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從神舟一號到神舟六號 

央視國際 www.cctv.com  2005年10月12日 12:15 來源:新華社

  對“天”的嚮往,中華民族堅定而又執著。當日曆翻到2003年10月15日,浩瀚太空終於迎來了第一位來自嫦娥故鄉的訪客──中國航天員楊利偉。

  “從神舟一號到神舟五號,我們每次發射都要進一步優化。我們邊研製邊進行空間試驗,從每次飛行中得到新的東西。”中國載人航天工程總設計師王永志,道出了中華民族“一步登天”的“秘密”。


10月12日9時0分0秒,神舟六號在酒泉衛星發射中心發射升空。 新華社記者趙建偉攝

  神舟一號:橫空出世

  1999年11月20日6時30分,中國第一艘不載人的試驗飛船──神舟一號,從酒泉衛星發射中心發射升空。經過21小時的飛行,在完成預定的科學試驗後,在內蒙古中部地區成功著陸,中國人成功實現了天地往返的重大突破!

  神舟一號飛船座艙內放置有一個高1.70米左右、身著航天服的男性模擬人。這個模擬人是一個感應器,用於收集返回艙在太空中的溫度、濕度、氧氣等各種試驗數據。

  1992年,載人航天工程列入國家計劃。在全國各有關部門和科技人員的大力協同下,航天科技人員僅用7年的時間就攻克了載人航天的三大技術難題,即研製成功了可靠性很高的大推力火箭,掌握了載人飛船的安全返回技術,建造了載人太空飛行良好的生命保障系統。

  “我們的飛船比美、蘇的晚40年才發射,但飛船技術水平要和他們現在的相當,要體現技術進步,不能照抄,要迎頭趕上。”王永志説。

  短短七八年的時間,中國航天人走完了發達國家三四十年所走過的路。

  中國第一艘神舟號無人飛船的發射升空,揭開了中國載人航天技術發展新的一頁。

  神舟二號:全新亮相

  神舟二號雖是第二艘無人飛船,但卻是中國第一艘正樣飛船,也可以説是載人飛船的“最完整版本”,各種技術狀態與載人時基本一樣。

  飛船在軌飛行7天后返回地面。飛船上進行了微重力環境下的空間生命科學、空間材料、空間天文和物理等領域的實驗,各種儀器設備性能穩定,工作正常,取得了大量數據,飛船技術狀態與載人飛船基本一致。

  美國一家報紙發表評論説,隨著2001年1月10日,中國成功發射神舟二號飛船,“中國古老的飛天夢想將不僅僅是傳説,中國航天員離上天的日子更近了。”

  神舟三號、四號:百折不撓

  神舟三號飛船在産品進場的第4天,出現了飛船穿艙插座信號有一個點不導通的問題。決策者們毅然決定:進度服從質量,推遲發射!

  當飛船船艙內3000多個接點個個導通之後,2002年3月25日,神舟三號飛船發射升空。

  試驗結果表明:飛船搭載了人體代謝模擬裝置、擬人生理信號設備以及形體假人,能夠定量模擬航天員呼吸和血液循環的重要生理活動參數。軌道艙在太空留軌運行180多天,工作正常,預定試驗目標全部達到,試驗獲得圓滿成功!

  9個月後的12月30日,神舟四號飛船在低溫嚴寒條件下發射成功。

  前所未有的持續低溫天氣:-28℃,比發射《大綱》規定的最低發射溫度-20℃足足低了8℃!1986年1月28日,美國“挑戰者”號航天飛機失事,就是由於一個O形橡膠密封圈因低溫變形失效而導致的!

  經過充分的試驗數據論證和氣象會商,專家們優選了一個較好的窗口,並調整了發射程序。低溫嚴寒下,參試人員用149件保暖物品,嚴嚴實實地將火箭關鍵部位包裹起來,同時不斷地吹送熱風,直到臨近發射前15分鐘,才把這些保暖物品撤下來。

  2003年1月5日,飛船安全返回並完成所有預定試驗內容,突破了我國低溫發射的歷史紀錄!

  神舟三號、四號在全載人狀態下連續發射成功,預示著中國人“摘星攬月”已為期不遠。

  神舟五號:神州圓夢

  歷史將銘記那一刻:2003年10月15日9時,中國成功發射第一艘載人飛船神舟五號!

  21個小時23分鐘的太空行程,標誌著中國已成為世界上繼前蘇聯/俄羅斯和美國之後第三個能夠獨立開展載人航天活動的國家。

  這一刻,距中國第一艘試驗飛船發射3年零329天,距中國載人航天工程立項僅11年零25天。

  在發射載人飛船之前,前蘇聯進行了5次不載人的飛船升空試驗,美國進行了8次不載人的飛船發射試驗。中國的神舟號飛船在進行了4次飛行試驗後,就成功地把人送上了太空。神舟五號飛船的成功發射和著陸,標誌著中國載人航天工程取得了歷史性的突破。

  不過,在神舟五號飛船進場前進行最後一輪地面試驗時卻發現,返回艙坐椅緩衝機構不能完全滿足緩衝發動機的備份的要求。……70天以後,科技人員攻克了這一按正常速度需半年才能解決的問題。

  “我們用了10年時間,完成了一個偉大的歷史任務,這是中國航天史上一個重要的里程碑,也是中國為和平利用空間做出的重大貢獻。” 原國家航天局局長欒恩傑説。(新華社記者 黃明)

   神舟六號飛船的構成

  據神舟六號飛船系統總設計師張柏楠介紹,神舟六號構型與神舟五號相同,由返回艙、軌道艙和推進艙3個艙段構成。由於這次飛行沒有交會對接任務,飛船取消了附加段。

  按照神舟六號飛船在太空中飛行狀態,3個艙段由前到後的安裝次序是:軌道艙、返回艙和推進艙。

  軌道艙呈圓桶形狀,是航天員工作、生活和休息的地方。軌道艙調整了艙內佈局設計以便安裝應用系統設備及航天員食品和飲用水裝置。軌道艙的後端底部設有艙門,航天員通過這個艙門可以進入返回艙。軌道艙外部兩側裝有兩個像鳥兒翅膀一樣的太陽電池翼,軌道艙所需要的電能就是由這兩個電池翼提供的。

  返回艙是載人飛船唯一返回地球的艙段,飛船起飛、上升到入軌及返回著陸時,航天員都在返回艙內。神舟六號的返回艙形狀像鐘,其艙門與軌道艙相連,航天員通過這個艙門,可以進入軌道艙。返回艙是飛船的指揮控制中心,艙內安裝了航天員的座椅。飛船在起飛、上升和返回地面時,航天員躺在座椅上的。返回艙內還安裝了飛行中需要航天員監視和操作的儀器設備,航天員通過這些儀錶可以隨時判斷、了解飛船的工作情況,還可以在必要時人工干預飛船的系統和設備的工作。

  推進艙形狀也是圓柱形的,艙內安裝推進系統發動機和推進劑,其使命是為飛船提供姿態高速和進行軌道維持所需的動力,飛船電源、環境控制和通信等系統的一部分設備也安裝在這裡。推進艙外部兩側也安裝了兩個太陽電池翼,為飛船提供所需的電能。

  神舟六號飛船的軌道艙和返回艙都是密封的艙段,艙內與外界完全隔絕,內部安裝的環境和生命保障系統,將為航天員提供一個與地球環境一樣的舒適生活環境。另外,還安裝了供著陸用的主、備兩具降落傘。返回艙側壁上開設了兩個圓形窗口,一個用於航天員觀察窗外的情景,另一個供航天員操作光學瞄準鏡觀察地面駕駛飛船。(新華社記者黃明、田兆運)

  打造更舒適的生活空間──神舟六號內部環境詳解

  新華社北京10月11日電(記者李宣良、白瑞雪)“神舟五號飛行中,環境控制與生命保障系統只能算是進行了試驗,這一次神舟六號任務才是環控生保系統的真正使用。”神舟六號飛船環控生保分系統原主任設計師傅嵐在接受新華社記者採訪時説,“我們的任務,就是竭力為航天員打造更舒適的生活空間。”

  人類要想脫離地球探索外層空間,必須設法創造一個人類可以在太空生存的小環境。太空艙內的環境控制與生命保障系統,不但是載人航天器上最具載人特色的一個重要系統,而且直接關係到航天員的身體健康、工作效率和生命安全。

  “艙內的空氣比地面還好”

  當楊利偉乘坐神舟五號飛船從太空返回時,他説:“艙內的空氣比地面還好。”

  傅嵐説,神舟六號和神舟五號採用了同樣的供氣體調壓系統,氧氣、氮氣由高壓鋼瓶攜帶上飛船,通過控制閥進行釋放,使得艙內氣體成分大致和地面一致。

  神舟六號飛船共帶了50公斤左右的氧氣,不僅可以滿足兩名航天員多天的需要,還可用於應急狀態時使用。由於高壓鋼瓶裝載高壓的大氣,需要承受210個大氣壓的壓力,所以研製難度較大,一隻鋼瓶的造價大約為5萬元人民幣。傅嵐説,萬一飛船在返回時落在海上,在返回艙內還有一套應急系統可以産生供航天員使用24小時的氧氣,並吸收二氧化碳,確保航天員不會缺氧。

  在保持空氣中充足氧氣的同時,飛船內部還採用了先進的通風凈化系統,可以將空氣中各種灰塵雜質及時清除,使空氣質量始終保持在優良等級以上。

  溫度17到25攝氏度,相對濕度30%到70%

  通過溫濕度控制系統,神舟六號返回艙溫度將控制在17到25攝氏度之間,相對濕度控制在30%到70%之間。

  “這是令人感到相當舒適的環境。” 傅嵐説,艙內溫度主要依靠專用空調進行控制。空調的工作情況,根據航天員的活動量、飛船受太陽照射程度的變化而自動進行調整。即便是在飛船返回時,飛船外表因與大氣的激烈摩擦而達到數千攝氏度,返回艙內仍保持在25攝氏度左右。

  相比于溫度的控制,對濕度的控制要困難得多。傅嵐介紹説,在太空中每名航天員每天通過呼吸、排汗等正常代謝,大約産生1.8公斤左右的水汽。在失重環境下,這些水汽懸浮在空氣中。如果不儘快回收,不僅使航天員難以忍受,危及到生命,而且可能使電氣設備受潮引起短路。神舟六號飛船是利用水的毛細現象,採用了一種吸附孔隔膜,通過施加一定的壓力讓空氣通過,而水則被吸附下來。將這種隔膜應用於空氣循環系統之中,就可以將空氣中的水汽有效過濾,使飛船內的濕度保持在相對穩定的水平。

  吃喝拉撒設施一應俱全

  為了使航天員在太空中吃得更好,除了使食品的口味和種類符合航天員的個人喜好外,還必須創造一個與地球上類似的就餐環境,這樣才有利於調動航天員的食欲。傅嵐介紹説,神舟六號航天員就餐時將食品放在具有磁性吸附作用的餐盤中,使用刀叉進行進餐。在太空中,航天員可以使用食品加熱器對食品進行加熱,一般進行30分鐘左右的加熱後,航天員就可以吃上熱的飯菜了。

  “航天員喝水實際上不是喝,而是將水射到嘴裏的。”

  傅嵐説,由於飛船中的氣壓要小于地面上,所以航天員用自己的嘴根本吸不動液體。飲水時,航天員通過一根鉛筆一般粗細的吸管將嘴與飲料容器聯結起來,通過氣泵加以一定的壓力,這樣飲料就可以源源不斷地射進航天員的嘴裏。

  航天員在太空中的大小便採用了大小便收集系統。“這是一個相當於吸塵器的系統。” 傅嵐介紹説,系統有兩根塑料軟管分別用來對準航天員大小便的排泄器官。在航天員使用時,系統通過吸氣,將排泄物收集起來,液體和固體分別保存處理。為了防止大小便産生的氣味污染環境,塑料軟管在與人體接觸時,可以起到很好的密封作用。同時,系統中還使用了活性炭作為除臭吸附劑。

  為了盡可能減少航天員的工作量,飛船環控生保系統的工作主要通過自動控制來進行。傅嵐説,“這個系統完全是為人服務的,如果沒有人,就不需要這個系統。讓航天員生活得舒服些,是我們不懈追求的目標。”(完)

  專家細數神舟六號飛船與神舟五號的四大區別

  新華社北京10月11日電(記者孫彥新)載人航天工程飛船系統總設計師張柏楠接受採訪時説,以神舟五號為基礎,神舟六號主要技術特點保持原狀的基礎上,根據兩人多天飛行任務的需要以及個別技術的發展,做出了四個方面110項技術改進。

  神舟六號飛船仍為推進艙、返回艙、軌道艙的三艙結構,整船外形和結構與原來相同,重量基本保持在8噸左右。飛船入軌後先是在近地點200公里,遠地點350公里的橢圓軌道上運行5圈,然後變軌到距地面343公里的圓形軌道,繞地球飛行一圈需要90分鐘,飛行軌跡投射到地面上呈不斷向東推移的正弦曲線。軌道特性與神舟五號相同。

  由於此次飛行沒有交會對接任務,神舟六號取消了用於這項功能的附加段,另外,飛船上新增加了40余臺設備和6個軟體,使飛船的設備達到600余臺,軟體82個,元器件10萬餘件。

  神舟六號的改進大致可以歸納為四個方面:

  一、圍繞兩人多天任務的改進。首先,準備了足量甚至余量的航天員消耗品,包括食品、水、睡袋等。食品櫃置於軌道艙中,以前處於空置狀態。按照每人每天一個半暖壺的用水量,通過水箱和單獨的軟包裝兩種方式準備了航天員用水。其次,提高了座艙的環境控制能力。一人一天呼出近一升水,神舟六號提高了對水汽冷凝的能力,擴大了冷凝水箱,把所有裸露管線都貼上了吸水材料,確保飛船濕度控制在80%以下。艙內的氧氣、溫度和濕度都可自動感應並調節。

  二、軌道艙功能使用方面的改進。放置了很多航天員生活的必需品,如食品加熱裝置和餐具等。軌道艙中挂有一個睡袋,供兩名航天員輪流休息用。失重狀態下人其實可以浮在空中睡覺,但考慮到人在地面養成的習慣,所以通過睡袋人為地製造一種“床”的感覺,否則航天員睡覺時可能會産生墜入萬丈深淵的錯覺。軌道艙中還有一個專門的清潔用品櫃,航天員可以用裏面的溫巾等物品進行清潔。大小便收集裝置這次也是首次使用。

  三、提高航天員安全性的改進。返回艙中航天員的坐椅設計了著陸緩衝功能,這是為了在反推火箭發生故障時依然能夠保證航天員安全。神舟五號飛船裏只有楊利偉乘坐的那個坐椅有著陸緩衝功能,並且有個小的缺陷,就是返回前坐椅提升後航天員難以看到舷窗外的情況。神舟六號對緩衝器進行了重新設計,並與整船結合進行了反復試驗,從高塔、飛機上拋下的3次試驗每次均獲得了成功。返回艙與軌道艙之間的艙門,如果在返回時關閉不嚴,將威脅航天員安全。俄羅斯曾經有3名航天員因此而喪生。神舟六號科研人員研製成功了艙門密閉快速自動檢測裝置,並花費了數月時間研製出一種專用抹布,這種布不産生纖維、靜電、異味,專門用來清潔艙門。

  四、持續性改進。我國載人航天工程于1992年正式啟動,至今已經過去了13年,飛船上最初使用的元器件和原材料有的已經不再生産,個別技術已經稍顯落伍。神舟六號做了一些日常的持續性改進。比如神舟一號到五號上的“黑匣子”,是1994年研製的,存儲容量只有10兆字節。現在的黑匣子不僅存儲量比原來大了100倍,而且數據的寫入和讀出速度也提高了10倍以上,體積卻不到原來的一半。(完)

  從神一到神六,專家細説變化

  新華社北京10月13日電 2005年10月12日9時,酒泉,中國第二艘載人飛船神舟六號發射成功。六年之內,這已是“長征二號F”運載火箭第六次托舉著神舟號飛船飛向太空。

  一樣的騰空而起,一樣的一飛沖天。但,從神舟一號的橫空出世,到神舟六號具有突破性意義的兩人多天飛行,這個被國外專家稱為“驚世駭俗”的巨大發展,究竟有著怎樣的變化?中國載人航天工程的總設計師們,為我們道出了其中鮮為人知的秘密:

  工程總體:“我們的飛船講究實用,每次發射都有用”

  訪談專家:王永志,中國載人航天工程總設計師。

  “我們航天工程的總要求,就是在確保安全可靠的基礎上,體現中國特色的技術進步。”

  “神舟一號到五號飛行都成功了,但成功並不意味著成熟,”王永志説,“所以每次發射都要進一步優化,每一次飛行都有所完善改進,每次都有空間試驗,邊研製邊試驗,工程總體及其七大系統就是這樣逐漸實現性能優化的。”例如,神舟一號至三號無人飛行試驗中發現的有害氣體超標等問題,在神舟四號飛船上得到了徹底解決,神舟五號飛行中發現的火箭上升段震動較大的問題,又成為第六枚“神箭”的一個主要改進點。

  “神舟六號與神舟五號又有很大不同。神六上兩名航天員,進行多人多天飛行。而且兩名航天員要從返回艙出來到軌道艙,進行空間科學和技術實驗的操作,這次實際上是第一次真正意義上的有人參與的空間科學實驗。”

  “我們的特色就是,我們的飛船講究實用,每次發射都有用。”“像前5次飛行一樣,神舟六號也具有考核各系統、發現問題從而進一步完善工程性能的作用,”王永志説,“這是將來神舟七號、八號成功的基礎。”

  載人飛船系統:無人、模擬人、一人、兩人

  訪談專家:張柏楠,中國載人航天工程飛船系統總設計師。

  神舟一號是我國發射的第一艘試驗型飛船,除了軌道艙裝有分離的供電設備外,沒有其他設備,只起配重作用。

  神舟二號是我國第一艘正樣飛船,也可以説是載人飛船的“最完整版本”,各種技術狀態與真正載人時基本一樣。

  神舟三號增加了部分載人所需設備和保證航天員安全的逃逸救生功能,裝載了模擬人,能夠定量模擬航天員呼吸和血液循環的重要生理活動參數。

  神舟四號在神舟三號的基礎上進一步改進和完善,在設備配備和技術上已經達到了可以載人的程度。

  神舟五號作為我國第一艘載人飛船,在神舟四號的基礎上,對乘坐的安全性和舒適性又做了進一步改進和完善,並且按照乘坐1名航天員的要求做了修改。

  “基於兩人多天的飛行任務,神舟六號飛船的技術改進達110項,比楊利偉乘坐的上一艘飛船更安全、更舒適。比如,提高了冷凝水汽的能力,確保飛船濕度控制在80%以下;改進了座椅的著陸緩衝功能,不僅保證了航天員的安全,還能讓他在返回途中仍然可以看到舷窗外的情況。”

  “另外,神舟一號到五號上的黑匣子,是1994年研製的,存儲容量只有10兆字節。神舟六號的黑匣子不僅存儲量比原來大了100倍,而且數據的寫入和讀出速度也提高了10倍以上,體積不到原來的一半。”

  運載火箭系統:“僅僅進行了4次無人飛行後就發射了載人飛船,很了不起”

  訪談專家:劉竹生,中國載人航天工程運載火箭系統總設計師。

  “我們僅僅進行了4次無人飛行後就發射了載人飛船,這是很了不起的。從神一到神五,火箭的基本技術狀態都是一樣的。每一次的改進,都是主要圍繞著提高産品的可靠性和性能穩定性進行的。”

  “發射神一的火箭沒有啟用逃逸功能。這是中國載人火箭的第一次發射,飛船主要是作為配重來驗證火箭方案的正確性、檢驗新建發射場的正確性,所以沒有啟用逃逸功能。在以後的飛行中,逃逸功能都按照載人狀態啟用。”

  “唯一一次事故是,神舟二號發射前10天,火箭在總裝測試廠房被一個意外動作撞傷。專家會診後決定原地修復,發射時間因此推遲4天。”

  “變化最大的就是發射神六的這枚火箭。”

  劉竹生介紹,通過設計改進和性能優化,用於神舟六號發射的火箭有75項技術改動,擁有更多的功能,也更加安全可靠。

  另外,為了確保航天員的安全,發射神舟六號的火箭在安全性和舒適性方面都有改善。比如,火箭第一次在點火裝置上增加了火路安全機構,把火工品爆炸的風險降到了最低點。

  “這枚火箭更安全,更可靠,更舒適,我們有信心再次把中國的航天員安全準確地送入太空。” 劉竹生説,“如果楊利偉再次乘坐我們的火箭,他肯定會覺得舒服多了。”劉竹生説。

  著陸場系統:“有能力安全回收神舟六號飛船返回艙”

  訪談專家:侯鷹,中國載人航天工程著陸場系統總設計師。

  飛船著陸場系統擔負著對飛船再入軌跡的捕獲、跟蹤和測量,搜索並回收返回艙,對艙內有效載荷進行處置以及對航天員出艙後進行醫監醫保、醫療救護和緊急護送的重要職責。在成功回收了四艘無人飛船和一艘載人飛船之後,我國載人航天著陸場系統已進入世界先進水平行列。

  “我國的載人航天著陸場系統,是隨著載人航天飛行任務的發展而不斷發展完善的。”自神舟五號載人航天飛行任務起擔任著陸場系統總設計師的侯鷹説。

  在發射神舟一號飛船時,著陸場系統只有一個主著陸場,沒有設立副著陸場和應急著陸場;在發射神舟二號飛船時,設立了應急著陸場;在發射神舟三號和神舟四號飛船時,又設立了副著陸場和海上應急救生區。“在發射神舟五號飛船中,著陸場系統已經相當完善了,實現了艙落人到,前後不超過半分鐘。”侯鷹説。

  我國載人航天著陸場包括主著陸場、副著陸場和應急著陸場。侯鷹介紹,它擁有先進的無線電測量系統,在飛船返回時可以快速、準確地捕獲、跟蹤返回艙,配備了由直升機組成的空中搜索營救分隊,由專用車輛組成的地面搜索營救分隊,以及由航天醫學專家和醫生組成的醫監醫保和醫療救護分隊,負責返回艙的搜尋處理和對航天員的救援。這些直升機和汽車上裝有無線電定向儀和各類通訊設備以及處理飛船返回艙的專用工程裝具和醫療用具。

  “著陸場系統有能力及時發現、安全回收神舟六號飛船返回艙。” 侯鷹説。

責編:戴昕

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