神舟一号飞船是中华人民共和国载人航天计划中发射的第一艘无人实验飞船,飞船于1999年11月20日凌晨6点在酒泉航天发射场发射升空,承担发射任务的是在长征2号捆绑式火箭的基上改进研制的长征2号F载人航天火箭。在发射点火十分钟后,船箭分离,并准确进入预定轨道。
飞船入轨后,地面的各测控中心和分布在太平洋、印度洋上的测量船对飞船进行了跟踪测控,同地,还对飞船内的生命保障系统、姿态控制系统等进行了测试。
北京时间11月21日凌晨3时,地面指挥中心向飞船发出返回指令,神舟一号飞船于北京时间2002年11月21日15点41分顺利降落在内蒙古中部地区的着陆场。飞船在太空中共飞行了21个小时。
北京时间2001年1月10日1时零分,我国自行研制的“神舟二号”无人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空,10分钟后成功进入预定轨道。这是我国载人航天工程第二次飞行试验,它标志着我国载人航天事业取得了新进展,向实现载人飞行迈出了重要的一步。
我国曾于1999年11月20日首次成功发射“神舟一号”试验飞船。按照研制计划,将发射多艘无人飞船,然后实施载人飞行。这次发射的“神舟二号”飞船是第一艘正样无人飞船。飞船由轨道舱、返回舱和推进舱三个舱段组成。与“神舟一号”试验飞船相比,“神舟二号”飞船的系统结构有了新的扩展,技术性能有了新的提高,飞船技术状态与载人飞船基本一致。飞船将在太空飞行若干天后返回地面。飞行期间,将进行空间生命科学、空间材料、空间天文和物理、微重力科学等领域的实验。
发射“神舟二号”飞船的“长征二号F”运载火箭,是我国为载人航天工程而研制的新型捆绑式大推力运载火箭。为适应载人航天的需求,“长征二号F”火箭除对箭体结构、动力装置系统、控制系统、遥测系统等进一步提高可靠性外,还增加了故障检测系统等,以提高载人航天的安全性。这次发射是长征系列运载火箭第65次飞行,也是1996年10月以来我国航天发射连续第23次获得成功。
飞船发射场是我国“九五”期间自主建造的新型航天发射设施,它既可以发射飞船也可以发射卫星。发射场采用具有国际水平的垂直总装、垂直测试、垂直运输模式和远距离测试、发射控制方式。自发射“神舟一号”试验飞船以后,又进行了新的技术改造和完善,并通过了国家验收。
据介绍,“神舟二号”飞船由中国航天科技集团所属的中国空间技术研究院和上海航天技术研究院为主研制;“长征二号F”运载火箭由集团所属的中国运载火箭技术研究院研制。中国科学院、信息产业部等部门的有关研究单位,研制了用于空间科学实验与应用研究的船载仪器和设备。飞船在轨运行期间,在北京航天指挥控制中心的统一调度和指挥下,西安卫星测控中心有关测控站和“远望号”远洋航天测量船队,将对“神舟二号”飞船进行持续跟踪、测量与控制。
中国载人航天工程有关负责人对记者说,“神舟二号”无人飞船的发射成功,对我国全面掌握和突破载人航天技术具有重要意义,下一步还要进行若干次无人飞行试验,在此基础上,实施载人航天飞行,把中国的航天员送上太空。目前,航天员正在按计划进行培训。
2002年4月1日,我国自行研制的“神舟三号”飞船在太空绕地球飞行108圈后,在我国内蒙古中部地区成功着陆,为我国载人飞行奠定了坚定的基础。此次“神舟三号”飞船是完全模拟载人状态进行飞行试验的,也是我国首次向外界发布飞船搭载“模拟假人”的消息,因此引起国内外的广泛关注。
“模拟假人”在飞船上的作用何在?科研人员是如何研制出来的呢?近日,中国载人航天工程有关方面的专家首次向笔者披露了“神舟三号”飞船“模拟假人”研制之谜。
这位专家说,用“模拟假人”做试验来检验模拟飞船载人状态,这在中国是第一次,在世界上也是第一次。这项工作我们是从20世纪90年代初开始做的,至今已有十多年。
在今年发射的“神舟三号”飞船上,科研人员为其装载了几乎可以乱真的拟人载荷设备——“模拟假人”。它包括人体代谢模拟装置,拟人生理信号设备和与航天员形态、结构、质量、质心基本一致的“形体假人”。人体代谢模拟装置用来模拟耗氧速率、耗氧量和产热率,模拟真人消耗舱内氧气,向舱内辐射热量,及时通过环境控制和生命保障系统把舱内的氧分压和温度控制在医学要求的范围内。拟人生理信号设备将所录入的心电、呼吸生理信号,从太空回传到地面,以考核飞船医监设备的可靠性。
这位专家介绍说,“模拟假人”是“神舟三号”无人飞船试验的一个重要部分。因为地球的生存环境为人类提供了最基本的生存要素:食物、水分和氧气。在这些要素中,氧最为重要。人不吃食物可以存活大约7天,不喝水可以存活3天左右,要是没有氧几分钟就会失去知觉。但是宇宙飞行环境并不适合人的生存、生活和工作。载人航天器在200-500公里的高空飞行,大气环境为真实状态,温度可达1000℃以上。人类要做宇宙航行必须使载人航天器座舱保证足够的氧气、合适的压力、适宜的温湿度,以及对可能出现的危险性进行必要的防护。
为确保航天员健康地生活、高效地工作与生命安全,载人航天器上设置了一套环境控制与生命保障系统,用于控制压力,去除二氧化碳和有害气体,控制温湿度,以及供应食品与饮水和收集废物。
那么,这样一个系统在无人航天器上怎样才能知道它工作不工作、合格不合格呢?这就需要一个考核系统,这个系统就是我们研制的人体模拟代谢装置,也是拟人载荷装置。如果得不到考核,我们的航天员就不能上天。
生命载荷的目的之一首先是航天器内环境到底适宜不适宜生命生活。国外在20世纪50年代,曾以动物作为载人航天器的拟人载荷装置来考核载人航天器的环境控制和生命保障系统。1957年,前苏联将载有小狗的卫星送上太空,结果小狗在轨道舱飞行一周后,因缺氧而死。从1960年5月到1961年3月,在不到一年时间里,前苏联又连续发射了7艘载有狗、大鼠和小鼠的试验载人航天器,用于探索载人航天器的生保系统以及发射轨道飞行环境对生物的影响。在第3、6、7艘试验载人航天器飞行获得成功后,1961年4月,前苏联航天员加加林驾驶“东方1号”飞船进行了人类的首次太空飞行。美国在载人航天之前也先以猴、猩猩等高等动物作为试验对象。
虽然生命载荷有其明显的优点,但也存在许多工程技术问题。例如要对动物进行选拔和训练,需要解决有思维能力的动物在航天失重条件下废物的收集和处理以及供水、供食等问题。另外,一只猴子的耗氧量只是一个人的1/7,如果两个航天员上天需要14只猴子来试验。安全性也是问题,因此开展无生命载荷的研究受到了国内外学者的重视。
我们现在研究的是物理化学类型的拟人载荷装置,是通过物理化学的方法模拟人的耗氧、产热等代谢参数,为环境控制和生命保障系统提供代谢负荷,以考核此系统。它的优点在于代价不高且极具科学性。
说起在拟人载荷装置研究中遇到的困难,这位专家很感慨:最重要的是技术困难。拟人载荷装置在载人航天器上进行耗氧反应时,受到许多因素的限制,比如空间环境的重量、体积、功耗等,就需要高耗氧性能的材料。天上产品比地上产品的性能要求高很多。耗氧性能达到了,强度也是关键指标。高耗氧材料做出后第一次实验,就碎了,因为强度不够。第一台模拟装置就因为重量、体积太大压根儿上不了飞船。 所有测量设备的研制需要解决的是安全可靠性问题,比如吸收氧气后,装置温度高达800℃,但是要求装置表面及出口的温度达到60℃以下,怎么隔热、降温都是技术难题。比如,为一只气泵上小小的皮碗的寿命,我们要做近万次实验。做这项工作的人员并不多,年龄构成也新老不等。如今,年轻人已经挑了大梁,他们的专业涉及化学、机械、机电、电子、生物与电子工程等等。正是因为有这些科技工作者的这些努力,在“神舟三号”飞船飞行试验任务中,我们所有的产品经受住了各方面的考验,考核数据非常圆满。
2002年12月30日零时40分,中国酒泉卫星发射中心又燃喜焰,神舟4号无人飞船在发射升空并成功进入预定轨道。它是迄今对载人技术考核最全面的一艘飞船,与真正的载人飞行的技术状态是完全一致的。
神舟4号飞船返回舱内增加了两个座椅,坐着两个“航天员”。虽然不是真人,但是宇宙航天的工作、生活、医护所需物品,包括睡袋、压力服、太空食品,以及着陆后遇到意外
情况所需的匕首、枪支、弹药等救生物品全部配齐。
在前面三个型号的基础上,神舟4号获得了进一步的完善。首先,充分考虑到载人的安全性。神舟4号进一步完善了救生功能,当飞船与火箭末级分离后,为避免运载火箭因燃料未燃完,可能撞击飞船造成灾难,将由飞船发动机自动点火,拉开与运载火箭末级的距离,加速逃逸。
增加了自主应急返回功能,当飞船入轨后,万一碰上陨石、流星、太空垃圾撞伤飞船,或航天员生病,临时决定返回,这时,航天员可直接按下按钮,不需要地面支持,在6小时内返回到应急着陆区。
增加返回酒泉副着陆场功能,当主着陆场因地面风大、气候不适等原因使飞船无法返回时,航天员可选择返回副着陆场。此外,还采取了增加备伞舱防撞气囊,改用长寿命电池,增加舱内灭火器等保险措施。
其次,考虑了航天员在飞船内的舒适性,以及便于操作性,如操作设备可用手持遥控器来遥控,研制配备了飞船内可调节亮度的照明灯,增加了着陆通风功能,增加了舱门快速检漏。飞船的所有舷窗玻璃都换成了一种新材料,保证返回再入大气层后,舷窗透光性能良好,使航天员着陆后能可靠地判断着陆地形,决定是否脱掉主伞。另外,对舱内进行了适当装修,为航天员创造美观舒适的工作、生活环境。
除了人的因素,飞船的姿态、航向控制问题在神舟4号中也都基本得到解决,飞船可以更好的变换轨道,做各种太空机动。另外,神舟4号飞船的实验项目十分繁多,八项科学研究在飞船上展开,共计52件有效载荷设备随神舟四号飞船升入太空,其中33件科研设备是首次上天。
举世瞩目的“神舟五号”飞船即将发射,按照预定计划,神舟五号飞船在发射升天后,预计围绕地球飞行14圈,然后返回地面,完成中国首次载人航天飞行任务。
据了解,神舟五号将选在白天发射,由长征二号F型运载火箭送入太空。与前几艘神舟飞船的运行轨迹相似,神舟五号在进入太空后,将先以远地点350公里左右、近地点200公里左右的椭圆型轨道运行,在运行几圈之后,调整为距地350公里左右的圆形轨道。
据了解,中国载人航天工程从1992年正式启动,整个工程分别为航天员、飞船应用、载人飞船、运载火箭、发射场、着陆场、航天测控与通信等七大系统。在神舟五号发射之前,从1999年底到今年初,我国一共进行了4次无人飞行实验,充分验证了各大系统的安全性和可靠性,其中神舟四号在前三次基础上,增加了对“在轨自主应急返回”、“人工控制”等功能的试验,同时安排了陆上应急救生点和海上应急救生区,以及副着陆场演练和航天员发射场紧急撤离等训练,取得大量与载人飞行有关试验数据,为神舟五号的发射做了充分准备和论证。
昨日消息,“神舟六号”飞船已经运抵酒泉,神秘面纱终于被揭开。据了解称,“神舟六号”飞船总装已经完成,“神六”与“神五”在外形上没有差别。在此次绕地飞行中,“神舟六号”的轨道舱与返回舱分离后,还将继续在轨飞行,进行一系列科学实验。同时还能作为未来空间交会对接的一个目标飞行器。“神舟六号”飞船顶部还有一个过渡段,用于与其他航天器对接或空间探测。
据悉,“神舟六号”飞船由轨道舱、返回舱、推进舱、逃逸救生塔和一个过渡段组成。
逃逸塔保航天员脱险
逃逸救生塔:位于飞船的最前部,高8米。它本身实际上就是由一系列火箭发动机组成的小型运载火箭。在运载飞船的火箭起飞前900秒到起飞后160秒期间,一旦发生紧急情况,这个救生塔将紧急启动,拽着“神舟六号”飞船的返回舱和轨道舱与火箭分离,迅速逃离险地,并利用降落伞降落到安全地带。如火箭发射没有问题,那么在点火160秒后,飞行到110公里处会将逃逸塔抛掉,以减轻“负担”。
推进舱提供氧气和水
其中载人的返回舱、轨道舱可谓“一室一厅”,作为“一室”的返回舱是航天员在发射、返回和驾驶飞船时待的地方,作为“一厅”的轨道舱则是航天员工作和休息的场所。
推进舱:又叫仪器舱。通常安装推进系统、电源、轨道制动,并为航天员提供氧气和水。推进舱的两侧还装有面积达20多平方米的主太阳能电池帆翼。
轨道舱航天员的卧室
轨道舱:也叫工作舱。其外形为两端带有锥角的圆柱形,它是航天员的“太空卧室”兼“工作间”。它还兼有航天员生活舱和留轨实验舱两种功能,也称留轨舱。轨道舱里面装有多种试验设备和实验仪器,可进行对地观测,其两侧装有可收放的大型太阳能电池帆翼、太阳敏感器和各种天线以及各种对接结构,用来把太阳能转换为飞船的能源。
返回舱航天员“驾驶室”
返回舱:又称座舱,它是航天员的“驾驶室”。是航天员往返太空时乘坐的舱段,为密闭结构,前端有舱门。“神舟六号”完成绕地飞行任务后,两名航天员也将乘坐返回舱回归地球。宗欣
参考资料:网上大把的是