神舟飞船,国际载人航天家族中的骄子

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  朱毅麟简历:朱毅麟,男,研究员,北京空间科技信息研究所顾问,国际宇航科学院院士;1953年毕业于南京工学院,1959年毕业于清华大学力学研究班。曾任研究所科技委副主任。国家高技术航天(863-2)领域专家委员会委员。中国空间技术研究院科学技术委员会秘书长、中国空间科学学会理事,常务理事,中国科普作家协会理事。7次作为中国专家出席联合国和平利用外层空间委员会会议;我国“实践2号”一箭三星卫星系统的主要设计者,获国家科技进步2等奖,立2等功;1992年起享受政府特殊津贴。
  在我国神六飞船上天之际,笔者有幸对我国著名的国际宇航科学院朱毅鳞院士进行专访。我们的话题,是从我国及世界载人航天发展的历史开始的。
  
  载人航天的历史回顾
  
  1961年,苏联首次发射载人飞船东方号,这是世界上第一只载人飞船,它只是围绕地球转了1圈。1962年,美国宇航员德伦围绕地球运行了3圈。这以后,美国和苏联各自发展自己的载人航天。美国在1个人水星飞船的基础上发展了两个人的双子星飞船。同时苏联也有两个人的飞船,后来叫上升号飞船,又发射3人飞船,这样比美国多1个人,表示超过他们。以后,大家都想上月球,美国人在1969年,首先登上月球,苏联方面比它晚了,它的特长就是无人探测器,月球车,登上月球之后,可以自动采样,采样以后,车子自动返回;而美国人登上月球以后,可以在月球表面行走,可以驾驶车辆,活动范围更大,带回来的东西也更多了。美国人的阿波罗登月一共进行了6次,从1969年到1973年,有12个人登上月球。这样一个创举在人类历史上是很了不起的事情,直到现在为止,还没有第二个国家把人送上月球的。这以后载人航天向两个方向发展,苏联向空间站方向发展,它继续利用它的飞船向空间站运送人,运送物资,这是它的一条道路,这个载人飞船运送以后,研制了一种新的飞船,叫做联盟号,它的性能比早期飞船好得多。
  
  三类载人航天器的优长
  
  美国人在阿波罗登月以后,它不是搞空间站,而是搞航天飞机。从现在来看,载人航天器有3大类:第一类是运载火箭发射的载人飞肥第二类是美国的航天飞机;第3类是空间站。飞船总的来说比较小,最多坐2、3个人,经过大气层以后,表面碳化了,就不能再用了,是一次性的。我国的神舟一号到神舟五号,都是属于载人飞船这一类的,它自己不能上天,靠运载火箭送上天,最多坐3个人,因为你带的东西就是这么多,最多1个礼拜或者是10天,你就要回来。第二类是美国的航天飞机,它从技术上是比较先进的,它的特点是可以部分重复使用,它的航天飞机像飞机上的轨道器,回来以后,可以修理修理,再次上天。因为它的表面也有防热瓦,下来以后,有些部分会损坏,还可以继续用,到目前为止,所有的航天器只有美国航天飞机能够再次使用。
  航天飞机,还有很大的特点,它可以坐7个人。现在的飞船,本身重量是七八吨,能够装载人也就是一两吨东西。航天飞机可以装30吨,特别是航天飞机有很大的货舱,有4.6米的直径,可以装好几个卫星。另外像现在正在建造的国际空间段,大的长段,只有靠航天飞机送上去。哥伦比亚号航天飞机失事之后,大的空间舱基本上没有办法运上去,处于维持状态。只有等美国航天飞机重新飞行以后,再把它带上去。
  现在还有好几个大的舱段,美国自己的生活舱,俄罗斯的实验舱,日本的实验舱。航天飞机从技术上来说是最先进的,但是它也非常复杂。一个很大的储箱,两个运载火箭,然后像一个大飞蛾一样大的飞机,构造很复杂。另外,它的飞行过程控制、气动力带来很多问题。而且每次发射之前,准备工作很复杂,起码得两三个月时间。因为时间长,人工复杂,每次飞行,就得4到6亿美元。而俄罗斯的飞船只要3000万到5000万,大概是不到十分之一。从这两种比较来说,飞船比较简单,投资也比较少,研制时间和费用降低一些。
  研制神舟系列的飞船,也是比较符合我国的国情的。1987年我参加国家863航天技术专家委员会,当时主要任务是研究下一步我们中国搞载人航天走哪条道路,因为在这之前,苏联载人飞船成功了,美国的航天飞机也成功了。到底走哪条路,后来专家们经过很多次讨论,最后确定走载人飞船这条路比较符合我们的国情。我们国家搞的神舟系列飞船,跟美国航天飞机相比较而言,各有优缺点,各自有各自的优势。我们国家返回卫星技术,回收技术是处于领先地位的。
  
  什么是空间站
  
  空间站是一个比较大的航天器,里面至少可以住3个人,国际航天站住6个人,像一个实验室或者招待所一样,在轨道上不回来,人住进去,就做实验,可以在里面生活、工作。人不能老呆在天上,上去、下来,靠什么呢?两种,一种是航天飞机,每次7个人,他带的东西比较多。我们现在用的载人飞船,把两个人,3个人送到轨道上去,同空间站对接。货物也是这样,把货物送到空间站。航天飞机说到底是一个运输工具。如果我们继续要搞载人航天的话,下一步就是造空间站,如果不造空间站,飞船就没有太大用处了。所以,下一步要发展空间站或者空间实验室,根据我们国家原来的规划,第一步是掌握了飞船的上天、回来。神舟六号成功了,我们已经全部完成了第一阶段的任务。第一阶段是掌握载人航天的基本技术,飞船能够载1个人、两个人,能够上天运行5天、6天甚至更长时间再回来,这是第一步。
  按照我们国家第二步的打算,原来要发射一个小型空间站,起名空间实验室。小型空间站,长期无人操作,自己运行,但是短期有人执手。既然有人操作,你得有飞船把人送上去,就要解决交汇对接问题,对接起来,人才能从门进入空间站。如果第二步,还继续发展空间站的话,首先要解决对接技术。神舟六号有轨道舱,这个轨道舱留在轨道上运行,可以自主的像卫星一样在那儿自己工作,观测天文,看看地面,进行一些不需要有人管理的操作。但它的轨道舱,前面没有交汇对接的专门装置。这个装置要专门制造,不是随便就能进去,即使神舟六号在轨道上正常运行的话,也不能做交汇对接,交汇对接的飞船一定要专门发射,而且必须有交汇对接装置。一个是雌性的,一个是雄性的。这个装置肯定很复杂,要和旁边能够对接,中间要有一米左右的孔,周围有一个卡把它卡住,卡住以后要密封,不能漏气,这是个挺复杂的技术。
  第三步更遥远了,要建造一个大型空间站,长期有人照料。大的空间站至少要有4米直径,大概有10米长。最大的空间站现在正在建造,有16个国家参加的,有美国和俄罗斯,那里有好多个场馆。我们国家不可能造这么大的,将来有可能我们跟他们合作。
  
  人类的太空旅游和科研
  
  现在有好多种太空旅游,一种太空 旅游,像俄罗斯、美国,有一个高空飞机,把最普通的飞机,飞到3万米高空,一般的飞机都在几千米,我们的远程航行在1万米以下,它可以飞到3万米,飞到3万米,还没有进入太空,但是它可以看到天空的星星,天空不是蓝颜色的,而是黑颜色的,底下可以看到地球是一个弧形的。将来人们想旅游到空间站去,在空间站可以生活一段时间,太空的景色是很美的。现在已经有3个普通人上太空站去过了,第一个人是美国的富翁,他花2000万美元乘坐苏联的联盟号飞船,把他送到国际空间站,在那儿呆一个礼拜。第二次,是南非的一个富翁。第三次是美国的一个歌手。
  从太空旅游来说,主要是两种,一种是到空间站以后,每天可以看到14次日出日落。因为飞船1个半小时绕地球1周,每绕l周就看到1次,而且在天上看到的日出景色非常漂亮。我曾经做过一些描写,没有大气层,太阳从地平线跳出来的时候是突然跳出来,比在海上、山顶看到的日出更美。再一个是失重。失重在地面是做不到的。人坐在那儿,所有的东西都会飘起来。在空间站里,一般情况下,人是不能够脱离坐舱到外面去的,开放的太空对于人来讲是一个致命的环境。太空里没有氧气,没有压力以后,身体里面的液体都会变成气泡跑出来,堵住血管。另外,到—了太空,没有空气调节。太阳如果照到身上,温度马上就上升到摄氏100度。如果太阳不晒了,温度很快就下降,所以必须要穿一个专门的航天服。再就是辐射,如果在没有东西保护的情况下,太空中的辐射是很厉害的,像X光一样,对身体有影响。我们在地面上感受不到,因为有大气层保护。一到外面,这种辐射从太阳过来,从其他星星上过来,有时候也会透过飞船的舱壁。我国的返回式卫星,搭载过很多种子,包括辣椒、黄瓜。这就是利用太空失重和辐射导致变异,使种子发生一些变化,经过太空运行以后,有些植物的种子产量更高,抗风的能力更强,抗病的能力更强一些。在太空环境中,容易使很多种子的遗传基因产生变异。现在有的在飞船加工材料,像冶炼,必须要用电,就比较复杂了。在失重情况下,冶金有可以提高它的纯度的特点。所谓悬浮冶炼,悬浮在空中,电磁加温,可以不同容器接触。普通的坩埚冶炼,有一个容器,这个容器往往有杂质混进去,高温情况下,也会混进去。而全部悬浮在空中,纯度很高。而且加温的温度,不受坩埚的影响。
  
  中国为什么不发展航天飞机
  
  有很多朋友说,中国为什么不发展航天飞机,而用飞船呢?除了根据中国的国情,还借鉴了反面的例子。欧洲航天是十几个国家组成的,它开始研制小型航天飞机,想模仿美国的航天飞机。它研制了半天,花了十几亿美元以后,没有成功。反面的教训我们吸收了,正面的像俄罗斯的成功经验也吸收了。后来搞双子星座是两个舱,这就是起点高。
  俄罗斯一直用联盟号飞船,美国是航天飞机,美国人已经提出来了,2010年以前,航天飞机要退位,用什么东西代替它呢?现在研制了年轻一代的火箭,上面加一个载人探测飞船,就是CED,它不像航天飞机那样,类似于过去的阿波罗那样的,头上尖尖的,上升期间,基本上走类似飞船的道路,但是这个是可以重复使用的。
  现在俄罗斯也在计划,启用的是快船飞行器,它准备可以坐6个人,外形有翅膀,可以进入滑翔,也可以重复使用。下一步的发展趋势是多次重复使用,类似飞船这样的载人航天器。但是它也是由运载火箭带上去的。它的功能就是在轨道上运行,没有自己发射的能力,要有发射的能力,那就复杂了。我们的神舟飞船肯定要在前面加一个交汇对接机构,要专门设计这样的交汇对接机构。将来的空间实验室,也要有这样的交汇对接机构。
  我们要搞空间实验室,要建太空空间站,必须要解决两个关键技术。一个叫交汇对接技术,还有出舱活动,就是在太空行走。航天员要离开这个空间站到外面去,普通穿着衣服到外面去是不行的,外面是一个致命的世界,必须要穿特制的航天服,这个航天服就像一个小的环境系统,这个服装里要有氧气,要吸收你的二氧化碳,要有温度调节,而且要有大小便,有排泄系统。
  航天计划分3大块,一块是人造卫星,我们国家人造卫星为主。人造卫星包括气象卫星、通讯卫星、导航卫星、资源卫星,这些卫星和我们国家的经济发展,国家安全和社会进步是有密切关系的。载人航天投资是比较大的,下一步究竟怎么走,空间实验室搞不搞,我们可能还要看实际的国情发展。第二块是升空探测,我们现在正在发展的长威号,发展载人航天成功以后,我们正式开始研制地球探测器,这个长威一号围绕地球转。第三块是月球探测工程。也分三步走,一是绕月球飞行,这个最快2007年就上。第二步要在月球表面上软着陆,放一个月球车。第三步,发射一个探测器,在月球表面着落,着落之后不仅能够自由行走,而且能够取样,装在容器里,自己再离开月球,返回地球,再进行一些研究。
  现在看来,我们国家发展航天事业,国力还是有的,不需要捐款。神舟五号成功以后,曾经公布过一些数据,从1992年正式开始研制飞船,到神舟五号,一共11年时间,7大系统,一共花了190亿人民币。不管是飞船、运载火箭、宇航员的训练、包括训练的一些设备制造、发射场的改造、回收场的建设以及测控系统技术测量船跟踪测量,这些费用加起,11年才190亿。
  从运载火箭的角度来说,我们国家是处于领先水平。我们曾经给别的国家发射过很多卫星,现在我们还给欧洲国家发射卫星。用我们国家运载火箭,发射别的国家的卫星完全有条件,但问题是,受到政治上的限制,特别是美国人的限制。所以我们现在卫星发射,发射法国的卫星。法国的卫星没有用美国人的东西。过去打过美国的休斯公司制造的卫星,美国认为,把美国的卫星拿到中国的发射场就泄密了,于是就制裁它的公司。但是我们可以发射其他国家的卫星。
  我们这次神六发射,国际上其他国家一般都比较赞赏,我们的载人航天完全是和平运动,没有任何军事色彩。我看到有关报道,这次完了以后还搭乘中国文化促进会主席的两个作品,一个是摄影作品《和平鸽》,两只鸽子接吻,象征台海两岸的和平。另外是《和平颂》,一幅书法作品,代表着两岸共享和平这个意义。从我们国家来说,要促进两岸的和平交流,对整个世界来说,咱们也是发展人类航天事业,和平利用太空资源。
  (责任编辑:赵忠范)
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