揭密大陆 “神七”航天计划
luyued 发布于 2011-03-13 19:37 浏览 N 次 升天时间定在10月,飞行乘组已经确定
□文/记者 席志刚
“神七”飞天
中国这个“投资未来”的旷世之举
引来了西方媒体的别样解读
但无论“中国抢占制天权”的揣测
还是“争夺地外资源”的忖度
都不能掩盖中国与世界航天大国的现实差距
当然,也不能改变中国
塑造与经济成就相匹配的国家形象的决心
中国载人航天工程办公室新闻发言人6月12日宣布,神舟七号(下称“神七”)载人航天飞行任务将于10月择机实施,担负飞行任务的航天员飞行乘组已经确定,3名航天员组成飞行乘组,3名航天员担任候补。
包括杨利伟、费俊龙、聂海胜等14名航天员目前正为“神七”飞天做紧张备训。
据大陆官方媒体报道,任务实施期间,将由飞行乘组中2名航天员进入飞船轨道舱,着舱外航天服完成出舱活动准备,其中1名航天员出舱进行太空行走,并完成有关空间科学实验操作。
2008年中国将发射15枚火箭、17颗卫星和“神七”载人飞船,发射次数大大超过2007年的10次。随着“神七”发射计划的透露,各方专家对“神七”的解读也再度引发关注。日前,《凤凰周刊》采访了戚发轫、庞之浩等航天专家,首次全方位揭密“神七”的发射准备、装备运用、航天员训练和在轨实验等情况。
据介绍,“神七”将在今年10月于酒泉基地发射升天,将搭载3名航天员。“神七”之后,中国航天的另一大目标是建立一个20吨重的太空站。
按照飞行训练计划,航天员已完成出舱活动理论训练和专业技术训练,重点开展了舱外航天服与飞船气闸舱设备操作、水槽模拟失重训练、出舱程序模拟器训练、飞行程序与任务模拟等项目,并进行了有关任务联合演练。
下一阶段,将重点对飞行乘组3名航天员和3名候补航天员进行出舱活动强化训练,进一步提高出舱活动操作技能,熟悉出舱程序等。
目前,神舟七号飞船已完成研制生产,并进行了与航天员出舱活动有关的地面测试和接口匹配,其他各项准备工作进展顺利。
发射窗口10月中旬
对于这次真正的太空旅行,世所瞩目的首先是“神七”何时发射升空,首次开展的太空行走是怎样的情形。
据了解,“神七”目前已经进入整船综合测试阶段,包括杨利伟、费俊龙、聂海胜在内的14名航天员,正在接受“神七”任务的选拔和训练。全国政协委员、载人航天工程载人飞船系统原总设计师戚发轫告诉记者,“神七”目前各项准备工作进展顺利,“将在秋高气爽的日子发射升空”。
记者从航天权威人士处获悉,“神七”发射有5个连续的72小时可供选择,从10月12日至18日的一周内,至少有一个连续的72小时可作为最终的窗口期。
根据目前中国所掌握的技术,9月即可对下一月的云层密度、风向等影响飞船发射的天文气象情况作出精确预测。届时,将在选择确定的最佳窗口期内,再最终确定“神七”的具体发射时点,这一过程将由中国载人航天工程指挥部总指挥“拍板”决策。
记者了解到,目前,“神七”七大系统──航天员系统、应用系统、飞船系统、火箭系统、发射场系统、测控系统、着陆场系统均已启动,涉及的解放军总装备部、国防科工委、中国科学院、中国航天科技集团公司等各大单位均在为此而紧张备战,“万无一失”这个耳熟能详的口号被反复强调。
中国运载火箭技术研究院的专家向记者透露,“神七”发射将使用的长征二号F型运载火箭目前已总装完毕,预计将在今年三季度出厂,进入酒泉发射基地。
截至目前,长征系列火箭进行了104次发射,成功率达90%以上。
据绕月探测工程领导小组副组长、中国航天科技集团公司总经理马兴瑞透露,“神七”载人飞船已进入整船综合测试阶段,我国新一代运载火箭已突破众多关键技术。
太空行走不超过一小时
“神七”将搭载几名航天员以及怎样开展太空行走,一直是世人关注的焦点。
“对于‘神七’,我们会派一个团队上去‘度假’,无论几人几天,航天员要出舱,进入太空。”戚发轫说,“神七”将实现中国航天员首次出舱进行太空行走,将有3名航天员参加飞行,他们在进行出舱活动时,各自承担不同的任务。
宋征宇早前也透露,“神七”增加了航天员的出舱活动,包括行走、操作、拧螺钉、安装设备等项目,目的在于为下一步建立太空空间站作准备。
“我们的工作规定是重大操作不能一个人办,开舱门、关舱门等动作是两个人合作完成,其中一个人出舱。”戚发轫介绍说,3名航天员的分工是,一名在舱内值班负责与地面指挥中心联系,一名到太空完成太空行走任务,第三名航天员留守在气闸舱内,帮助太空行走的航天员穿脱舱外航天服。
按照计划,进行出舱活动的只有一人,其余两人在舱内进行配合和保护工作。时间长度为十余分钟到数十分钟,但不会超过一小时,最终的行走时间将根据任务最后确定。
根据任务计划,“神七”载人飞船将从酒泉卫星发射中心发射升空,飞船在轨飞行期间,将进行航天员空间出舱活动,进行空间材料科学实验、释放伴飞小卫星等活动。
戚发轫表示:“这样做的难度极高,要解决的技术关键就是要把宇航员的衣服变成一个卫星。”他解释说:“因为宇航员在太空舱的时候,一切赖以生存的条件都很齐全,但当出舱之后,这些条件都没有了,且太空的辐射极其强烈,而这个辐射又是人类无法承受的,所以这个时候,宇航员的衣服就要变成可以保护宇航员的太空舱,如同一颗小型卫星在太空飞行。”
对于外界关注的“神七”是否会搭载女航天员,记者得到权威证实,“神七”暂无女航天员。
14名候选“乘客”
“包括杨利伟、费俊龙和聂海胜在内的14名男航天员正在为‘神七’接受各项专门培训。”中国航天员科研训练中心的专家向记者透露,“但最后要搭载的3名宇航员还没有确定。”
“杨利伟等14名航天员正在准备‘神七’出征,他们上天的机会相当。”戚发轫说,“神七”到底会选哪三位航天员,需要重新考核、重新检查。目前航天员有两个梯队,一个梯队3个人。第一个梯队有什么意外的情况,第二个梯队上去。
值得关注的是,中国航天员中心负责选拔训练的主任设计师吴斌曾透露,执行“神七”任务的航天员中,将有1人是执行过飞天任务的,因此,杨利伟或有希望重返太空。
由于对“神七”航天员的要求已不像“神五”、“神六”那么简单了,不仅仅是会开飞船那么简单,还有其他很多诸如心理、经验、应变等诸多方面的要求,而这些要求是极高的。戚发轫说,他们不仅要进行太空行走,还有很多工作要做。在太空失重的环境下,需要做失重实验。
空军航空医学研究所专家于立身教授曾表示,对于航天员来说,年龄过大过小都不好,38岁是飞行的最佳生理年龄,到43~45岁则开始走下坡路。
轨道舱改为气闸舱
要实现“太空行走”至少要突破两个技术难题,一个是飞船上气闸舱的设置问题,还有就是航天员的舱外航天服技术问题。
戚发轫告诉记者:“要进行太空行走首先要使用的一个重要设备就是气闸舱,它是航天员出舱活动的门户。载人航天器的气闸舱一般有2个闸门,一个与座舱连接叫内闸门,另一个是可通向太空的外闸门。航天员出舱时先走出内闸门,然后关闭内闸门,把气闸舱内的空气抽入座舱内,当气闸舱内和外空压力相等时就可打开外闸门进入太空了。
“航天员返回气闸舱时按相反的顺序操作,这颇像船过水闸。内外闸门的气密性绝对可靠是气闸舱工作的基本条件,闸门的启闭须十分小心和熟练,避免漏气很重要,否则极危险。”航天专家庞之浩说,气闸舱不但可以避免舱内泄气,还能让航天员在出舱前有一个适应过程,国外一般是将轨道舱作为气闸舱使用。
据介绍,与“神六”相比,“神七”外形变化不大,仍由三部分构成,只是将原来的轨道舱改为气闸舱。因为“神七”要执行舱外行走的任务,如果没有气闸舱,航天员一打开门舱内气体就会跑光,因此在走出太空前需要有一个过渡,航天员可在此卸压为零,再打开舱走出太空,而原来的舱里依然保证有一个大气压。
出舱服中国制造
出舱行走的关键在于航天服,因为新航天服必须具备独立的运作系统,保证航天员离开太空船也能有气、液、电的供给,保证其生存、工作和通讯。也就是说,出舱的航天员与这件航天服一起,就相当于一颗小型卫星。
目前,“神七”宇航服的关键技术已经突破,并成功通过了模拟环境试验。宇航员的出舱模拟试验也已进行多次,总体进展顺利。4月9日在何梁何利基金的高峰论坛上,相关航天专家表示,目前“中国制造”的出舱服已研制完毕。
“他们将穿着我国自行研制的航天服走进太空,进行相关空间试验活动。”戚发轫向记者证实,出舱航天服就好像一个独立的生命保障系统,保证航天员在真空活动时的供气供氧,保证合适的温度。
舱外航天服的气压调节是关键,更不能出现一丝漏气,否则将危及宇航员的生命。戚发轫介绍,航天员出舱必须穿专用的舱外航天服,这种衣服非常复杂,必须保证衣服里面的空气跟地面的压力、组成成分都一样。他说,天上的温差比较大,太阳照到的时候,有100℃,照不到你的时候是-100℃甚至更低。另外太空有很强的辐照,衣服还要防辐照。
据了解,航天员服装一般分为舱内航天服、工作服及出舱航天服三种。此前中国三位航天员在太空中所穿的都是舱内航天服,而在执行“神七”出舱任务时,必须身着特殊的舱外航天服。“舱外航天服的技术要复杂得多,一套装有便携式生命保障系统的舱外航天服,质量有100多千克(舱内航天服质量为10千克)。在中国之前,只有美国和俄罗斯掌握了出舱航天服的研制技术。我国航天科研人员奋斗了七八年,终于成功攻克了这一最大难题。
据介绍,舱外航天服面料采用高级混合纤维制成,具有高强度、耐高温、抗撞击、防辐射等特性,自带能抵御低温的特制蓄电池,能供给氧气,能提供足够温度,还能抵抗强烈的宇宙辐射。出舱航天服的背上有一个生态包,许多设备隐身其中,航天员在舱外活动更加自如。
航天专家称这套衣服造价昂贵,而且重量极大,在地球上普通人根本无法拿动,只有在失重状态下才能“轻松”地穿在身上。
舱外航天服是世界上最昂贵的衣服,虽然目前“神七”宇航服的具体造价还不清楚,但目前世界上最贵舱外航天服造价为150万美元。
太空行走或用系带式
“‘神七’如能成功实现我国航天员的‘太空行走’,对中国航天事业的发展更是具有里程碑式的意义,”航天专家庞之浩告诉记者,“按照今年的航天计划,我国将发射15枚火箭、17颗卫星以及一艘飞船,从数量上要高于2007年的10次发射,而‘神七’的发射将是重头戏。”
“有些人以为太空行走是航天员在太空散步,其实,太空行走与人们在地面行走完全不同。因为太空一无人行道,二没有马路,所以无处可走;而且航天员在太空处于失重状态,飘来飘去也没法行走。”庞之浩笑着比划说,航天员移动身体是靠手、机械臂或载人机动装置,而不是通过脚。为了方便航天员的行动,设计人员在航天器的里外都安装了一些扶手,航天员可用手握住一个个扶手来回移动身体。太空行走只是一种俗称,严格地讲应该叫出舱活动。
“航天员的出舱活动一般有两种方式,一种是‘脐带’式,一种是‘自由’式。”庞之浩进一步解释说,采用“脐带”式进行出舱活动时,航天员会通过一根“脐带”跟载人航天器相连。这条“脐带”有两个作用:一是提供生命保障功能,航天员在舱外所需要的氧气、压力、冷却质、电源和通信等都是通过“脐带”由载人航天器提供的;二是起保险作用,防止航天员漂离载人航天器太远而回不来。“带子一般不超过5米,可以保证带子不会绕在一起,所以‘脐带’式出舱活动都不会离载人航天器太远。”
“在国外,‘自由’式出舱使用的载人机动装置的研制费用要上亿美元,一套装置的生产成本也在1000万美元左右;‘脐带’式出舱技术相对比较简单,也比较安全,国外首次进行‘太空行走’时都采用这种方式。目前,在进行单人出舱活动时也常采用‘脐带’式。采用‘自由’式进行出舱活动一般都是2人,以便相互保护。”
航天员在出舱时还要携带一套载人机动装置,上面装有20多个氮气喷管,就如同背着一个小火箭,通过控制火箭的方向和推力进行“太空行走”,就像日本动画片里的铁臂阿童木。进行“自由”式“太空行走”时,按照设计,“自由”式出舱距离最远可以达到100米。庞之浩形象地向记者描述道。
庞之浩说,目前美国宇航服上装有微型航天发动机,宇航员可灵活地开启发动机,在空间站或飞船附近短距离地移动。而俄式宇航服上没有这种装置,穿俄式宇航服的宇航员在太空行走之前,要在衣服上固定安装一条一端与航天器相连的保险绳,一般称做脐带绳。
“我国航天员是第一次进行太空行走,有可能采取系带行走的方式。”庞之浩预测道。俄罗斯早期是系带进行太空行走的,美国目前都是不系带行走的。系带行走的最大距离不能超过5米,因为带子不能太长,太长容易缠绕。不系带行走也是有距离的,最远不能超过100米,目前的世界纪录是30米。如果是太空自由行走,通常需要两位宇航员同时进行,一旦发生意外,同伴可以进行营救。
“我们采用的方式是最好、最安全也是最节约的。”戚发轫表示,航天员出舱后,怕失去联系,用绳子绑住是一种最原始的方式。航天员出舱后,不是靠脚去行走,而是通过航天服实现行走,航天服上有一种动力装置,控制行走,能够出去,能够回来。
在“神七”任务执行过程中,还将释放一颗微小卫星,由出舱飞行员在太空行走时进行放飞操作。据介绍,这颗小卫星将与未来空间实验室形成编队飞行,微小卫星的释放相当于扩大了上百米到几公里的太空实验空间,能够延伸并扩展未来空间站的功能和用途。
费用低于“神六”
“神六”发射成功后,中国载人航天工程办公室主任唐贤明透露,其总花费是9亿元人民币,其中“神六”航天服造价就300万元。
航天专家表示,中国绝对是用有限的投资来取得更好的效果的,“所以摆在中国航天人面前的一个比较困难的任务,就是用有限的经费取得世界上比较公认的成果”。
对于“神七”费用的问题,该专家向记者透露:“‘神七’的花费应该少于‘神六’。因为我们对于‘神舟’系列航天技术的主体研制工作已经完成,所以‘神七’是在已有基础上的研制,花销会相应少很多。”
上海航天技术研究院院长袁洁此前表示,将于年内飞天的“神七”载人飞船已具备直播航天员太空行走的能力。
袁洁日前在出席上海市十三届人大一次会议时表示,“神七”飞天后,老百姓或许可以通过电视收看太空行走的直播。不过,最终会采取录播还是直播的形式,目前尚未确定。袁洁补充说,“神七”飞天的画面、声音直播这一“天地对话”技术,是由上海航天技术研究院承担研制的,此前已在我国“神舟”系列飞船上运用。
来源:2008年第18期 总第295期 封面故事
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