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神舟十号待命 中国载人天地往返运输系统有望形成

今年6—8月,神舟十号飞船将择机发射,与天宫一号目标飞行器再次进行有人交会对接,三名航天员将在太空中工作、生活一段较长的时间。东方号飞船和水星号飞船的飞行,是人类初次进入太空的尝试,回答了“人能否进入太空”的问题,其最大意义在于开创了载人航天的新纪元。

  今年6—8月,神舟十号飞船将择机发射,与天宫一号目标飞行器再次进行有人交会对接,三名航天员将在太空中工作、生活一段较长的时间。这也是神舟飞船开展首次应用飞行。

  神舟飞船的首次应用飞行,其重大意义在于:神舟八号、神舟九号和神舟十号的状态基本是一致的,本次任务取得成功后,这种状态的神舟飞船和长征2F运载火箭将构成我国标准的天地往返运输系统。这一系统不但能够用于空间实验室的航天员往返运输,未来也将作为我国空间站的运输工具,承担航天员天地往返运输系统和空间站救生船的职能。

  在人类奔向太空的50余年历史中,天地往返运输系统始终支撑和书写着太空之旅的传奇故事。我们特邀中国航天科工集团公司二院研究员杨宇光博士撰文,为读者介绍人类天地往返工具的发展历程。

  回顾人类载人航天历程,太空时代的到来,就是从载人天地往返运输系统的研制与试验开始的。在太空竞赛时期,前苏联和美国分别研制了三个系列的载人飞船,即东方号、上升号、联盟号和水星号、双子星号、阿波罗号。联盟号飞船经过不断改进,直到今天仍作为天地往返运输工具在使用。美国研制并使用了航天飞机,未来各航天大国还将研制新一代载人飞船。

  研究这些载人天地往返运输工具的历史,可以更清楚地让我们了解人类航天技术的发展进程,并且更好地把握未来,让航天技术更加有效地为人类造福。

  早期的天地往返运输工具

  回答了“人能否进入太空”的问题,最大意义在于开创了载人航天的新纪元

  1961年4月12日,前苏联航天员尤里·加加林乘坐东方一号飞船,从位于哈萨克斯坦的拜科努尔航天中心飞上太空,宣告了人类载人航天时代的到来。虽然加加林乘坐东方一号飞船仅环绕地球飞行一周,却完整地验证了天地往返运输系统发射入轨、在轨运行、生命保障、测控通信、安全返回所需要的关键技术,证明了人类有能力实现可靠的天地往返。

  东方号飞船是由前苏联航天技术的先驱谢尔盖·科罗廖夫领导的团队研制成功的,它由载人舱和设备舱构成,东方一号的重量大约4.7吨。载人舱是一个直径约2.3米的球体,也是在天地往返过程中唯一回收的舱段,因此在表面涂有烧蚀材料,确保返回过程中的高温不会传到飞船内部。而设备舱承载了飞船在轨姿态控制和返回所需的火箭、电源、测控设备和为航天员提供类似地面大气环境的气瓶等。实践证明,东方号飞船的这种分舱设计理念是比较合理的技术途径,除了美国最早的水星号飞船外,后来的载人飞船都采用了分舱设计。

  东方号的发展历程并不顺利,前苏联在加加林进入太空前进行了多次飞船发射试验,有时还携带试验用的狗进入太空。从1960年开始,在经历了多次飞行试验失败后,终于取得了连续两次无人飞行试验成功,才决定由加加林进行首次载人飞行。东方号飞船一共执行了6次载人飞行任务。其中包括人类首次编队飞行的东方三号和东方四号,以及乘坐东方六号的人类历史上第一位女航天员瓦连金娜·捷列什科娃的飞行任务。

  美国的第一代载人飞船是在前苏联取得巨大成就的情况下奋起直追的产物。当时美国运载火箭的能力还远不如苏联,所以第一艘和第二艘载人的水星号飞船只能用经过改造的红石弹道导弹送到亚轨道,不能环绕地球,只能在上升到最高点后像弹道导弹一样返回地球。1961年5月5日,艾伦B·谢泼德乘坐水星3号,成为美国第一位乘坐飞船升空的人,到达186公里的高空。之后乘坐水星4号的格里索姆也采用了亚轨道飞行方式。这种方式最大的问题是航天员在返回过程中要承受类似弹道导弹弹头的巨大过载,达到身体重量的11倍,其惊险程度可想而知。

  在水星4号任务之后,因为有了更大的宇宙神运载火箭,美国才得以将水星号飞船送入环绕地球的轨道。1962年2月20日,约翰·格伦乘坐水星6号飞船绕地球飞行3圈,成为美国第一个进入地球轨道的人。此后的3次水星号飞行任务均取得了成功。

  在载人航天的最初阶段,因为运载能力问题,美国的水星号飞船非常小,其发射质量只有大约2吨,在轨质量约1.3吨,内部容积只有大约1.7立方米,且采用了单舱结构。不过,由于水星号飞船返回大气层时底部朝下,可以产生一定的升力,使航天员能够通过手动控制调整飞行路线,这种受控再入的方式有利于提高落点精度,被后来所有的载人飞船采纳。

  东方号飞船和水星号飞船的飞行,是人类初次进入太空的尝试,回答了“人能否进入太空”的问题,其最大意义在于开创了载人航天的新纪元。

  • 责任编辑:辛忠

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