吳 沅
2008年9月25日21時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”飛船(簡稱“神七”),在“長征二號”F運載火箭的托舉下,以雷霆萬鈞之勢升空,高達數十米的烈焰,將整個戈壁灘輝映得如同白晝?;鸺斤w越遠,漸漸成了夜幕中的一個亮點……發射成功,初戰告捷!
2008年9月28日17時37分,在經歷了2天20小時27分的太空遨游,完成了驚心動魄的19分35秒太空出艙活動后,“神七”連同3名航天員平安返回預定地區,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突破和技術更新。
增加出艙活動程序
氣閘艙設計:為了滿足航天員出艙活動的需要,去掉留軌艙(具有半年壽命的軌道艙),重新設計軌道艙,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入氣閘艙后,返回艙即關閉,氣閘艙就成為密閉的容器。航天員就在這個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,航天員可進行艙外行走,行走結束后,再按相反程序返回。
出艙程序設計:分為4個階段的正常出艙程序。并設計了7個關鍵事件點,要保證這些事件點全部都在地面測控范圍以內。除此以外,還設計了4個應急處理程序和30個出艙故障預案。
兩人三天到三人多天飛行
“神七”首次實現滿負荷狀態下的考核,實現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、環境控制等多種不同功能。
增加在軌試驗環節
有固體潤滑材料的在軌試驗,伴隨衛星的放飛和在軌試驗,以及將中繼衛星的測控覆蓋率由13%提高到45%左右。其中固體潤滑材料在軌試驗是從10多個候選項目中脫穎而出的,由于該項目有5個突出特點而最終入選。它們是:一、固體潤滑材料是航天器上廣泛使用的潤滑劑,屬國家航天事業發展急需的一種材料;二、該材料試驗安全可靠,且便于航天員操作;三、該材料性能的研究屬國際前沿,其性能機制尚不清楚,科學家們期待試驗中會有新發現;四、依“神七”飛行的時間可以獲得試驗效果;五、通過這次太空中的試驗,今后試驗可以在地面上模擬進行,獲得的效果會和在太空試驗一樣,顯然會大大節省研制經費和時間,提高效率。
空間“風和日麗”
空間天氣的好壞對航天員的出艙活動會帶來直接的影響。如果航天員出艙期間剛好遇到太陽黑子爆發,輻射就會增加。同時空間碎片也是潛在的危險因素。另外,還有一些特殊的空間現象,比如表面放電,這些都會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。
為此,空間天氣專門由中國科學院空間環境研究預報中心進行監測預報。經預報顯示,2008年9月25日至29日,太空天氣“風和日麗”,太空環境非常平靜。原因在于,在這段時間內太陽活動水平低,整個空間大環境無明顯擾動,對飛船的發射運行和航天員出艙活動非常有利。對于空間碎片,中國科學院空間環境研究預報中心預計,將有10個左右的危險時段可能會遭遇空間碎片的碰撞,只要避開這些危險時段,碰撞概率就是在百萬分之一以下。即使是在那幾個危險時段,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成危險。這應歸功于中國科學院空間環境研究預報中心的辛勤努力和正確預報。
穿在身上的“飛船”
航天員能否成功出艙行走,艙外航天服最為關鍵。我國研制成功的用于艙外活動的航天服取名叫“飛天”,重120千克,可靠系數0.997,可以支持4個小時的艙外活動。它最高能達到2米,軀干像盔甲,四肢像面包,還背一個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、隔熱層和外防護層)。服裝的四肢裝有調節帶,用以調節上臂、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、氣液控制臺、氣液組合插座、應急供氧管、電臍帶等。可以說,艙外航天服就是一個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,具有獨有的特點:在關節上巧妙地利用了仿生結構。在電控系統上,全部采用數字信號處理,顯示屏則采用國際上最先進的OLED技術,更能耐受高低溫,也更薄、更省電、屏幕更大。艙外服是門大學問,穿起來還有許多條條框框,非?!奥闊薄U麄€穿艙外服的過程竟長達15小時,即使是“艙外服啟封”這一環節就需數十個步驟。因此,操作艙外航天服被列為航天員訓練的一項主要內容。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。這是極其細致而又累人的活??上У氖?,這件價值3000萬人民幣的國產艙外服連同俄羅斯產的艙外服,在“神七”飛行結束后,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,出現在太空之中。通過架設在飛船艙外的攝像機,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、轉身、飄移、再轉身、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力,所展示的是中華民族走向偉大復興的精神風貌,把中華民族的自信、自豪、自強托舉到一個嶄新的高度。
“神七”之后
根據中國載人航天工程新聞發言人透露,在“神七”飛行任務之后,中國將繼續在載人航天和空間技術方面尋求突破。
據報道,我國將在2010年至2015年間發射“天宮一號”目標飛行器和“天宮二號”、“天宮三號”兩個空間實驗室,還將分別發射兩艘無人飛船(“神八”、“神九”)進行無人對接試驗,發射多艘載人飛船進行載人對接試驗和載人駐留試驗(包括“神十”)?!吧癜恕睂⒂袃蓚€重要使命,一是突破空間交會對接技術,二是實現載人運輸飛船定型(即“神舟”號飛船定型),使它成為我國空間站至地球的天地往返運輸工具,也能為其他國家的空間站提供人員和貨物的天地運輸服務??紤]到航天員的安全,首次試驗太空交會對接,一般不會考慮上人(連動物也不上),因此,“神八”、“神九”是實施不載人的空間交會對接飛行。而“神十”將實施載人航天飛行,完成交會對接任務。
為交會對接提供目標的目標飛行器正在研制,預計2011年左右發射升空,與“神八”無人飛船進行對接,屆時一場無人值守的“天宮”碰“神舟”太空大戲,將在茫茫宇宙中上演。
在進行交會對接試驗后,初步計劃在2020年左右建成載人空間站,據“神舟”飛船總設計師戚發韌介紹,它可能包括一個核心艙、一架貨運飛船、一架載人飛船和兩個用于實驗等功能的其他艙,總重100噸以下,解決有較大規模的長期有人照料的空間應用問題。
至于何時載人登月,中國載人航天工程新聞發言人明確表示,作為一個戰略性的高科技領域,中國必須要在載人登月領域有所作為,在載人航天工程前期技術積累和國家有關航天工程的成果基礎上,適時地啟動載人登月關鍵技術攻關非常必要。但何時實施這項工程,還將組織專家進行進一步的充分論證。
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釋放伴飛小衛星
“神七”搭載的伴飛小衛星于北京時間9月27日19時24分成功釋放。這是我國首次在航天器上開展微小衛星伴隨飛行試驗,也是此次“神七”載人飛行的一大亮點。該小衛星系獨立衛星,有自己的通信和動力系統,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,而是由航天員根據地面指令按動按鈕,小衛星自動彈出飛船。同時,小衛星的飛行也不是我們想象中的完全貼緊“神七”,釋放時的推力讓它與“神七”保持幾十千米的距離。此后,可按事先設定的獨立軌道,以適當的夾角(15°)與“神七”交叉共舞。“伴星”重約40千克,全部載荷不足10千克,具有測控、通信、照相、熱控、自主導航定位等功能。它的使命之一是用CCD成像立體相機近距離、多角度地給“神七”飛船照相,這些照片會成為我國首次紀錄外太空航天器運行的畫面。
三級隔離
航天員在平時處于“三級隔離”:不能去電影院等公共場所。從進入梯隊,也就是發射前50天左右,梯隊航天員就進入了“二級隔離”:可以回家,但家人要接受健康監控,航天員身邊所有的工作人員都要進行體檢,身體合格持健康證才能上崗。到了發射前14天,航天員進入“一級隔離”狀態:工作人員要在航天員家里進行全面消毒,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,也都要進行消毒。