīng)濟損失和發(fā)射時間的延誤,而按照原計劃,江澤民同志是要親臨發(fā)射場坐鎮(zhèn)指揮的。工程總體的壓力很大,一時難以下決心,指揮部專門向中央做了匯報。中央軍委原副主席、總裝備部原部長、時任中國載人航天工程總指揮的曹剛川上將回憶說:正在這個時候,江主席聞訊打來電話,說你們一定要保證產(chǎn)品質(zhì)量,什么時間能發(fā)射,就定在什么時間,不要按我計劃去的時間。這使我們很受感動,對工程給予很大的支持。中央領導的指示及時地解除了大家的思想負擔,指揮部最終決定推遲發(fā)射。

“歸零”是中國航天人創(chuàng)造的一個名詞。在載人航天工程的管理規(guī)定中,這個可以簡單解釋為“從頭開始查找故障原因”的詞語被進一步細化為5個步驟:定位準確、機理清楚、故障復現(xiàn)、措施有效、舉一反三。

出現(xiàn)故障的穿艙插頭拿回北京“歸零”,結(jié)果發(fā)現(xiàn)插座設計存在根本性缺陷,是批次性問題。針對查出的問題,載人航天工程各大系統(tǒng)展開了一場翻箱倒柜式的“質(zhì)量歸零戰(zhàn)”。中國空間技術研究院在這次“歸零”中,還發(fā)現(xiàn)正在生產(chǎn)的用于首次載人航天飛行的神舟五號飛船返回艙殼體也存在錯焊缺陷,研究院沒有去修修補補,而是將這個返回艙殼體作為警示鐘放在廠房里。這件事極大地教育了全體參試隊伍。當時正擔任中國空間技術研究院院長、載人飛船系統(tǒng)總指揮的袁家軍回憶起當時的情景時說:通過這件事,我們把“嚴、慎、細、實”的作風貫穿到后來飛船系統(tǒng)的研制生產(chǎn)過程中,無論受到怎樣的挫折,但為了航天員的安全,再大的壓力也要承受。

三個月后,一批經(jīng)過重新設計、生產(chǎn)的神舟三號飛船專用插座在北京通過專家組鑒定驗收后,運抵發(fā)射場。

2002年3月25日,江澤民同志親臨發(fā)射場指導并觀看神舟三號發(fā)射,他說:神舟三號發(fā)射成功,舉國振奮,大長了中國人民和中華民族的志氣。這次任務之前,江澤民還為長征二號F運載火箭親筆題名“神箭”。

神舟三號任務期間,工程各系統(tǒng)在全狀態(tài)下參加任務,逃逸與應急救生功能首次全面啟用,火箭控制系統(tǒng)首次實現(xiàn)了控制系統(tǒng)冗余,同時,還增加了火箭上升段偏航機動、納米比亞測控站、遠望4號船上行遙控、飛船軌道艙偏航試驗等內(nèi)容。神舟三號在太空繞地球飛行107圈后開始返回,著陸場系統(tǒng)獲取了飛船黑障前后返回艙測量數(shù)據(jù),完成了遙測接收和遙控發(fā)送,返回艙于4月1日16時51分返回地面。endprint

8個月后,深冬的戈壁灘已是一片蕭瑟景象,神舟四號飛船運抵發(fā)射場。12月21日,距離預計的發(fā)射時間只剩下8天,一股罕見的西伯利亞強勁寒流突然襲擊了發(fā)射場,最低氣溫瞬間下降到零下30攝氏度。按照慣例,火箭發(fā)射時,最低氣溫不能低于零下20攝氏度。低溫發(fā)射會導致火箭密封圈失效,引起燃料泄漏,誘發(fā)管路堵塞,造成電纜插頭接觸不良。尤其是火箭發(fā)動機的可靠性要求極高,倘若低溫環(huán)境超越底線,后果不堪設想。而此時,火箭燃料已加注完畢,可以說是箭在弦上,不得不發(fā)了。為了給火箭保溫,發(fā)射場成立了臨時“火箭飛船抗寒搶險小組”,迅速展開一系列保溫工作。工作人員先是弄來兩臺小型熱風機,放在發(fā)射平臺上,向火箭發(fā)動機艙內(nèi)送熱風。但火箭艙體為金屬材料所制,受熱快,散熱也快,加之外面溫度很低,熱風送進去很快就涼了。接著,又啟動了二十多臺大功率空調(diào),晝夜不停地給火箭強行送暖。再接著,給火箭、飛船套上“防寒服”,貼上泡沫塑料,再用幾千瓦的電燈泡照烤。但是,火箭飛船袒露在戈壁灘寒冷的冬夜里,熱量很快就散去了。情急之下,發(fā)射中心的官兵火速從營房中扛來二百床軍用棉被,包裹在火箭和飛船的關鍵部位上……在這樣的努力下,火箭和飛船沒有受到低溫的影響,始終保持著正常的待發(fā)狀態(tài)。直到12月30日,發(fā)射場的氣溫開始回升,達到了發(fā)射規(guī)定的溫度時,神舟四號飛船才成功發(fā)射升空。

神舟四號任務是載人飛行前的最后一次彩排,飛船的技術狀態(tài)與載人飛船完全一致,設計師們根據(jù)前幾次飛行試驗中暴露出來的問題,對部分技術狀態(tài)進行了改進,設計了8種救生模擬方式,完善了應急救生系統(tǒng)功能,增加了航天員手動控制系統(tǒng),增強了整船偏航機動能力,以便在不同階段出現(xiàn)意外,都能保證航天員安全返回。

神舟四號飛行中,先后進行了對地觀測、材料科學、生命科學實驗及空間天文和空間環(huán)境探測等一系列科學技術實驗,于2003年1月5日19時16分,安全返回地面。

“發(fā)射一次,前進一步”,這四次無人飛行試驗對工程總體和各系統(tǒng)從發(fā)射到運行、返回、留軌的全過程進行了全面的考核驗證,特別是神舟三號、神舟四號在全載人狀態(tài)下連續(xù)發(fā)射成功,都相繼在第五圈完成變軌任務,使決策神舟五號飛行一天返回成為可能。時任總裝備部副部長、載人航天工程副總指揮的胡世祥中將回憶說:首飛任務要想成功,必須有成功的子樣,我們從神舟三號開始就確定了技術狀態(tài),神舟三號、神舟四號、神舟五號的技術狀態(tài)要一致,如果前幾次都是成功的,我們就可以下決心在神舟五號上人了。從神舟一號到神舟四號,四次無人飛船的連續(xù)發(fā)射成功,預示著我國載人航天工程無人飛行階段的結(jié)束和載人飛行階段的開始。

載人航天工程是中國航天史上規(guī)模最大的跨世紀工程,航天員是這項工程的最后實踐者。工程立項后,創(chuàng)立于1968年的宇宙醫(yī)學及工程研究所,更名為航天醫(yī)學工程研究所,具體負責航天員的管理和訓練。當時,美、蘇兩國的載人航天事業(yè)經(jīng)過40多年的發(fā)展,已經(jīng)掌握了一整套完善的航天員訓練方案,擁有一批經(jīng)驗豐富的教練員。而對我國的航天員系統(tǒng)來說,培訓航天員不像其他系統(tǒng)的工作那樣具有一定的繼承性,一切都要從零開始。20世紀90年代,通過臨床醫(yī)學選拔、生理功能檢查、心理品質(zhì)測試和面試、家庭查訪、綜合評定等工作,我國從空軍1500多名現(xiàn)役殲擊機飛行員中選拔出14名預備航天員。載人航天工程原副總設計師、航天員系統(tǒng)原總指揮、總設計師宿雙寧回憶說:航天員訓練的成功與否直接影響到載人航天工作的成敗,當時大家都暗暗下定了決心,一定要戰(zhàn)勝這個挑戰(zhàn)。航天員的訓練要建立一個完整的訓練體系,首先是要組建一支特別能奉獻,特別能攻關,有扎實基礎理論知識和科學訓練方法的教練員隊伍。

1996年,航天員吳杰和李慶龍奉命赴俄羅斯加加林航天員訓練中心接受培訓,他們僅用了一年的時間就把通常需要四年的課程全部學完?;貒?,他們和教員們一起研究摸索出了一套適合中國航天員特點的訓練模式。

1998年1月5日,一個簡短的儀式翻開了中國航天史上的重要一頁——中國航天員大隊正式成立,并正式由空軍部隊移交原國防科工委管理。從這天起,中華民族的飛天夢想、共和國幾代航天人的希望,都落到了這14位空軍驕子的肩上。

航天員從事的是神圣的事業(yè),更要面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。他們的職業(yè)是要離開人類適合生存的地球,去另一個不適宜人類活動的區(qū)域工作,要在密閉狹小的飛船中經(jīng)歷超重、失重、低壓、旋轉(zhuǎn)相互交替的過程,必須通過特殊的訓練來主動適應。因此,走進航天員大隊,遠不能說明沖過重重關卡的幸運者就是一名完整意義上的航天員,這只是拉開了航天員職業(yè)生涯的序幕。此后的幾年,他們向著自身的生理、心理和意志極限發(fā)起了挑戰(zhàn)。

正規(guī)的學習開始,一座巨大的科學殿堂矗立在了航天員們面前。他們首先要闖過的是航天科學的基礎理論,包括空氣動力學、飛船設計原理及艙載系統(tǒng)等與航天技術有關課程,天文學等與航天環(huán)境有關的課程,解剖生理學、航天醫(yī)學、心理學等醫(yī)學課程,還有高等數(shù)學、流體物理、力學、電工電子學、英語、哲學等共8大類58個專業(yè)。

為了讓航天員適應太空的特殊環(huán)境,提高他們對各種負荷的耐受性,教員們最大限度地模擬太空中的各種環(huán)境,在這個非常艱苦的過程中,既有利用旋梯、滾輪、蹦床、旋轉(zhuǎn)秋千等器材提高前庭功能的訓練,針對提高低壓缺氧耐力的游泳、攀巖訓練,也有為提高超重耐力專門進行的胸、腹部和四肢肌肉的訓練,還有模擬飛行任務的直升機吊救訓練、跳傘訓練、飛行失重訓練……這種被稱為是“魔鬼訓練”的強度之大、要求之高,遠非戰(zhàn)斗機飛行員可比,其精神和體力的巨大付出不是一般人可以承受的,需要一項項克服、一個個戰(zhàn)勝。

就在航天員艱苦訓練的同時,首次載人航天飛行任務的決策工作也在緊鑼密鼓地進行。2002年10月17日,中央專委同意按照“1名航天員、飛行1天”的方案,在2003年實施我國首次載人航天飛行。胡錦濤同志做出批示:這是2003年度最重大的科研實踐活動,一定要高度重視、精心組織。endprint

2003年春節(jié)過后,國際航天界噩耗頻傳。2月1日,美國“哥倫比亞”號航天飛機返回時突然解體,7名宇航員全部遇難;5月4日,俄羅斯“聯(lián)盟 TMA—1”飛船返回時,落點偏離400多公里,險些釀成嚴重后果;8月22日,巴西VLS系列運載火箭在發(fā)射場爆炸,21人不幸喪生。在國內(nèi),一場突如其來的“非典”疫情不期而至,工程遇到了前所未有的嚴峻挑戰(zhàn)。

獲知“哥倫比亞”號航天飛機失事的那天,正是中國農(nóng)歷的大年初一,載人航天工程指揮部的領導們匆匆趕到了航天員們中間。而出乎他們意料的是,14名航天員平靜地表示,加入這支隊伍,職業(yè)的榮譽、百姓的目光,已使他們忘記一切。航天員的光榮,正在于把生命融入人類探索太空、征服宇宙的征程中。這樣的回答堅定了總指揮部按照原計劃當年發(fā)射神舟五號的決心。5月9日,載人航天工程指揮部通過各大新聞媒體正式宣布:神舟五號飛船將于10月如期發(fā)射。提前發(fā)布消息,足以證明中國對自己的首次載人航天飛行充滿了必勝的信心。

這時,航天員已完成了5年多的學習訓練,即將面臨“畢業(yè)考試”,要對每個人進行全面綜合的考評,再根據(jù)成績進行首飛梯隊的選拔。根據(jù)我國載人航天的計劃,載人飛行任務的密度不大,是用不了14名航天員的,當初之所以選拔了14個人,主要是考慮到“淘汰率”的問題。美國和俄羅斯在航天員訓練過程中的淘汰率一般為50%。借鑒國外的經(jīng)驗,工程指揮部決定,在最后的考核評定中,不合格者將被淘汰。7月3日,經(jīng)過由工程指揮部領導以及航天醫(yī)學工程研究所專家組成的選評委員會嚴格公正的考核評定,揭曉了考評結(jié)果:14名航天員全部通過考核,創(chuàng)造了“零淘汰率”的奇跡。這一令世人驚嘆的結(jié)果,意味著我國已創(chuàng)建了具有中國特色的航天員訓練體系。在接下來進行的“首飛梯隊”選拔中,經(jīng)過三輪篩選,航天員楊利偉的成績始終名列第一,他和排名第二、第三的翟志剛、聶海勝入選了“首飛梯隊”。

10月14日,神舟五號飛船發(fā)射的前一天,任務總指揮部決定,由楊利偉執(zhí)行載人飛行任務。這一次具有劃時代意義的出征,牽動著黨和國家領導人以及13億華夏兒女的心。當天下午,中共十六屆三中全會一閉幕,胡錦濤同志就趕往酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心,為中華民族歷史上的一次偉大出征壯行。在10月15日清晨舉行的出征儀式上,胡錦濤深情地說:楊利偉同志就要作為我國第一個探索太空的勇士出征,肩負著祖國和人民的重托去實現(xiàn)中華民族的千年夢想。相信你一定會沉著冷靜,堅毅果敢,圓滿完成這一光榮而神圣的使命。我們等待著你勝利歸來。

晨曦中的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心圓夢園,擠滿了趕來為航天員壯行的人群,軍樂隊奏響《歌唱祖國》的雄壯樂曲,身穿白色航天服的航天員楊利偉邁著從容而穩(wěn)健的步伐,向載人航天工程總指揮李繼耐上將報告出征。隨著總指揮莊重有力的“出發(fā)”命令,楊利偉一個標準的軍禮,定格在了共和國的航天史冊上。

9時整,在舉世關注的目光中,火箭騰空而起,駛向浩渺的太空,發(fā)射場和地面指揮大廳里,所有的人都屏住呼吸。9時9分47秒,甩掉最后一級火箭的神舟五號飛船進入了預定軌道?!帮w船一切正?!?,得到楊利偉來到太空后的第一聲報告時,地面指揮大廳里掌聲雷動。楊利偉在《飛行日志》上寫道:“為了人類的和平與進步,中國人來到太空了!”飛船飛行到第7圈時,楊利偉展示了中國國旗和聯(lián)合國旗幟?!昂推嚼锰?,造福全人類”——這聲“太空宣言”穿越茫茫宇宙,傳遞著一個民族飛天夢圓的心聲。

在神舟五號飛行期間,測控通信系統(tǒng)按照飛控計劃與太空中的楊利偉進行了天地通話,通過生理遙測參數(shù)和電視圖像監(jiān)視他的身體狀態(tài),對飛船進行了跟蹤測量和監(jiān)視控制,圓滿完成了與航天員通信聯(lián)絡及圖像接收處理、測控計劃生成、遙測數(shù)據(jù)接收與處理、遙控與數(shù)據(jù)注入、軌道控制與確定、天地校時等任務。

10月16日4時19分,神舟五號飛船環(huán)繞地球飛行了整整14圈后,接到了北京航天飛行控制中心下達的返回命令開始返回。6時28分,神舟五號飛船返回艙在紅白相間的巨大降落傘拖帶下,安然降落,距理論著陸點僅4.8公里。經(jīng)歷21個小時的太空洗禮,楊利偉的雙腳重新穩(wěn)穩(wěn)地踏在了祖國的大地上。阿木古郎草原迎來了中國第一位巡天歸來的航天員,蒙古族群眾用傳統(tǒng)的禮節(jié)獻上了潔白的哈達。人們緊緊地把楊利偉圍在中間,無數(shù)雙手把他高高地抬了起來,每個人的目光中都透著一種無法抑制的興奮和喜悅。這時,楊利偉舉手投足的每一個瞬間,都成為世界的焦點。“飛船運行正?!薄白晕腋杏X良好”“我為祖國感到驕傲”,楊利偉用這樣的三句話概括了自己的太空之旅。這一刻,千年的夢想、十幾年的研制,5年的訓練,21小時的飛行,證明了一個事實,中國人飛向太空不再是夢。

首次載人航天飛行任務成功后,中國載人航天代表團前往香港、澳門訪問。所到之處,歡迎的民眾自發(fā)地排成長隊,揮舞著五星紅旗及特別行政區(qū)區(qū)旗,激起了極富精神意蘊的“航天熱”。“中國的飛船飛得有多高,海外華人的頭就能抬多高?!憋w天夢想的實現(xiàn),給海外華人帶來的是國家強大帶給他們的榮耀。聯(lián)合國秘書長安南在《祝賀聲明》中專門用漢語說出“航天員楊利偉”。美聯(lián)社報道說:“繼美國和蘇聯(lián)之后,中國成為世界歷史上第三個有能力這樣做的國家。”路透社報道說:神舟五號的成功,使其帶領中國跨入由蘇聯(lián)和美國壟斷40多年的太空俱樂部的任務宣告完成。

太空中的中國步伐

2004年5月19日,中國載人航天代表團在美國訪問時,專程來到位于紐約的聯(lián)合國總部。當身著藍色航天服的中國航天員楊利偉將一面曾和他一起飛向太空的聯(lián)合國旗幟遞交給時任聯(lián)合國秘書長的安南時,向世界詮釋了中國人開展載人航天的意義——“和平利用太空,造福全人類”。

2005年的世界航天領域,發(fā)生了許多未曾預料的大事。新上任的美國航空航天局局長格里芬宣布了“新登月計劃”。美國“發(fā)現(xiàn)”號航天飛機重返太空時,發(fā)射過程中出現(xiàn)絕熱瓦和絕熱泡沫脫落現(xiàn)象,引發(fā)了全球?qū)μ仗剿?、航天技術安全問題的極大關注與辯論,也從一個側(cè)面提醒中國的研制隊伍,“成功并不等于成熟、一次成功并不等于次次成功”,一定要把高質(zhì)量和可靠性作為最重要的原則,貫穿工程始終。endprint

2005年2月3日,中共中央政治局常委會議做出了啟動載人航天工程第二步第一階段任務和實施神舟六號任務的戰(zhàn)略決策,明確提出“精心組織、精心指揮、精心實施,確保成功、確保萬無一失”的要求,神舟六號任務進入了加速推進的關鍵階段。

神舟六號是一次承前啟后的飛行,將實現(xiàn)多人多天的任務目標, 充分考核人在太空中較長時間生活和工作的能力。與神舟五號任務相比,神舟六號任務無論是飛行產(chǎn)品研制,還是組織實施,都呈現(xiàn)出很多新特點,新挑戰(zhàn)。其中,最核心的問題仍然是如何確保飛行的可靠性和安全性。

楊利偉執(zhí)行神舟五號任務歸來后,曾對火箭系統(tǒng)長征二號F火箭的設計人員說,在火箭上升到30多千米的高度時,火箭和飛船突然急劇抖動,產(chǎn)生了大約20秒的振動,讓他身體感覺非常痛苦。而在此之前,箭體的振動頻率被認為是對航天員沒有影響的。楊利偉和設計人員交流了感受,運載火箭系統(tǒng)總設計師荊木春立即帶領火箭系統(tǒng)的科研人員開始查找問題,他們從火箭飛行數(shù)據(jù)分析中發(fā)現(xiàn),一臺重要的設備——伺服機構(gòu)在飛行過程中發(fā)生停擺。雖然火箭本身的冗余度和容錯能力使故障沒有影響成敗,但在舉國歡慶首飛成功的日子里,他們還是開始了緊張艱苦的“歸零”工作。技術人員發(fā)現(xiàn),火箭從起飛后126秒開始,出現(xiàn)了逐漸增大的縱向單頻振動,頻率約為8赫茲。而人體對10赫茲以下的低頻振動非常敏感,會讓人的內(nèi)臟產(chǎn)生共振。而且,這個新的振動疊加在大約6G,也就是大約6倍體重的負荷之上,一般人是根本無法承受的。他們嚴格按照研制程序和操作規(guī)程工作,認真地清理問題,復查數(shù)據(jù),100多項試驗內(nèi)容,無數(shù)次的試驗驗證,終于發(fā)現(xiàn)“8赫茲振動”現(xiàn)象是助推器動力輸送系統(tǒng)產(chǎn)生的問題。研制人員在用于發(fā)射神舟六號飛船的火箭上,采用使用變能量蓄壓器來抑制振動的新技術方案,大大提高了火箭的舒適度,徹底解決了這個問題。同時,火箭第一次安裝了圖像實時測量系統(tǒng),將從起飛到船箭分離等動作的畫面實時傳回,幫助地面更加準確地觀測和判斷火箭狀態(tài)。

在神舟五號飛行中,楊利偉的工作僅限于返回艙內(nèi),未進入軌道艙使用生活設施,也沒有進行空間科學實驗操作。在神六飛行中,航天員要從返回艙進入軌道艙工作生活,這是對飛船生命保障系統(tǒng)的全程考核。返回艙和軌道艙之間有一扇艙門,它的開啟和關閉直接關系著航天員的安全。這扇門連接的是兩個獨立的艙室,如果兩個艙室氣壓不同,艙門要么無法打開,要么會被彈開,撞擊到身上,對航天員造成傷害。同時,艙門的密封性至關重要,飛船返回前、兩艙分離后,艙門必須嚴絲合縫地關閉,一旦漏氣,返回艙就會在幾秒鐘之內(nèi)變成真空世界,航天員的生命面臨嚴重威脅。在國際載人航天事件中,曾發(fā)生過因為艙門關閉失敗,導致艙內(nèi)失壓、航天員犧牲的慘劇。載人飛船系統(tǒng)為保證這道“生命之門”的安全,創(chuàng)造性地研制成功了艙門密閉快速自動檢測裝置,并進行了上萬次的地面試驗。

2005年10月12日,神舟六號飛船在酒泉發(fā)射場整裝待發(fā)。清晨,掛滿自信笑容的航天員費俊龍、聶海勝在漫天飛舞的雪花中向載人航天工程總指揮陳炳德上將報告出征。

上午9時整,神舟六號成功發(fā)射,點火后第583秒,飛船與火箭在高度約200公里處成功分離,進入預定軌道。航天員費俊龍打開返回艙與軌道艙之間的艙門,進入軌道艙開展空間科學實驗。他驚喜地發(fā)現(xiàn),艙內(nèi)專門放置了食品加熱裝置和餐具等生活的必需品,墻上掛著一個睡袋,供他們輪流休息用。軌道艙中還特別配置了一個專門的清潔用品柜,航天員可以用里面的濕巾等物品進行清潔。神舟六號航天員聶海勝回憶說:因為軌道艙的增加,我們的活動空間就大了,吃喝拉撒睡都在軌道艙,私密性好,個人衛(wèi)生打理上也方便一些,確確實實給我們帶來了很多方便。舒適的太空生活進入了第三天,費俊龍就想讓地面的人們知道他們的生活狀態(tài)。他回憶說:當時我就像想什么樣的形式展現(xiàn)我們的太空生活,讓祖國和人民放心,讓親人和戰(zhàn)友知道,我們生活得很愉快、很輕松呢?以前,我在資料片中看到,國外的航天員在空間站做過前滾翻。我想,外國航天員能做到的,我們中國航天員也能做到。我一連做了4個前滾翻,就是要讓國際同行們看看,中國航天員同樣出色。

5晝夜的太空之旅,費俊龍和聶海勝在太空中創(chuàng)造了一項又一項的記錄:第一次進行多人多天太空飛行試驗;第一次進入軌道艙;第一次實施對地觀測、海洋污染監(jiān)測、大氣狀況監(jiān)測、植被狀況監(jiān)測以及生物科學和材料科學的研究;第一次在太空完成壓力服穿脫試驗、吃上熱食和復水食品……

10月17日凌晨,神舟六號準確著陸預定區(qū)域。緊隨著飛船返回艙的開啟,人們看到的是費俊龍、聶海勝淡定的笑容和兩個“V”字形的手勢。令科技人員欣慰的是,這次115小時33分、繞地球77圈、320萬公里的飛行,所有備份設備都沒有啟動,數(shù)百個應急預案都靜靜躺在抽屜里,每一個細節(jié)和步驟都與設計數(shù)值高度吻合,以完美的零缺陷圓滿收官。

至此,我國已經(jīng)掌握了飛船較長時間在軌載人飛行的技術,全面實現(xiàn)了載人航天工程第一步戰(zhàn)略目標。緊接著第二步的目標是:突破和掌握太空出艙和空間飛行器的交會對接技術,發(fā)射空間實驗室,解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應用問題。其中,“出艙活動”這一歷史性的重任落在了神舟七號肩上。

出艙是載人航天需要突破的三大技術之一。掌握了出艙技術,就可以為下一步建造空間站、在軌維護航天器、開展外太空試驗,以及未來載人登月等航天活動,奠定重要的技術基礎。僅僅過去三年、完成兩次載人航天飛行之后,就實施航天員太空出艙活動,技術難度之大在世界航天史上前所未有。橫亙在科研人員眼前的現(xiàn)實是:底子薄、任務重、時間緊、風險大,特別是用于保障航天員完成出艙活動任務的飛船氣閘艙和艙外航天服這兩項關鍵技術將經(jīng)受實踐的考驗。

艙外航天服是進行出艙活動的關鍵。在太空真空、微重力、高輻射、高低溫交變、微流星體的撞擊等惡劣環(huán)境中,不僅要為出艙航天員提供適合生存的環(huán)境,還要保證航天員能開展操作維修等太空作業(yè)。這就對艙外航天服的功能提出了極高的要求。因此,艙外航天服確切地說,是一個擁有衣服外觀的小型的載人航天器,涉及幾十個學科專業(yè)、上百種新技術,是衡量一個國家航天科技發(fā)展水平的重要標志。endprint

按照最初的計劃,中國從俄羅斯引進艙外航天服,在2007年發(fā)射神舟七號,實施出艙活動。但隨著工程的進展,決策者在反復思考,如果用俄羅斯艙外航天服出艙,雖然能夠完成出艙活動,但我國其實并沒有完全突破和掌握出艙技術。將來中國自己的艙外航天服研制出來后,還需要發(fā)射飛船進行試驗??扇绻F(xiàn)在自行研制,又面臨任務進度與技術難關的尖銳矛盾,究竟是引進還是研制?載人航天工程總設計師、中國工程院院士周建平綜合大家的意見后說:載人航天要想長期可持續(xù)發(fā)展,這是必須突破的一項技術。每一次飛行試驗都要付出很大的研發(fā)代價,如果掌握的技術是不完整的,我們對國家,對老百姓都不好交代。工程總體經(jīng)過嚴密論證,認為應該真正實現(xiàn)突破和掌握出艙技術的任務目標。最終決定,中國航天員要穿中國的艙外航天服出艙,將原定于2007年進行的神舟七號任務調(diào)整到2008年進行。

艙外服研制周期通常是8到10年,而此時,距神舟七號發(fā)射只剩下不到4年時間。艙外服的研制成了整個工程的難中之難、重中之重、急中之急。一場史無前例的打造航天員“生命盾牌”的科研攻堅戰(zhàn)役打響了。大到整體結(jié)構(gòu)和外形,小到元器件、原材料的性能指標,都需要從頭設計,所需的設施、設備都是邊研制、邊建設。年輕的研制隊伍迎難而上,選擇了一條瞄準世界前沿技術、既有繼承又有所創(chuàng)新的攻關之路。其中,艙外服關節(jié)技術是公認的世界性難題,既要保證氣密性和強度,又要保證關節(jié)活動自如。這一對看似矛盾的兩個要求,在研制人員的努力下迎刃而解,他們創(chuàng)造的獨特的“滾、旋、套、疊”結(jié)構(gòu)的服裝活動關節(jié)成為中國艙外航天服的創(chuàng)新亮點之一。47個月,100多項大型系統(tǒng)試驗,100多家單位的團結(jié)協(xié)作,為艙外服成功地打上了“中國制造”的烙印。喜訊傳到中南海,胡錦濤同志欣然揮筆題名“飛天”。

2008年,神舟七號任務被國家確定為與北京奧運會、紀念改革開放30周年并列的三件大事之一。緊張備戰(zhàn)神舟七號任務的載人航天發(fā)射場,成為奧運火炬?zhèn)鬟f的重要一站,預示著中國航天人將要在太空的大舞臺上為世界帶來更多的驚喜。

神舟七號任務最耀眼的亮點就是走出太空艙,雖然艙內(nèi)、艙外只有一步之遙,但對于獨立自主開展載人航天的中國人來說,卻是開天辟地頭一回。按照國際航天界慣例,對于有兩個可供航天員駐留的壓力艙的飛船,在執(zhí)行出艙任務時,需要設置一個氣閘艙,作為過渡艙支持出艙活動。氣閘艙上有兩個門,一個通向宇宙空間,另一個通向返回艙。神舟七號飛船和以往一樣,也是推進艙、返回艙、軌道艙的三艙結(jié)構(gòu),并沒有單獨的氣閘艙。如果重新研制飛船,時間來不及,而要從軌道艙中隔出一個氣閘艙來,有效空間又不夠。載人飛船系統(tǒng)總設計師張柏楠經(jīng)過深思熟慮提出了一個“一艙兩用”設計方案:利用飛船現(xiàn)有構(gòu)型,保持三艙結(jié)構(gòu)不變,讓軌道艙既保留生活艙功能,又充當出艙活動需要的氣閘艙。在軌道艙兼作氣閘艙的研制中,他帶領技術人員先后進行了出艙活動操作空間設計、扶手等限位助力保險裝置設計、增大出艙活動通道設計、泄壓復壓功能設計、出艙活動通信功能設計、出艙活動操作顯示界面設計、出艙活動照明攝像功能設計等多項技術創(chuàng)新,實現(xiàn)了氣閘艙和生活艙一體化的設計。

2008年8月8日,第29屆奧運會開幕的日子,全世界的目光都聚焦在古老的北京城。這一天,北京市全城放假,所有的市民都在電視機前靜靜地期待著圣火燃起的時刻。就在同一天,距離奧運會主會場“鳥巢”18公里之遙的北京航天城內(nèi),卻是一片忙碌景象。備戰(zhàn)神舟七號任務的航天員們沒有因為奧運會的到來有絲毫的改變,仍在緊張有序地訓練,以自己特有的方式迎接奧運的到來。

在神舟七號任務所要突破和攻克的三項關鍵技術中,有一項是專門針對“出艙航天員的訓練”的。航天員進行出艙活動時,在太空處于失重狀態(tài),必須加強失重訓練,首當其沖的是要研制出全新的地面訓練設備。由航天員系統(tǒng)研發(fā)的模擬失重的中性浮力水槽、艙外航天服試驗艙、出艙活動程序訓練模擬器,這三項訓練設施代表著世界先進水平,可以囊括航天員出艙訓練所需的各項功能。訓練設施建成后,受工程研制進度的制約,留給航天員的適應和訓練時間僅有半年左右。但每一項訓練的艱辛都對航天員來說,是向極限挑戰(zhàn)的過程。神舟七號航天員翟志剛回憶說:航天員最不容易的是日復一日這種超越常規(guī)的訓練,鍥而不舍,不談放棄,永遠積極地在努力,任何時候都要把自己最亮麗、最光鮮的精神面貌時時刻刻體現(xiàn)在訓練場上。尤其是在承受著選拔的壓力,對我們來說是巨大的考驗,經(jīng)過一次次這樣的考驗之后,身心都能夠得到鍛煉,這支隊伍也逐漸邁向成熟。

2008年9月25日傍晚,曾經(jīng)三次入選任務梯隊的翟志剛和劉伯明、景海鵬成為執(zhí)行這次任務的航天員,他們向載人航天工程總指揮常萬全上將報告出征。20時10分,長征二號F運載火箭準時點火,神舟七號飛船發(fā)射升空。

與“神五”“神六”的太空之旅相比較,神舟七號的巡天之路似乎“障礙重重”。進入太空飛行的前三天,由于受到失重環(huán)境的影響,航天員最容易發(fā)生航天運動病和減壓病。而按照任務計劃,神舟七號航天員乘組卻需要在第二天完成出艙活動。9月27日,翟志剛和劉伯明開始在太空組裝艙外航天服,這是一項艱難而又細致的工作。由于天地操作差別,地面上很容易做到的事情,在太空中卻變得異常困難。原計劃16個小時的組裝工作卻用了近20個小時。連續(xù)的工作已使他們十分疲憊,但卻不能停下來休息。16時33分,北京航天飛控中心發(fā)出指令:“打開軌道艙門,按程序啟動出艙?!钡灾緞傞_始開軌道艙的艙門。這個動作,他曾做過無數(shù)次的地面模擬試驗,從來沒有出過問題。但在太空開啟艙門時,氣閘艙已泄壓到1千帕,完全符合打開艙門條件。然而,當?shù)灾緞傂赜谐芍竦赜昧巳?,門卻絲毫沒有反應。飛船在測控區(qū)的時間是有限的,如果不能盡快打開艙門,地面就無法觀測到出艙的過程。此時,飛船即將飛出測控區(qū)。地面工作人員和觀看電視直播的億萬觀眾的呼吸似乎凝固,時間在一分一秒流逝。任務遇到障礙,翟志剛不免著急,操作也有些吃力,這時,劉伯明壓住他的右手大聲說:“穩(wěn)住,深吸一口氣,壓下來頂??!”翟志剛迅速冷靜下來,用輔助工具撬了兩次,剛剛打開一點縫隙,殘留的氣體又把艙門緊緊吸上了。但就是這一點縫隙,讓翟志剛看到了勝利的希望,也堅定了他的信心。他咬緊牙關,堅持,堅持,再堅持,翟志剛把全身的力氣都集中在手上,在劉伯明的幫助下,終于打開了通向浩瀚太空的艙門。此時,距離北京航天飛控中心下達出艙命令,已經(jīng)過去了7分多鐘。正當?shù)灾緞倻蕚涑雠摃r,“意外”再次出現(xiàn)。飛船突然傳來報警提示,并不斷重復:“軌道艙火災!軌道艙火災!”盡管后來確認這是一場虛驚的誤報,但在當時,還是令許多人捏了一把汗,如果一旦出現(xiàn)火情,后果會十分嚴重,甚至航天員將有去無回。此時生死已經(jīng)不在翟志剛考慮的范疇,只有完成任務才是最重要的,他毫不猶豫地縱身躍出艙門。endprint

此時,全中國的目光都鎖定在距地面高度343公里的神舟七號——通過攝像機,人們可以清晰地看到翟志剛邁入太空的這歷史性一步。安裝在軌道艙上方的攝像機實時傳回了飛船外的美麗畫面,推進艙上展開的太陽帆板如同飛船兩只輕盈的翅膀,背后的太空漆黑如墨,映襯在太空中的地球現(xiàn)出一片蔚藍,此時的飛船正翱翔于大西洋的上空。

按照原計劃,翟志剛出艙后的第一項任務是取回暴露在艙外的固體潤滑材料。在太空中展示國旗,是神舟七號飛船發(fā)射前20天才定下來的事情,最初的計劃中并沒有這個動作,在地面也沒有進行過相應的訓練。那么,航天員出艙之后,什么時候展示國旗最合適?指揮部決定把權力交給任務乘組。隨著軌道艙火災的“警報”不斷傳來,在艙內(nèi)的劉伯明果斷地調(diào)整了任務步驟,他將航天科技工作者們用“十字繡”一針一線親手繡成的五星紅旗遞給翟志剛,對翟志剛說:“先展示國旗吧。即使我們回不去,也要讓五星紅旗在太空留下永遠的瞬間!”在黑色天幕和藍色地球的映襯下,翟志剛揮動國旗向全國人民、向全世界人民問好。鮮艷的五星紅旗和雪白的飛天艙外航天服與茫茫宇宙中構(gòu)成了一幅無與倫比的美麗圖畫。

緊接著,翟志剛要完成出艙肩負的另一項重要任務——取回暴露在艙外40多個小時的固體潤滑材料試驗樣品。這是我國第一次由航天員直接操作的艙外科學實驗,是一項很有意義的基礎性材料試驗項目。小小的試驗裝置,包括15種材料80個樣品,這一試驗的關鍵和難點在于,航天員需要在失重環(huán)境下,對試驗樣品要能鎖得住、解得開、拿得回。翟志剛按照“撥、拉、壓、提”四字口訣,一氣呵成,單手完成了解鎖和回收工作,操作十分順利。所有的試驗任務完成之后,太空變成了翟志剛的個人舞臺。轉(zhuǎn)身、飄移、再轉(zhuǎn)身、再飄移,整個身子都飄離軌道艙,瀟灑,自由。翟志剛第一次開始了他的,也是中華民族在太空的浪漫舞步。直到接到地面“可以返回軌道艙”的命令后,翟志剛才結(jié)束了他的艙外之旅。這次太空行走共進行了19分35秒,他在艙外飛過了9165公里。這19分鐘,是翟志剛個人的一小步,但卻是中國人和平利用太空的一大步。茫茫太空中第一次留下了中國人的足跡。

9月27日19時24分,神舟七號飛船飛行到第31圈時,準備啟動此行的又一項重要任務——釋放伴飛小衛(wèi)星。這是我國首次開展此類試驗。與神舟七號伴隨飛行的這顆只有40公斤的小衛(wèi)星是我國自主研制的微力型衛(wèi)星,它安裝在飛船軌道艙前端,通過彈簧裝置給予初始速度后,伴隨在神舟七號附近做周期性相對運動,可用于觀測飛船、拓展主星功能。19時24分45秒,景海鵬按下伴星釋放按鈕,6秒后,伴星拍下了第一張飛船彩色照片,這是中國人第一次在太空中看到神舟飛船的全貌,從此,太空中多了一雙既能看天又能看地的眼睛。

9月28日17時37分,夕陽西照,彩霞滿天。神舟七號飛船返回艙安全著陸,實現(xiàn)了“準確入軌、正常飛行、出艙活動圓滿、安全健康返回”的目標。翟志剛?cè)』貋淼墓腆w潤滑材料也一起回到地面,它讓神舟七號飛行任務“有人參與”的空間試驗變得更加具體,是我國載人航天工程開展空間科學試驗中有人參與和艙外試驗的里程碑標志。在這次任務中,我國自主建成的第一代全天候、全天時、區(qū)域性衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)——“北斗”試驗衛(wèi)星導航系統(tǒng)以及“天鏈一號”中繼衛(wèi)星全面啟用,加上新研制入列的遠望5號、遠望6號航天測量船遠征大洋,我國的航天測控覆蓋率大為提高。

中國式“太空之吻”

2001年3月23日,盛極一時的“和平號”空間站在南太平洋上空墜毀,從而結(jié)束了俄羅斯在空間站領域的霸主地位,取而代之的國際空間站成為唯一在軌長期運行的載人航天器。這個建成于1998年,重458噸、長108米的龐然大物,經(jīng)過美國、俄羅斯、歐洲、日本等多個國家的合作建設,一度成為引領世界先進航天技術的標識。2006年,美國國家航空航天局在正式發(fā)布的“重返月球計劃”中說,他們將在2014年左右放棄國際空間站而于2020年前后“重返月球”。面對國際環(huán)境的變化,中國的載人航天工程自信地繼續(xù)走自己的路,穩(wěn)步推進三步走戰(zhàn)略。

2008年之后,我國已經(jīng)成功掌握了載人天地往返和出艙活動這兩項載人航天關鍵技術,接下來的重大難關就是突破空間交會對接技術。中國載人航天工程總設計師、中國工程院院士周建平談到中國的交會對接技術方案設計時說:交會對接是載人航天非常重要的基本技術。從載人飛船的任務來講,最重要的能力是為在軌道上運行的空間站或者空間實驗室提供運輸服務功能,這是長期保證人能夠在軌道上有效工作的最恰當也最經(jīng)濟的一種方式。

交會對接是一項國際公認的高難度航天前沿技術。在中國之前,世界上掌握這項技術的只有美國和俄羅斯。美、俄兩國在交會對接任務中曾多次出現(xiàn)過嚴重事故。據(jù)統(tǒng)計,1960年至1998年,俄羅斯載人航天飛行任務的33次重大故障中,交會對接故障就占到了24.3%。為了驗證交會對接技術,美、俄在進行載人航天器交會對接之前,分別進行了3次飛船與飛船之間的對接,也就是說,發(fā)射了6艘飛船??臻g實驗室系統(tǒng)總設計師楊宏采用的是一種更為經(jīng)濟、高效的技術方案——發(fā)射一個目標飛行器,分別與3艘飛船進行對接。這種方式減少了兩次發(fā)射,大大降低了成本,還可以提前驗證建設空間站的若干重要技術。

2009年,一個神秘禮物出現(xiàn)在這年中央電視臺春節(jié)聯(lián)歡晚會的舞臺上,它就是我國自主研制的目標飛行器——天宮一號的模型。由此,我國載人航天工程的第八個系統(tǒng)——空間實驗室系統(tǒng)正式亮相。

天宮一號是在飛船軌道艙基礎上研制的全新的空間實驗室雛形。高10.4米、重8.5噸,分為實驗艙和資源艙,艙體的最大直徑達3.35米。與之前的載人航天器相比,天宮一號為航天員提供的可活動空間大大拓展,達15立方米,能夠同時滿足3名航天員工作和生活的需要。實驗艙前端裝有被動式對接結(jié)構(gòu),可與追蹤飛行器進行對接。根據(jù)任務計劃,天宮一號要在軌飛行兩年以上。而只有6個月壽命的軌道艙技術已經(jīng)遠遠滿足不了任務要求。如何保障天宮一號內(nèi)500多臺設備在兩年多時間里正常運行,成為研制人員要攻克的新難題。為此,他們在地面進行了大量試驗,有的設備試驗次數(shù)甚至達到了萬次以上。針對可能出現(xiàn)的故障,他們還制定了幾百種預案,從系統(tǒng)到分系統(tǒng)再到單機,各層面都做了備份,為天宮一號長期運行加上了“雙保險”。endprint

2011年6月29日,天宮一號運抵酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心。7月23日,用于發(fā)射天宮一號的長征二號FT運載火箭也到達了發(fā)射場。運載火箭系統(tǒng)總指揮劉宇滿懷信心地說:火箭各個系統(tǒng)都針對最后實現(xiàn)的目標做了相應的改進工作,新的整流罩從直徑和長度上來講,都是目前國內(nèi)最大的,還有,我們采用了迭代制導的技術,使火箭入軌的精度達到了國內(nèi)最高的水平,可靠性的指標、安全性的指標,又有了很大的提高。

可就在距預定發(fā)射日期只剩下12天時,任務總指揮部突然下達了“暫停發(fā)射”的命令。原來,此前一直保持著100%成功率的長征二號丙火箭在8月18日發(fā)射實踐十一號04星時發(fā)生了故障,衛(wèi)星未能進入預定軌道。長二丙火箭與即將發(fā)射天宮一號的長二F火箭同屬“長征”系列,發(fā)動機也由同一廠家生產(chǎn)。導致長二丙失利的原因會不會也隱藏在長二F上呢?天宮一號任務總指揮部連夜召開會議,決定在問題沒有徹底查清之前,暫停天宮一號發(fā)射任務。這給工程人員心頭蒙上了一層陰影。接下來的幾天,整個發(fā)射場都彌漫在一種緊張的氣氛之中。技術人員和專家們夜以繼日地進行數(shù)據(jù)分析、仿真和試驗,直到查明故障原因,采取改進措施,徹底排除隱患之后,任務總指揮部才再次對外公布:天宮一號將于9月27日至30日擇機發(fā)射。

9月29日21時16分,經(jīng)過漫長等待的天宮一號終于踏上征程,并成功進入預定軌道。與此同時,神舟八號飛船已經(jīng)進入發(fā)射場開始測試。按計劃,它將在1個月后與天宮一號在太空中交會對接。

讓兩個飛行器的所有機構(gòu)在太空高速飛行中精準對接,如同千里之外的“穿針引線”,這也意味著空間交會對接機構(gòu)將是我國目前最為復雜的空間機構(gòu),它包括多個控制器、電機、傳感器和上千個齒輪軸承、數(shù)以萬計的零件和緊固件。在它內(nèi)部,還有數(shù)百條導線縱橫密布,任何一個部件出現(xiàn)失誤,都可能造成空間交會對接的失敗。關于交會對接的核心技術一直以來被國外封鎖,我國的方案論證是從一張白紙開始的。

1994年,研制人員瞄準國際先進水平,采用“導向板內(nèi)翻式的異體同構(gòu)周邊式構(gòu)型”開始啟動對接機構(gòu)預研工作,五年后,第一臺原理樣機問世,并成功開發(fā)了空間對接機構(gòu)緩沖試驗臺、空間對接機構(gòu)綜合試驗臺、空間對接機構(gòu)整機特性測試臺、空間對接機構(gòu)熱真空試驗臺4個大型試驗設備,創(chuàng)造了“外國有的我們有、外國沒有的我們也有”的試驗條件,使國外同行刮目相看。2006年,方案樣機總裝完成后,又進行了上千次對接和數(shù)百次分離試驗,才保證了空間對接的萬無一失。

神舟八號飛船既要突破交會對接技術,又要實現(xiàn)載人運輸飛船的定型,因此,全船600多臺套設備一半以上發(fā)生了技術狀態(tài)的改進變化,實現(xiàn)了更新?lián)Q代。載人飛船系統(tǒng)總指揮何宇說:針對任務特點,我們開發(fā)了一套在交會對接過程中使用的測量系統(tǒng),保證在各個距離段上都有測量設備來進行支持,可以做到相互備份,可靠性很高,精度也很高。

經(jīng)過這一次改進后,神舟號飛船不再做大的改動,將真正成為空間實驗室和空間站至地球的天地往返運輸工具。

從飛船和目標飛行器準確入軌,到實施交會對接、航天員進駐天宮,再到安全撤離返回,要進行高精度的頻繁軌道控制和真正意義上的雙目標協(xié)同飛控,對測控通信系統(tǒng)提出了更高的要求。原測控通信系統(tǒng)總設計師錢衛(wèi)平說:交會對接的過程實際上是由遠及近逐漸逼近的一個過程。飛行控制和軌道控制的精度,決定著交會對接是否能夠成功。他們在不斷提升測控精度外,還加快完善天基測控系統(tǒng),拓展陸基測控站點到五大洲,增加?;鶞y控遠望船隊新成員。神舟八號任務前,各個測控節(jié)點將點對點的傳輸方式變更為扁平化信息傳輸網(wǎng)絡,全部實現(xiàn)了升級換代。2008年和2011年,隨著兩顆中繼衛(wèi)星——天鏈一號01星和02星的發(fā)射和組網(wǎng)運行,測控通信覆蓋率發(fā)生了質(zhì)的飛躍。

2011年11月1日5時,神舟八號踏上了與天宮一號的赴約之路。11月3日凌晨,經(jīng)過兩天的太空追逐和5次變軌,神舟八號到達了天宮一號的運行軌道。此前,天宮一號已經(jīng)從350公里的近圓軌道降低到約343公里的軌道面上。兩個航天器相距只有數(shù)十公里時,測控網(wǎng)無法對它們的相對位置提供精確支持,需要航天器之間互相配合,逐步接近。當神舟八號和天宮一號相距100公里左右時,各自不同的交會測量設備開始啟動,對它們之間的相對距離、速度和角度進行準確測量,并漸漸地由遠及近。1時36分,茫茫太空中上演了這樣的浪漫一幕:神舟八號“輕吻”天宮一號,接近、捕獲、緩沖、校正、拉緊、密封、剛性連接、信息能源并網(wǎng),對接一氣呵成。

實現(xiàn)對接后,天宮一號與神舟八號組合體的控制、管理與分離同樣充滿風險。從交會到對接上,使命只完成了一半;對得上,還要控得住、分得開。特別是分離是否成功,直接關系到航天員能否順利從空間實驗室或空間站撤離。11月14日晚,天宮一號與神舟八號成功實施了分離。隨后,為驗證測量設備對強光的抗干擾能力,兩個航天器在光照區(qū)又進行了第二次對接。11月16日18時30分,神舟八號飛船與天宮一號目標飛行器再次成功分離,返回艙于11月17日19時返回地面。

天宮一號與神舟八號的交會對接是無人狀態(tài)下的自動交會對接,而一項完整、成熟的空間交會對接技術,不僅要求能自動交會對接,還要能手動交會對接。可以說,手控交會對接是對航天員操作技能的極大考驗。掌握了此項技術,才意味著完全掌握了交會對接技術,具備了建造空間站的基本能力。

2012年,天宮一號與神舟九號載人交會對接任務正式啟動,首要任務就是實施有人參與和自動相結(jié)合的交會對接。6月16日18時37分,景海鵬、劉旺、劉洋三位航天員邁著堅定的步伐向太空出征。他們將進駐中國人在太空中的第一個“家”。

6月17日凌晨起,北京航天飛行控制中心對神舟九號實施了多次變軌控制,完成抬高近地點、修正軌道面偏差、抬高遠地點、軌道圓化和組合修正,控制飛船到達距離天宮一號后下方約52公里處,經(jīng)過遠距離導引段變軌,轉(zhuǎn)入自主控制狀態(tài),經(jīng)尋的段自主脈沖控制,神舟九號于6月18日2 時41分抵達距天宮一號正后方約5公里處的停泊點,以自主導引控制方式逐漸向天宮一號靠近,飛抵達距天宮一號30米停泊點后,以每秒約0.2米的相對速度向天宮一號緩緩靠攏。14 時14分,神舟九號與天宮一號對接環(huán)輕輕接觸,經(jīng)過捕獲、緩沖與校正、拉回、鎖緊等技術動作,成功實現(xiàn)精確自動交會對接,建立剛性連接,形成組合體。17時06分,景海鵬先后開啟組合體的實驗艙艙門、返回艙艙門、軌道艙前艙門,與劉旺進入了天宮一號,將各種設備設置成有人狀態(tài)后,劉洋也進入天宮一號。中國航天員首次訪問在軌飛行器獲得成功,神舟九號和天宮一號兩個航天器成為真正意義上的一個整體。endprint

外界對神舟九號任務給予了極大關注,不僅因為要在任務中實施首次手控交會對接,更吸引大家注目的是,中國的第一位女航天員飛上了太空。

2009年5月至12月,經(jīng)中央軍委批準,我國實施了第二批航天員的選拔工作,從空軍部隊符合條件的現(xiàn)役飛行員中,擇優(yōu)挑選出5名男航天員和2名女航天員。這是實施載人航天工程以來,首次選拔女性航天員。

劉洋,作為我國第一位飛天的女航天員,是第二批航天員中首位參加飛行的。在神九任務中,她主要負責航天醫(yī)學實驗和空間技術試驗管理。劉洋說:男航天員在體力、耐力,包括果敢、決斷上面,會比女性占有一定的優(yōu)勢。但是女航天員性格更細膩、更認真,對狹小空間的耐受力會更強。這對于未來長期的太空飛行是非常有利的,更適合在太空中開展一些比較精細的空間科學實驗,積累女性在生理、心理及航天醫(yī)學方面的飛行實驗數(shù)據(jù)。

“神九”乘組采用“新老搭配、男女配合”的方式,除劉洋外,執(zhí)行任務的還有兩名男航天員:景海鵬和劉旺。

景海鵬曾執(zhí)行過神舟七號任務,此次是“二度飛天”,并由他擔任指令長。在駛向發(fā)射塔的車上,景海鵬望著窗外揮手送別的人群,悄悄拭去了眼角的淚水。那是對中國航天人十幾年艱苦創(chuàng)業(yè)、不畏艱難、勇攀高峰的航天精神的衷心致敬?;叵肫甬斈甑膱鼍?,景海鵬說:那一刻我感受到了全軍將士的信任,感受到全國人民給予我們的厚望,這種信任、這種厚望,給了我們能夠圓滿完成任務的動力和信心。

坐在景海鵬旁邊的劉旺,是首批14名航天員中最年輕的成員,臉上始終掛著從容與自信。從1998年進入中國航天員大隊到迎來自己的太空“第一飛”,他整整等待了14年。這次手控交會對接,就由劉旺“掌舵”。在太空中,他要準確判斷兩個航天器的相對位置,手動控制飛船的姿態(tài)、速度和方向,將與天宮之間的角度嚴格控制在近乎苛刻的范圍之內(nèi)。為了“一槍中的”,實現(xiàn)精準對接,劉旺在地面進行了1500多次模擬訓練,熟練掌握了手控交會對接的操作技能。在出征前,有記者他有幾成把握時,他的回答是“百分之百”:“我堅信,我們國家的載人航天技術是一流的,工程科研人員是一流的,我們中國航天員也是一流的。因此,我有充分的信心完成這一次手控交會對接任務”。

6月24日,是神舟九號來到太空的第8天。飛船撤離至距目標飛行器約400米處,然后自主控制接近目標飛行器,在140米處停泊。12時38分,坐在返回艙中間座椅上的劉旺輕輕握住位于身體兩側(cè)的平移控制手柄和操作姿態(tài)手柄,包裹在白色手套里的指頭上下左右靈活撥動,從容而自信地瞄準目標飛行器十字靶標,實施偏航、滾動、俯仰等3種姿態(tài)控制,組合體對他的各項操作都做出了準確響應,逐步接近天宮一號。12時48分,對接機構(gòu)成功接觸,7分鐘后,對接機構(gòu)鎖緊,神舟九號與天宮一號再次實現(xiàn)剛性連接,形成組合體,中國首次手控空間交會對接試驗取得成功。至此,我國繼掌握天地往返、出艙活動技術之后,載人航天三大基礎性技術的最后一項——空間交會對接技術獲得突破,掌握了這項技術,建設空間站的夢想便不再遙遠。

在太空飛行了13天后,神舟九號即將踏上了回家的路,飛船從天宮一號撤離時,同樣以航天員手控方式的進行。返回艙于6月29日10時03分成功降落。天宮一號再次轉(zhuǎn)入長期運營管理狀態(tài),等待神舟十號飛船的到訪。

邁向空間站時代

太空探索是人類共同的事業(yè),為了開發(fā)太空資源,必須建立能長期運行的生活和工作基地,因此,進入空間站成為世界各國航天人努力的方向。20世紀90年代,美國、俄羅斯、歐洲航天局、日本、加拿大和巴西6個國家的太空機構(gòu)聯(lián)合推進了一項宏大的合作計劃——國際空間站。共有16個國家或地區(qū)組織參與其中,唯獨對正在蓬勃發(fā)展航天事業(yè)的中國實施技術封鎖、勢力遏制,拒絕給中國留出一席之位。

20年后,隨著空間交會對接技術的突破,獨立自主的中國航天人已成功扣響“空間站時代”的大門。

空間站是載人航天技術的標志性產(chǎn)物,也是中國載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略的最終目標。建設什么樣的空間站、如何應用空間站……一系列問題受到黨中央的高度關注。2010年9月25日,中共中央政治局常委會議審議并通過空間站建設立項報告,會議批準的《載人空間站工程實施方案》中明確要求,在2020年前后建成具有中國特色、能夠充分發(fā)揮效益的空間站。隨著空間站工程的立項,載人航天工程又增加了六個系統(tǒng):貨運飛船、載人空間站、光學艙、長征五號B運載火箭、長征七號運載火箭和海南發(fā)射場系統(tǒng),擴展至十四個大系統(tǒng)。

2013年,中國的載人航天飛行進入了第十個年頭,神舟十號將在這一年發(fā)射。細心的人們發(fā)現(xiàn),中國飛天的航天員也將達到十位。在這“十全十美”輝煌的背后,中國的航天人更欣慰地看到,中國的載人航天已從探索、突破、掌握載人航天技術開始向空間科學實驗和應用試驗轉(zhuǎn)變,進入了他們期待已久的應用發(fā)展的嶄新階段。

神舟十號的主要任務是為在軌運行的天宮一號提供人員和物資運輸服務,是面向長期飛行的一次驗證性應用飛行。

6月11日14時28分,習近平總書記來到酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心航天員公寓問天閣,為即將執(zhí)行神舟十號任務的聶海勝、張曉光、王亞平三位航天員送行。17時38分,神舟十號飛船承載著民族的飛天夢想再度起航。

2013年6月13日13時18分,天宮一號目標飛行器與神舟十號飛船成功實現(xiàn)自動交會對接。3名航天員進入飛船軌道艙后,北京航天飛行控制中心向航天員下達了進入天宮一號的指令。二度飛天的航天員聶海勝開啟天宮一號艙門后,3名航天員依次進入天宮一號。在未來十幾天的太空生活中,他們不僅要驗證組合體對航天員生活、工作和健康的保障能力,做一些建造空間站的實驗,而且,還要完成一項特殊的任務。

6月20日,在北京人大附中的一間報告廳里和距地球340公里外的天宮一號中,300多名中小學生和執(zhí)行神舟十號任務的航天員們組成了一個特殊的天地課堂。這是我國首次在載人航天飛行中開展的教育類應用任務——太空授課。航天員王亞平擔任了主講老師,在聶海勝和張曉光的輔助下,分別進行了質(zhì)量測量、單擺運動、陀螺運動、水膜和水球等基礎物理實驗,展示了失重環(huán)境下物體運動、液體表面張力等奇特的物理現(xiàn)象。全國8萬余所中小學的6000萬余名師生同步收看了現(xiàn)場實況轉(zhuǎn)播。知識與夢想在天地間傳遞,讓所有的人都感受到一份中國力量?!懊鎸棋钪妫鋵嵨覀兌际菍W生?!蓖鮼喥姜毺氐淖孕藕陀H和力讓冰冷的太空充滿了溫情,為中國開展載人航天的目的做了最好的注腳——飛天夢永不失重,科學夢張力無限。endprint

王亞平在返回地面以后,收到了很多很多孩子們的信,他們在信中說,我一定會好好地學習,將來也要成為一名航天員,去探索美麗的太空。每次看到這些,她就由衷地感到幸福和欣慰,“這次太空授課不僅僅激發(fā)了孩子們對太空的向往、對科學探索的熱情,也讓他們更多地走近航天,了解航天,熱愛航天,激發(fā)了他們的求知欲和愛國心”。

看似簡單的太空授課,考驗著3名航天員之間的默契與協(xié)同,更需要天地通信鏈路的支持,這次持續(xù)40分鐘的天地互動是在我國三顆中繼衛(wèi)星的支持下實現(xiàn)的,它們的亮相標志著中繼衛(wèi)星系統(tǒng)全球組網(wǎng)運行,實現(xiàn)了低軌道80%的覆蓋率,我國第一次有了比較完整的“陸基、海基、天基”一體的測控通信系統(tǒng),為載人航天工程向深空挺進提供了有力的保障。

6月24日早,就在聶海勝成功執(zhí)行手動交會對接任務后的第二天,習近平總書記來到了北京航天飛行控制中心,同航天員進行天地通話。習近平說:航天夢是強國夢的重要組成部分。隨著中國航天事業(yè)的快速發(fā)展,中國人探索太空的腳步會邁得更大、更遠。

航天員張曉光執(zhí)行任務歸來后最難忘的就是這次天地通話,他回憶說:“在太空中,讓我內(nèi)心非常激動難忘的事,就是天地通話,當主席說道,‘我想問問曉光、亞平,你們第一次上太空感覺怎么樣?就像嘮家常一樣,那時感覺到我們不是在遙遠的太空孤獨地飛行,而是有一個強大的團隊在地面支持著我們,全國人民的心都和我們連在一起。讓我們感覺到祖國人民賦予我們的情懷。通話結(jié)束以后,我跑到睡眠區(qū),流淚了?!?/p>

由于未來空間站的核心艙、實驗艙以及飛船都將分別發(fā)射,因此必須通過“繞飛”技術,在不同方向上使載人飛船、貨運飛船與核心艙進行對接。神舟十號在軌期間,進行了一次繞飛驗證和演練。6月25日,神舟十號按照預定程序進行變軌控制,從天宮一號上方繞飛至其后方轉(zhuǎn)為正飛姿態(tài),天宮一號則轉(zhuǎn)為倒飛姿態(tài),地面控制神舟十號接近天宮一號,順利完成近距離交會對接。

6月26日清晨,神舟十號飛船圓滿完成了各項預定任務,在內(nèi)蒙古主著陸場成功返回。牧民們用鮮花和哈達迎回了三位遨游太空的追夢人。至此,我國載人航天工程第二步第一階段任務完美收官。

2016年,恰逢中國航天事業(yè)創(chuàng)建60周年。4月24日,中國第一個航天日宣告誕生。這個具有特別意義的年份,也是我國載人航天工程發(fā)展進程中極為重要的一年。生態(tài)、環(huán)保、開放的新一代航天港海南文昌航天發(fā)射場建成使用,優(yōu)化了我國航天發(fā)射場的總體布局;新一代高可靠、高安全、無毒、無污染的中型液體運載火箭長征七號火箭發(fā)射升空,將滿足發(fā)射貨運飛船和未來載人運載火箭更新?lián)Q代的需求;新一代航天遠洋測量船遠望七號正式入列,大大提升了測控精度和效率……當然,這一年中最令人矚目的當屬神舟十一號飛船與天空二號的交會對接任務。這是改進型載人飛船和改進型運載火箭組成的載人天地往返運輸系統(tǒng)的第二次應用性飛行。

作為載人航天工程“三步走”計劃第二步第二階段的開山之作,天宮二號是我國首個正式的空間實驗室平臺和面向中期駐留的大型航天器。未來建立空間站,在軌維修、太空加注、艙外觀測等等,都需要在天宮二號中逐步完善。天宮二號由實驗艙和資源艙組成,設計壽命為兩年。相比于五年前發(fā)射的天宮一號,天宮二號有了質(zhì)的飛躍。最主要的是配備了智能化的“大腦”——控制計算機系統(tǒng)和自主研發(fā)的操作系統(tǒng),可自主地進行航天器飛行軌道、姿態(tài)調(diào)整、運行狀態(tài)的智能化診斷。

2016年9月15日22時,月朗風清的中秋之夜,在天宮一號在軌運行即將達到三周年之際,天宮二號飛向太空。十天后,成功完成兩次軌道控制,調(diào)整至距地面393公里的軌道上,靜靜地等待著神舟十一號的到來。

神舟十一號飛船在繼承神舟十號技術狀態(tài)的基礎上,調(diào)整了軌道控制策略和飛行程序,將交會對接軌道和返回軌道高度由343公里提高到393公里;優(yōu)化了貨物裝載布局方案,提高了隨行運輸能力;新配備的寬波束中繼通信終端設備,可以擴大測控覆蓋范圍,提升飛船姿態(tài)快速變化時的天地通信保障能力;同時,為滿足未來空間站交會測量設備長壽命使用要求,還對飛船的交會測量設備進行了升級換代。

10月17日清晨,執(zhí)行神舟十一號任務的景海鵬、陳冬兩名航天員,迎著朝陽向載人航天工程總指揮張又俠上將報告出征。已執(zhí)行過神舟七號、九號兩次飛行任務的景海鵬已是三度飛天,并擔任這次任務的指令長,他的搭檔是38歲的航天員陳冬,是我國第二批航天員中第一位飛向太空的男航天員。

7時30分,承載著神舟十一號飛船的長征二號F火箭沖天而起,把一團橘紅色的烈焰留在了湛藍的大漠長空。7時49分,飛船準確進入預定軌道。12點56分,飛船成功實施第一次遠距離導引控制,抬高了近地點高度,經(jīng)過多次變軌,于19日1時11分轉(zhuǎn)入自主控制狀態(tài),向天宮二號逐步靠近。3時24分,神舟十一號與天宮二號兩個飛行器對接成功,形成組合體。早晨6時32分,兩名航天員打開返回艙艙門,進入軌道艙;緊接著,開啟天宮二號實驗艙艙門,以飄浮姿態(tài)進入天宮二號實驗艙。景海鵬驚喜地發(fā)現(xiàn),比起自己四年前入住的天宮一號,天宮二號內(nèi)部發(fā)生了很大改觀,為營造更人性化的居住條件,天宮二號艙內(nèi)色彩、光線、降噪等都做了人性化的環(huán)境布置,不僅鋪設了地板、安裝了可手動調(diào)節(jié)亮度的米黃色燈、為每位航天員增加了床頭燈,還設置了一個多功能小平臺,可以寫字、吃飯、做科學實驗。此外,實驗艙內(nèi)還配備了藍牙耳機和藍牙音箱,便于航天員與地面進行通訊聯(lián)絡,一切都很溫馨,真的像是太空中的一個家了。

10月23日7時31分,為進一步驗證小衛(wèi)星的在軌釋放、駐留和伴飛技術,天宮二號成功地釋放了一顆伴隨衛(wèi)星。這顆伴隨衛(wèi)星屬于新一代先進微小衛(wèi)星,具備高效軌道控制、靈活姿態(tài)指向、智能任務序列處理和天地測控通信高速數(shù)傳的能力。比八年前的神舟七號伴隨衛(wèi)星體積更小、能力更強。10月24日,景海鵬50歲生日那天,伴隨衛(wèi)星裝載的紅外相機將天宮神舟組合體首張圖像傳回地面。10月25日,另一臺2500萬像素的可見光相機也傳回了所拍攝到的圖像。endprint

11月9日下午,景海鵬、陳冬正在開展機械臂人機協(xié)同在軌維修技術試驗時,習近平總書記來到中國載人航天指揮中心,同他們進行天地通話?!昂yi同志、陳冬同志,你們辛苦了?!绷暯接H切的聲音穿越茫茫太空,在天宮二號中響起,為兩位航天員送去了冬日里暖心的關懷。至此,我國天地通信的傳輸速度已能滿足各種發(fā)送需求,航天員與地面無障礙通信已成為現(xiàn)實。

景海鵬和陳冬在太空一共生活了33天,是迄今為止,我國載人飛行時間最長的一次任務。33天時間里,他們既要擔任“駕駛員”“科學家”,又要充當“醫(yī)生”“工程師”等多個角色,創(chuàng)造了太空跑步訓練、太空種植、太空養(yǎng)蠶、失重心血管功能研究等載人航天史上的多個“第一”。

11月17日,組合體已在太空飛行了整整30天,即將返航。景海鵬和陳冬把太空試驗的豐碩成果全都搬進返回艙,依依不舍地關上天宮二號艙門,回到飛船軌道艙。12點41分,神舟十一號同天宮二號成功分離,踏上歸途。

11月18日13時59分,冬日的內(nèi)蒙古阿木古郎草原這片在蒙古語中意為“平安”的地方,將巡天歸來的航天員迎接回家。飛船著陸后,景海鵬自主打開返回艙艙門出艙。這在我國載人飛船的歷次返回中,還是第一次。我國第六次載人航天飛行任務在美麗的草原畫上了一個完美驚世的句號。

天宮二號與神舟十一號載人飛行任務實現(xiàn)了“穩(wěn)定運行、健康駐留、安全返回、成果豐碩”的任務目標,標志著我國載人航天工程空間實驗室階段任務取得具有決定性意義的重要成果,為后續(xù)空間站建造運營奠定了更加堅實的基礎。

就在神舟十一號在太空中飛行的時候,2016年11月3日20時43分,用于發(fā)射空間站主要艙段的長征五號運載火箭在海南文昌航天發(fā)射場沖天而起,將直徑5.2米的整流罩包裹著的太空擺渡車——遠征二號上面級成功送入預定軌道,我國重型運載火箭關鍵技術取得突破,跨入世界大噸位火箭發(fā)射行列,中國航天事業(yè)邁進了嶄新的大火箭時代。

對中國載人航天工程來說,空間應用始終是發(fā)展的主題和追求的目標,中國航天人在為“仰望星空”付出諸多努力的同時,沒有忘記“腳踏實地”地顧及民生。經(jīng)歷工程發(fā)展中的多個里程碑之后,飛船發(fā)射的常態(tài)化讓民眾已不再僅僅關注火箭騰空的一瞬間,而是把目光更多投向科技成果為國民經(jīng)濟和民生帶來的實惠。作為載人航天工程主要系統(tǒng)之一,空間應用系統(tǒng)主要負責空間科學與應用任務的管理和實施??臻g應用系統(tǒng)總指揮高銘說:我們有兩個目的,一是認知外太空,探索外太空;二是和平利用太空。從神舟一號到神舟十一號,他們先后研制出上百種船載科學儀器和設備,開拓了空間材料科學、生命科學、天文觀測、地球環(huán)境監(jiān)測、空間環(huán)境探測與預報、流體物理等科學領域??臻g應用系統(tǒng)總設計師趙光恒說:我國近年來開發(fā)使用的多種新材料中,大部分是在航天技術的牽引下研制完成的。近2000項空間技術成果已移植到國民經(jīng)濟各個部門,取得近千項國家級發(fā)明專利和科技進步,帶動了衛(wèi)星通信、導航定位、氣象預報、減災防災、遠程教育等相關領域事業(yè)的發(fā)展。特別是,天宮二號上安排的空間科學實驗和地球科學觀測與應用共有十幾大項目,是歷次載人航天任務中最多的一次,主要項目的研究水平已經(jīng)處于國際前沿,技術發(fā)展位列國際先進行列。

2016年11月18日深夜,空間應用系統(tǒng)的工作人員將神舟十一號搭載的綜合材料實驗樣品、高等植物培養(yǎng)實驗返回單元連夜送回北京的實驗室。兩項樣品分別由設計團隊進行檢驗。首先打開的是綜合材料實驗樣品,這些樣品共有12個,包括金屬單晶、納米復合材料等目前最為熱門的材料樣品,進行解剖分析研究后,實驗成果將有望改善人類的生產(chǎn)生活。和材料樣品相比,高等植物培養(yǎng)的返回樣品顯得非常嬌貴,不僅配備了自己單獨的溫度計,還被包裹在了一個黑色的小匣子里,里面盛放的是擬南芥種子。科學家們嘗試在天空二號飛行過程中,完成第二代種子的培養(yǎng)。實驗的結(jié)果,令科學家們很滿意,經(jīng)歷了48天的空間培育生長,這些種子已抽薹開花和結(jié)莢,完成了從種子到種子的全部發(fā)育過程。目前,返回擬南芥樣品一部分已做固定處理,擬南芥果莢將在實驗室繼續(xù)培養(yǎng)。除此之外,還有6 個樣品被留在天宮二號中繼續(xù)在軌進行裝置熱特性測量實驗,以期揭示在地面重力環(huán)境下難以獲知的材料物理和化學過程的規(guī)律,獲得優(yōu)質(zhì)材料的空間制備技術,指導地面材料加工工藝的改進與發(fā)展。

神舟十一號飛船返回后,天宮二號繼續(xù)在395公里的軌道上獨立飛行,等待天舟貨運飛船的到來。

2017年4月20日19時41分,搭載天舟一號貨運飛船的長征七號遙二運載火箭在海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空。4月22日,天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室順利完成首次自動交會對接。一天后,天舟一號與天宮二號組合體開始進行推進劑補加試驗,這是兩個航天器進行的第一次推進劑補加,也是我國首次推進劑補加試驗,試驗持續(xù)了大約五天時間,于4月27日完成。至此,天舟一號飛行任務取得圓滿成功。作為我國載人航天工程空間實驗室飛行任務的收官之戰(zhàn),這次任務不僅突破和檢驗了空間站貨物運輸、推進劑在軌補加等關鍵技術,還標志著中國載人航天工程第二步戰(zhàn)略目標的勝利完成。從這一天起,中國航天事業(yè)正式邁入了“空間站時代”。

放眼未來,站在邁向民族偉大復興的新起點,中國航天已經(jīng)踏上了“加快建設航天強國”的新征程。太空探索永無止境,對中國航天事業(yè)而言,每一個新高度都是一個新起點,每一次叩問都是下一次探索的開始。在先后掌握了載人飛船、大推力火箭、空間交會對接、航天器長時間自主運行、航天員中期駐留等技術后,我國將按照“建設國家級太空實驗室”的總體目標,從2017年開始,逐步開展大型、長期有人照料的近地載人空間站的建設工作。中國空間站總體構(gòu)型是三個艙段:一個核心艙、兩個實驗艙,每個艙都是20噸級,整體呈T字構(gòu)型??臻g站預計在不久后建成和運營。載人航天工程總設計師、中國工程院院士周建平說:我們的目的不僅僅是為中國的科學家,也為全球的科學家提供一個良好的從事空間科學和空間應用研究的平臺,推動我們國家空間科學的發(fā)展,促進人類科技文明的共同進步。到那時,我國將成為世界上又一個掌握近地空間長期載人飛行技術、具備長期開展近地空間有人參與科學技術試驗和綜合開發(fā)利用太空資源能力的國家??梢灶A想,到2024年國際空間站退役時,中國將有可能成為全球唯一擁有空間站的國家。

從航天員第一次飛向太空,到第一次太空漫步,從神舟、天宮實現(xiàn)“太空之吻”,到女航天員的太空授課,回望神舟飛天的壯麗航程,中國航天人走出了一條“自主創(chuàng)新,重點跨越,支撐發(fā)展,引領未來”的飛天之路;培養(yǎng)造就了一支站在世界科技前沿、勇于開拓創(chuàng)新的高素質(zhì)人才隊伍;探索形成了大型工程建設現(xiàn)代化管理模式;培育鑄就了“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關、特別能奉獻”的載人航天精神,向全世界展示了強大的中國精神和中國力量,為中國夢插上了騰飛的翅膀。隨著探索太空的腳步越來越大、越來越遠,中國的航天事業(yè)必將進一步發(fā)揮服務國計民生的科技引領作用,不斷把超越夢想的飛躍標記在太空之上!endprint

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