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第6章 中国宇宙飞船

1.“神舟”一号宇宙飞船

神舟1号飞船是我国发射的第一艘实验性飞船,船上所配备的设备和软件都比较简单,其中轨道舱除了安装有分离的供电设备外,没有其他设备,只起配重作用。

神舟一号飞船于1999年11月20日凌晨6点在酒泉航天发射场发射升空,承担发射任务的是在长征—2F捆绑式火箭的基础上改进研制的长征2号F载人航天火箭。在发射点火10分钟后,船箭分离,并准确进入预定轨道。飞船入轨后,地面的各测控中心和分布在太平洋、印度洋上的测量船对飞船进行了跟踪测控,同时还对飞船内的生命保障系统、姿态控制系统等进行了测试。

这次发射首次采用了在技术厂房对飞船、火箭联合体垂直总装与测试,整体垂直运输至发射场,进行远距离测试发射控制的新模式。我国在原有的航天测控网基础上新建的符合国际标准体制的陆海基航天测控网,也在这次发射试验中首次投入使用。飞船在轨道运行期间,地面测控系统和分布于公海的4艘测量船对其进行了跟踪与测控,成功进行了一系列科学试验。

作为我国航天史上的又一里程碑,神舟一号试验飞船的成功发射与回收,标志着我国载人航天技术获得了新的重大突破。

我国载人航天工程从1992年开始实施。飞行试验的圆满成功,使我国载人航天事业迈出了重要的一步。“神舟”一号于1999年11月20日,在酒泉卫星发射中心新建的载人航天发射场上,高达100多米的发射塔架各层平台陆续打开,露出了运载火箭和试验飞船的雄姿。捆绑式新型长征运载火箭昂首挺立,它的顶部安装着我国自行研制的第一艘试验飞船。

由江泽民主席题名为“神舟”号的飞船,由推进舱、返回舱、轨道舱组成,两面巨幅五星红旗,醒目地印在船体两侧,在灯光照射下,鲜艳夺目。

2.“神舟”二号宇宙飞船

与“神舟”一号试验飞船相比,“神舟”二号飞船的系统结构有了新的扩展,技术性能有了新的提高,而飞船技术状态与载人飞船基本一致。

神舟二号首次在飞船上进行了微重力环境下空间生命科学、空间材料、空间天文和物理等领域的实验,其中包括:进行半导体光电子材料、氧化物晶体、金属合金等多种材料的晶体生长;进行蛋白质和其他生物大分子的空间晶体生长;开展了植物、动物、水生生物、微生物及离体细胞和细胞组织的空间环境效应实验等。

此次航天飞船发射是中国载人航天工程的第二次飞行试验,它显示了中国载人航天事业取得了新的进展,向实现载人航天飞行迈出了可喜的一步。

3.“神舟”三号宇宙飞船

发射时间:2002年3月25日22时15分。

发射火箭:新型长征二号F捆绑式火箭,这次发射是长征系列运载火箭第66次飞行。自1996年10月以来,我国运载火箭发射已经连续24次获得成功。

飞船进入轨道所需飞行时间:火箭点火升空10分钟后,飞船成功进入预定轨道。

返回时间:2002年4月1日

发射地点:酒泉卫星发射中心

着陆地点:内蒙古自治区中部地区

飞行时间/圈数:6天零18小时/108圈

神舟三号搭载的物品有处于休眠状态的乌鸡蛋以及进行空间试验的有效载荷公用设备十项,达44件之多,包括:卷云探测仪、中分辨率成像光谱仪、地球辐射收支仪、太阳紫外线光谱监视仪器、太阳常数监测器、大气密度探测器、大气成分探测器、飞船轨道舱窗口组件、细胞生物反应器、多任务位空间晶体生长炉、空间蛋白质结晶装置、固体径迹探测器、微重力测量仪、有效载荷公用设备。

据介绍,微重力测量仪、返回舱有效载荷公用设备是第三次参加飞船试验,空间蛋白质结晶装置、多任务位空间晶体生长炉和轨道舱有效载荷公用设备是第二次参加飞船试验,其余设备都是首次在太空做试验。

“神舟”三号是一艘正样无人飞船,飞船技术状态与载人状态完全一致。这次发射试验使得运载火箭、飞船和测控发射系统得到进一步完善,提高了载人航天的安全性和可靠性。飞船上装有人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备以及形体假人,其能够定量模拟航天员在太空中的重要生理活动参数。

在这次发射中,逃逸救生系统也进行了工作。这个系统是在应急情况下确保航天员安全的主要措施。飞船拟人载荷提供的生理信号和代谢指标正常,验证了与载人航天直接相关的座舱内环境控制和生命保障系统。

4.“神舟”四号宇宙飞船

发射时间:2002年12月30日0时40分

发射火箭:新型长征二号F捆绑式火箭,此次是长征系列运载火箭的第69次飞行,也是自1996年10月以来,我国航天发射连续第27次获得成功。

飞船进入轨道所需飞行时间:火箭点火升空十几分钟后,飞船成功进入预定轨道。

返回时间:2003年1月5日19时16分

发射地点:酒泉卫星发射中心

着陆地点:内蒙古自治区中部地区

飞行时间/圈数:6天零18小时/108圈

搭载物品:除了大气成分探测器等19件设备已经参加过此前的飞行试验外,其他的空间细胞电融合仪等33件科研设备都是首次“上天”。一场筹备了10年之久的两对“细胞太空婚礼”也将在飞船上举行,一对动物细胞“新人”是B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,另一对是植物细胞“新人”——黄花烟草原生质体和革新一号烟草原生质体。

据专家介绍,在微重力条件下,细胞在融合液中的重力沉降现象将消失,这些条件更有利于细胞间进行配对与融合这些“亲热举动”,此项研究将为空间制药探索新方法。

5.“神舟”五号载人宇宙飞船

发射时间:2003年10月15日9时整

发射火箭:新型长征二号F捆绑式火箭,此次是长征系列运载火箭第71次飞行,也是继1996年10月以来,我国航天发射连续第29次获得成功。

飞船进入轨道所需飞行时间:飞船发射10分后,船箭分离,“神舟”五号载人飞船准确进入预定轨道。

返回时间:2003年10月16日6时28分

发射地点:酒泉卫星发射中心

着陆地点:内蒙古中部阿木古朗草原地区

飞行时间/圈数:21小时/14圈

搭载人员:中国飞天第一人杨利伟

搭载物品:“神舟”五号载人飞船返回舱内还搭载有一面具有特殊意义的中国国旗、一面北京2008年奥运会会徽旗、一面联合国国旗、人民币主币票样、中国首次载人航天飞行纪念邮票、中国载人航天工程纪念封和来自祖国宝岛台湾的农作物种子等。

试验项目:神舟5号将尽量减少机舱内的实验项目及仪器,以腾出更多空间来供航天员活动并执行科学观察任务。可以说,这一次的任务主要是考察航天员在太空环境中的适应性。

新技术应用:首次增加了故障自动检测系统和逃逸系统。其中设定了几百种故障模式,一旦发生危险立即自动报警。即使在飞船升空一段时间之后,也能通过逃逸火箭脱离险境。

6.“神舟”六号载人宇宙飞船

发射时间:2005年10月12日9时0分0秒

发射火箭:长征二号F运载火箭

飞船进入轨道所需飞行时间:584秒

返回时间:10月17日凌晨4时32分

发射地点:酒泉卫星发射中心

着陆地点:内蒙古四子王旗

飞行时间/圈数:115小时32分钟/飞行77圈

搭载人员:中国航天员费俊龙、聂海胜。

搭载物品:共有8类64种搭载物品,其中包括香港金利来、查氏集团等知名企业标识,还有生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉种子用于太空育种实验。在开舱仪式现场,6位特殊的“乘客”精彩亮相,它们分别是极地考察时使用过的中国国旗、国际奥委会会旗五环旗、上海世博会会旗、《申报》百年纪念特刊、书画作品《六骏图》和10幅少先队员太空画作品。神舟六号返回舱搭载的物品还有“我给‘神舟’六号航天员写封信征文活动”特等奖作文、共和国元帅特种邮票和神舟六号个性化邮票等邮品以及书画名家的作品等。

技术应用:飞船的种类非常多,但最常用的是卫星式载人飞船。这种飞船像卫星一样在离地面几百千米的近地轨道上飞行,飞行高度大约为300千米。飞船有单舱式、双舱式和三舱式,目前国际上成熟航天国家的飞船均是三舱式,这次神舟六号就是三舱式飞船,说明中国航天技术已经初步达到国际水平。

神舟六号飞船有以下特点:首先是起点很高,具有承载3名航天员的能力;其次是一船多用,航天员返回后,轨道舱可以在无人值守的状态下,作为卫星继续利用半年,甚至可以在今后进行交会对接实验;第三是返回舱的直径大,俄罗斯的直径是2.2米,我国的是2.5米。最后是飞船返回非常安全,这方面已经进行过全面的测试。总体来看,神舟六号飞船的技术进步是巨大的。

技术进步主要反映在:首先是新材料领域。据悉,近年来中国在新材料领域所取得的进步上,有2000多种是来自航天领域;其次是电信领域,这方面有硬件设备的进步,也有软件领域的进步,比如编码技术就确保了话音质量和图像的清晰度;第三是图像技术,这些技术可以用于军事领域,也可以用于民用领域;第四是特种食品,航天员的食品研制非常复杂;第五是特种纺织材料,航天服是一个系统,更是高科技的结晶;第六是电子控制系统的进步,飞船是涉及各种复杂子系统的复杂系统,所有系统均需要有电子控制系统进行控制;第七是生物医学体系的进步,载人航天与无人航天有本质上的差异,系统复杂性和可靠性大为不同。

神舟六号飞船仍是推进舱、返回舱、轨道舱的三舱结构,整船外形和结构与原来相同,重量基本保持在8吨左右。飞船入轨后先是在近地点200千米,远地点350千米的椭圆轨道上运行5圈,然后变轨到距地面343千米的圆形轨道,绕地球飞行一圈需要90分钟,飞行轨迹投射到地面上呈不断向东推移的正弦曲线。轨道特性与神舟五号相同。

由于此次飞行没有交会对接任务,神舟六号取消了用于这项功能的附加段。另外,飞船上新增加了40余台设备和6个软件,使飞船的设备达到600余台,软件82个,元器件10万余件。

7.“神舟”七号载人宇宙飞船

发射时间:2008年9月25日21时10分04秒

发射火箭:长征二号F型火箭,这是长征系列运载火箭的第109次飞行。

飞船进入轨道所需飞行时间:9分39秒

返回时间:9月28日17时37分

发射地点:酒泉卫星发射中心

着陆地点:内蒙古四子王旗

飞行时间/圈数:2天20小时27分钟/45圈

搭载人员:中国航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏。

搭载物品:神舟七号首次携带了中药上天;国家一级保护树种珙桐和国家二级保护树种鹅掌秋的种子各100克;搭载物中首次出现陶瓷制品;一批深圳太空植物的种子,包括蝴蝶兰、瓜叶菊、球根海棠、灰毛豆、类芦和结缕草等品种;伴飞卫星;五星红旗;特制太空笔。

试验项目:实施我国航天员首次空间出舱活动,突破和掌握了出舱活动相关技术,同时开展卫星伴飞、进行“天链一号”卫星数据中继等空间科学和技术试验。飞船运行期间,1名航天员穿我国研制的“飞天”舱外航天服出舱进行舱外活动,回收在舱外装载的试验样品装置。

新技术应用:成功突破飞船气闸舱、舱外航天服、航天测控中继卫星、伴飞小卫星等一系列关键技术。神七载人航天应用方面的一项新技术试验——伴随飞行的试验。航天员由舱内活动转向舱外活动,这是载人航天技术的一个重大跨越。

为实现出舱活动,必须突破舱外航天服的微机电、航天员出舱活动的地面模拟训练等一系列关键技术,需要完成舱外航天服和飞船气闸舱的研制。这在技术层面上要求很高。

经过三年多的努力,科研人员采用了新技术抑制火箭飞行初期的振动,大大提高了航天员的飞行舒适性,这从三名航天员在飞船发射中招手的细节里便可得到证实。

在整个出舱活动中,供氧、供电、空气流通、话音支持等一切功能都成功实现。从直播中,可以清晰地听到宇航员翟志刚从宇宙发向地面的声音。这充分说明中国已经掌握了舱外航天服的技术。

为了这次的一些新的测控要求,我们国家利用一些新技术研制了一些新的测控雷达和测控装备。采用海上的新技术(新型“远望号”航天测量船的使用)和空中的技术(数据中继卫星的使用),“神七”的测控覆盖率有大幅度的提升。

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