中國航天技術專家細説宇宙飛船和載人飛行

央視國際 (2003年09月22日 15:34)

　　中新網9月16日電 據報道，中國載人航天工程已進入關鍵階段，目前各項準備工作進展順利。飛船是怎麼一回事？載人航天又是怎麼一回事？據中國國防報報道，帶著這些問題，記者採訪了中國航天技術研究院高級工程師龐之浩(以下簡稱龐)。

　　記：宇宙飛船作為第一種載人航天器，在人類飛天的過程中發揮了怎樣的作用？

　　龐：載人航天是20世紀人類最偉大的壯舉。它大大擴展了人類的活動範圍，實現了人類飛天的夢想，是進一步大規模開發與利用空間資源的重要手段，對國家的政治、軍事、經濟和科技等方面的發展均有重要的戰略意義。

　　1961年4月12日，前蘇聯航天員加加林乘坐“東方”號載人宇宙飛船升空，成為世界航天第一人，開創了載人航天的新紀元。此舉不僅使加加林名揚四海，宇宙飛船作為第一種載人航天器也因此蜚聲全球。

　　宇宙飛船與返回式衛星有相似之處，因為載人，故增加了許多特設系統，以滿足航天員在太空工作和生活的多種需要。例如，用於空氣更新、廢水處理和再生、通風、溫度和濕度控制等的環境控制和生命保障系統，報話通信系統，儀錶和照明系統，航天服，載人機動裝置和逃逸救生系統等。空間交會對接技術是載人飛船工程的一項關鍵技術，因為只有這樣才能為別的航天器提供運輸功能。

　　當然，掌握航天器再入大氣層和安全返回技術也至關重要。尤其是宇宙飛船，除了要使飛船在返回過程中的制動過載限制在人的耐受範圍內，還應使其落點精度比返回式衛星更高，從而及時發現和營救航天員。前蘇聯載人宇宙飛船就曾因落點精度差，使航天員困在了冰天雪地的森林中差點被凍死。目前，掌握航天器返回技術的國家只有美國、俄羅斯和中國。

　　從結構上來看，人類已研製出了3種結構的宇宙飛船，即一艙式、兩艙式和三艙式。其中一艙式最為簡單，只有航天員的座艙。兩艙式飛船由座艙和提供動力、電源、氧氣和水的服務艙組成。它改善了航天員的工作和生活環境。世界第一個出艙的航天員列昂諾夫乘坐的前蘇聯“上升”號飛船以及美國的“雙子星座”號飛船均屬於兩艙式。最複雜的就是三艙式飛船。它是在兩艙式飛船基礎上或增加一個軌道艙(衛星式飛船)，用於活動空間、進行科學試驗等，如前蘇聯/俄羅斯“聯盟”系列飛船；或增加一個登月艙(登月式飛船)，用於在月面著陸和離開月面，如美國“阿波羅”號飛船。

　　從種類上説，在發射的宇宙飛船中，除了載人飛船外，還有貨運飛船和載人貨運混合飛船。按照飛行任務的不同，載人飛船又可分為衛星式載人飛船、登月式載人飛船和行星際式載人飛船。前兩種在20世紀已經發射成功，後一種有望在21世紀實現，很可能是載人火星飛船。

　　記：雖然宇宙飛船和航天飛機、空間站相比簡單一些，但對技術上的要求也一定很高吧？

　　龐：當然。雖説載人飛船是當今最簡單的一種載人航天器，具有飛行時間短、沿彈道式或半彈道式路徑返回、一次性使用等特點，其實它也很複雜，所以現只有中、俄、美3國擁有它。

　　宇宙飛船在返回地面時，為了減速、防熱及結構上的需要，返回重量越小越好。為此，一般真正返回地面的只有座艙，這也是分艙設計的重要原因。它要像飛機在空中拋掉副油箱和多級火箭拋掉熄火後的子級火箭似的“輕裝下陣”。所以，飛船座艙的外形設計十分重要。

　　座艙是載人飛船的核心，通常採用無翼的大鈍頭旋轉體，有的是球形，有的是鐘形。採用這種簡單外形具有結構簡單、工程上易於實現等特點。同時，座艙一般均有視野開闊的舷窗，以便航天員觀察發射前的準備活動、在軌交會對接情況、返回點火時的姿態和再入著陸的地面情況等。俄羅斯航天員曾多次在自動對接系統失靈情況下，通過舷窗進行手動對接獲得成功。此外，為保持航天員高效率工作，座艙內的大氣壓力和成分、供氧、二氧化碳和水氣的清除、水和食物、航天服等都要細緻研究，都需要很複雜的技術才能完成。

　　飛船的氣閘艙有兩個閘門，一個與座艙連接叫內閘門，另一個是可通向太空的外閘門。航天員出艙前要在座艙內穿好航天服，然後走出內閘門，關閉內閘門，把氣閘艙內的空氣抽入座艙內，當氣閘艙內和艙外壓力相等時就可打開外閘門進入太空了。航天員返回氣閘艙時按相反的順序操作。內外閘門的氣密性絕對可靠是氣閘艙工作的基本條件，閘門的啟閉須十分小心和熟練，避免漏氣很重要，否則極危險。前蘇聯“上升”-2飛船于1965年3月率先應用了氣閘艙。航天員列昂諾夫通過它走出艙外，成為世界太空行走第一人。

　　飛船在上升或返回過程中，若發生故障，需要應急彈射時，座艙門應可以迅速打開；而在軌運行或降落在海面時，則要求座艙門嚴格密封。航天員除可由座艙門進出以外，還能從應急逃逸口爬出座艙。在載人飛船上升、軌道運行和返回地球3個不同的飛行階段，有不同的飛行環境，所以其救生手段不同。例如，發射飛船的火箭起飛後發生危險。如果火箭飛行高度低於兩萬米，航天員則可像飛機的飛行員一樣啟動彈射坐椅從座艙彈出，再打開降落傘返回地面；若火箭的飛行高度超過兩萬米，航天員就只能啟動飛船頂部的逃逸用的小火箭，用它把飛船拉離運載火箭，飛向安全區後，再打開飛船的降落傘，使飛船軟著陸。

　　目前，載人飛船還是一次性的，要想重復使用須解決座艙熱防護層能經受1000℃以上高溫及返回著陸系統可保證準確著陸和很小的著陸速度這兩大關鍵，從而不被燒壞和撞壞。國外正從這兩方面入手研製可重復使用的載人飛船。

　　記：隨著人類航天活動的不斷深入，宇宙飛船的用途越來越廣泛，您能否具體談一下這方面情況？

　　龐：載人飛船在載人航天史上有著不可磨滅的功績。在送人上太空後，宇宙飛船被用於對地觀測、航天員出艙作業和生物學研究等多種科學研究和各項航天技術試驗，取得了巨大的成果。

　　宇宙飛船最重要的用途之一就是為空間站和月球基地等接送航天員和物資，且費用較航天飛機低許多。目前在軌的國際空間站和以前的“和平”號空間站、“禮炮”號系列空間站以及美國“天空實驗室”空間站都是用宇宙飛船作為天地往返交通工具的。宇宙飛船猶如太空“公共汽車”，立下了汗馬功勞。

　　人在空間站內長期工作和生活，隨時都可能出現危險。例如，航天員突發急病或飛船出現意外時，就需要航天員馬上撤離空間站，返回地面。由於宇宙飛船體小質輕、成本低，因此很適於長期停靠在空間站上用作救生艇。若用價值連城的航天飛機作救生艇長期停留在空間站上，則得不償失。1984年前蘇聯“禮炮”-7空間站出現故障時，就是靠停靠在站上的“聯盟”號飛船把站上的兩名航天員緊急撤回地面的；1998年開始建造的國際空間站也用“聯盟”-TM飛船作為救生艇。

　　由於宇宙飛船帶有推進系統，能機動變軌，因而還可以迅速降低高度進行偵察等軍事活動。美國“雙子星座”-7飛船在軌道飛行期間，飛船上航天員曾用紅外遙感器監視和跟蹤了一枚潛射導彈的發射，所獲信息比潛艇上的觀察人員報告的還要快。

　　國外開始用宇宙飛船進行太空旅遊。自美國加州百萬富翁丹尼斯蒂托2001年4月乘“聯盟”-TM飛船登上國際空間站成為第一位登上太空的旅行者之後，很多人都對太空之旅充滿了期待。為此，俄羅斯Energia火箭航天公司表示，其計劃為未來的太空旅客提供為期一週的太空服務。旅客可以乘坐俄羅斯的“聯盟”號宇宙飛船前往太空參觀。在飛船內，遊客既能體驗失重的感覺，又能透過舷窗博覽群星，遙看美麗的地球。

　　另外，未來的行星際載人飛行從目前和可預見的將來來看，將由宇宙飛船率先實現，而且很可能是載人火星宇宙飛船。

　　簡言之，宇宙飛船無論在過去、現在，還是將來，都是大有作為的，因而可以説是方興未艾。

　　記：談到宇宙飛船，不能不説一下最值得中國人驕傲的“神舟”號。請您具體談一下好嗎？

　　龐：我國的“神舟”號是比較先進的載人飛船，目前已4次遨遊太空。“神舟”號飛船由軌道艙(也叫工作艙)、返回艙(又稱座艙)、推進艙(儀器艙)和一個過渡段組成。其中載人的軌道艙、返回艙可謂“一室一廳”，作為“一室”的返回艙是航天員在發射、返回和駕駛飛船時待的地方，作為“一廳”的軌道艙則是航天員工作和休息的場所。

　　軌道艙位於返回艙前面，這是為了增加航天員的活動空間。它裏面裝有多種試驗設備和實驗儀器，可進行對地觀測。其兩側裝有可收放的大型太陽能電池翼、太陽敏感器和各種天線以及各種對接機構。

　　返回艙位於飛船中部，是航天員乘坐的艙段，也是飛船的控制中心。它不僅和其他艙段一樣要承受起飛、上升和軌道運行段的各種應力和飛行環境，而且還要經受返回時再入大氣層階段的減速過載和氣動加熱。其為密閉結構，前端有艙門，供航天員進出軌道艙使用。

　　推進艙緊接在返回艙後面，通常安裝推進系統、電源、氣瓶和水箱等設備，起保障和服務作用，即為飛船提供動力，進行姿態控制、變軌和制動，併為航天員提供氧氣和水。推進艙的兩側還裝有20多平方米的主太陽能電池翼。過渡段則在飛船頂部，用於與其他航天器對接或空間探測。

　　飛船頂部還有一個高8米的逃逸救生塔。它裝有10台發動機。在發射飛船的火箭起飛前900秒到起飛後160秒期間(0～110公里)，如發生故障，它能拽著返回艙和軌道艙與火箭分離，並落到安全地帶，使飛船上的航天員轉危為安。記：感謝您接受我們的採訪。祝願中華飛天夢早日實現。

責編：唐峰