12月5日载人航天发展现状及展望袁家军-第2章

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或者舱外工作的效率。我们大家都知道，太空行走，主要是在航天器以外，进行用于空间太空的航天器的组装、维护、维修，如何提高效率，这也是一个很重要的问题。下面就简要回顾一下载人航天发展的历史。总结起来，载人航天的发展历史，我们可以把它归结为发展的四个阶段。第一个阶段，是载人飞船阶段。第二个阶段，是天地往返运输器，这个发展阶段。第三个阶段，是短期的空间实验室阶段。第四个是空间站的阶段。回顾五十年载人航天的发展，我们可以把载人航天发展，划为这四个阶段。第一个阶段，载人飞船。载人飞船这个阶段，主要的科学目标或者技术目标，就是要突破载人航天的关键技术。关键技术包括安全发射入轨技术，包括在轨生命保障技术，就是我们进入轨道以后，如何能够创造人类生存所必要的环境。第三个就是我们要返回的过程，制动返回和升力控制技术。因为我们在太空，航天器、载人飞船是以二十五倍音速的速度在飞行，所以要安全地降落，这是制动返回和升力控制，如何来保证我们在减速的过程，人体所耐受的环境，不超过我们人体的承受极限，也就是四个G左右。还有就是我们再入防热技术。高速运行的物体，在进入大气层以后，由于和大气层的高速摩擦，在航天器表面，要产生上千度的高温。那么要保证舱内的温度在三、四十度的这么一个环境，我们要对于防热结构，防热技术方面，提出了非常严峻的一些挑战。还有就是着陆缓冲技术。顾名思义，我们要软着陆。我们人体站在五米以上往下跳的话，人的安全就要受到威协。我们从太空返回到地面以后，还有相对一定的减速，然后最终实现软着陆，这也是很关键的一个技术。以上就是整个的发射和飞行过程。另外我们要再扩展在太空研究的能力，还需要进行太空的航天器的交会对接。我们把两个航天器发射到轨道以后，进行组合，我们把它交会对接，称作交会对接技术。还有出舱活动的技术等等，这是载人飞船的主要的技术目标，就是要突破我们关键的技术。下面我有几个图片，可以看一看。这是俄罗斯在1961年发射的东方号飞船。人类的第一个宇航员加加林，就是乘坐这个东方号飞船飞入太空。从目前这个结构看，它是一个非常简单的航天器。第二个航天器，也是俄罗斯研制的，叫上升号飞船。上升号飞船可以承载三个人，它可以实现了人类的第一次太空的行走。通过这个通道，人类已经进入太空出舱活动。这是美国的第一个水星号飞船。这个图片除了飞船以外，还包括逃逸飞行器。这是美国的载两人的双子星飞船。可以看见双子星飞船，人类也可以出舱活动，而且双子星飞船，也可以进行交会对接。这是双子星飞船着陆，着落在海上的一个真实的图片。在人类掌握了载人航天的关键技术以后，就要为了长远的发展目标，要研制天地往返运输系统，我们叫天地往返运输器。这个天地往返运输器，按照它的功能来说，包括运送航天员、乘员。运输乘员的话，它需要和太空的目标进行对接。对接的能力，包括自动对接和手动对接。第二个，还要运货。在运货的船上由于没有人，所以它需要进行自动的对接。还有就是太空的救生，我们在轨道的大型的基础设施建成以后，人类在轨道的话，需要我们在出现问题以后，快速地安全地返回地面。所以天地往返运输器，是载人航天可持续发展的一个关键的阶段。你能不能经常性的进入和返回太空，必须要解决天地往返运输器的问题。下面有几张图片，可以说明一下国外的天地往返运输器的情况。这个图片是一个黑白的图片，是个剖面图，它是俄国的联盟号飞船。联盟号飞船到目前为止，已经是研制了几代了。这个是联盟号飞船，人是在中间的这个舱段，上升和返回都是在这个舱段里边。这是联盟号飞船和联盟号火箭在发射的情况，上面白色的部分，就是它的飞船的所在地，上面还有个逃逸飞行器。这是联盟号船箭的组合体的图片。这个是运货的飞行器，是进步号飞船。我们看见中间的这段，原来载人的舱段，已经被载货的舱段，包括我们用的燃料、氧气等等，其他的补给所替代。它是一个无人的飞行器，前端有交会对接的机构，所以可以实现和太空的飞行器进行交会对接。作为美国的天地往返运输器的一个特殊的例子，就是阿波罗飞船。阿波罗飞船是用于进行登月的，但是在登月计划完成以后，美国把它改进以后，当做一个天地往返的运输器，也进行一些进一步的空间的应用研究。以上的联盟号、进步号以及阿波罗，都是一次性使用的飞船。美国在八十年代成功研制了航天飞机。这个就是美国航天飞机在组装，进行发射准备的一个图片。航天飞机是一个可重复使用天地往返的运输器。下面讲第三个阶段。在完成天地往返运输器以后，载人航天的下一个目标，就是要突破人类长期在轨生存的一些关键的技术。一步跨到长期在轨生存，我们从技术的角度看来，是不行的，需要进行一些进一步的探索。为了做好长期在轨生存的准备，我们就有一个太空空间实验室这个阶段。空间实验室的目标，是要建立载人航天的，科学技术及工程大的系统，要突破长期在轨的关键技术，包括人员心理、生理变化规律的科学的研究，包括人机功效学的这些研究，包括人员医学保障技术，居住舱舒适性，以及空间环境，防护技术，航天器的维护、维修技术等等。这是礼炮一号，这是俄国的空间实验室。从这个图片上我们看，空间段一般有两个飞行器，一个是绿色的，我们叫空间实验室，它是礼炮一号空间实验室。一个是灰色的，这个是我们的天地往返运输器，所以空间实验室，至少要有这么两个空间段，它当然还是一个简化的空间的大系统。当然我们在地面，还有包括应用系统、发射系统、测控通信系统、回收系统等等，还需要包括这个系统。但是通过空间实验室，我们要初步地建立载人航天的一个大的科学技术和工程的体系。这是礼炮一号与联盟飞船对接的示意图。这个就是刚才介绍的阿波罗飞船和用阿波罗计划以后，土星五号改进的，美国的空间实验室。这个镜头，这是在对接之前的，也是空间实验室。所以从空间技术的发展，无论是俄国和美国，都要走短期的空间实验室这一步，目标（是）建立一个基本的技术体系。第二，还是要突破关键技术。载人航天发展到了今天，应该说从1986年开始，人类已经开始研制空间站的大的系统。应该说空间站系统，是人类载人航天到目前为止，发展的一个最高的水平。空间站的大系统，至少要有七个基本的系统组成。第一个就是空间站系统，第二个就是航天员系统，包括航天员的训练，地面的选拔等等，第三个就是要有天地往返的运输系统。天地往返的运输系统，包括运人的和运货的飞船，还包括航天飞机等等，这一系列至少要有第三个系统，就是天地往返运输系统。第四个就是测控通讯系统。测绘控通讯系统，包括天基的和地基的。我们国家现在，目前测控通讯系统，包括我们的地面的，陆地的测控站，和海上的测控船，只有地基的。在美国和俄国，还包括天基的。通过测控通讯这个系统，对于载人航天，空间站系统，天地往返运输系统，进行运行的管理和控制。还有就是发射场系统。发射场系统，顾名思义，就是我们在地面进行准备，把这些航天器，通过运载火箭，把它发射到太空。还有就是地面应用系统，发展空间站大系统的最重要的目标是应用，包括一些研究，包括实用，包括商业化的一些应用。还有就是着陆场的系统，主要是为了研究成果和人员，包括设施设备返回地面。所以这个图片，可以形象地说明，我们载人航天的一个基本的，大的系统。左下角是发射场系统，我们的航天器，要在这里进行准备，发射入轨。下面中间的白色的区域，就是地面的应用系统，在上天之前，我们就需要对于到底在空间站上进行什么样的研究，就需要进行充分的准备，然后根据研究的成果，进行消化，再进一步地更深入地进行研究，所以这是应用系统。这个天线，右下角的天线，就是我们一个地基测控通讯的小的代表系统。我们中间最核心的部分，就是我们空间站的大的系统。然后，有航天飞机，有运人或者运货的货船。还有左上的部分，我们还可以有自由飞行的平台。另外，我们在更高的轨道上，还应该有中继卫星，还有导航定位卫星。空间站的科学目标，有这么几个方面。第一个，要建立生物、物理以及化学等多学科的空间研究设施，开展地球科学、空间物理、天体物理和行星系科学研究，培育空间商业，进一步获取长期飞行过程当中，人体的生理、心理等变化规律，开展空间航天技术实验。因为我们有很多技术实验，在地面这个环境，还需要花很大的经费和投入，来建立这套设施。直接在太空进行实验，对于空间技术的演示验证来说，也是一个非常好的途径。还有就是要建立长期稳定运行的，空间站的基础设施，掌握空间补给，在轨组装、维护、维修技术，验证空间机器人等等技术。光靠人本身是不行的，还要在人和机器配合情况下，更好地提高工作效率。建成的空间站系统，一共有两代。第一代就是俄国的礼炮6号和礼炮7号。从这个图片上来看，空间站系统，就包括了空间站站体，运货和运人的飞船，还有就是我们大家都熟知的，1986年开始建设的和平号空间站，包括很多的舱段，也包括天地往返运输器等等。下面再简要介绍一下中国的载人航天，神舟号飞船与中国的载人航天。神舟号飞船是1992年1月份，由中央专委批准的，中国航天