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龙的太空

冯振彪撰写,吸收叶晓露原稿及参考材料

2006年8月18日版本

一、引言

(点题,昨天、今天、明天,感叹句,450字符)

在史前文明的中国远古时代,龙,即已成为中华民族的最高神圣图腾和最高权力象征,进而也象征和代表了整个中华民族;天,即太虚空间和宇宙穹庐,在远古中国人眼里就已经是至高至远、无边无际的无限极大者。历史有多久远,宇宙有多深邃,龙的梦想就有多遥远。

从中华民族始祖轩辕黄帝“乘龙升天”的经典传说开始,直到今天,龙的传人杨利伟、费俊龙、聂海胜,承载着历史与传统的血脉,相继乘坐“神舟”号飞船实现了中华民族的飞天梦想,构成了一部历久弥新的“龙的伟大梦想与不懈行动”的壮丽史诗,见证了中华民族杰出的创造性智慧和能力,见证了中华民族以爱国主义为核心的民族精神和以改革创新为核心的时代精神。

如今,中国已经成为世界上少数掌握最先进航天技术的国家之一了。未来,中国仍将根据本国国情和需要,以及国际航天与空间技术合作的趋势,不断扩展其航天领域的探索;同时,扩大其空间技术在商业、工业、通讯、环境等领域的应用,继续以人为本,推进中国社会的全面协调可持续发展。

中国,来自古代文明的巨龙,已经为外太空的探索之旅整装待发,众人拭目以待!

二、龙的神话梦想与飞天探索

(悠久历史的昨天)

广袤无际的太空,有史以来就充满着神奇灿烂的色彩,也流传着无数美丽的神话传说故事;进入太空,奔月摘星,亘古以来就是人类梦寐以求的事情。在中国甘肃敦煌莫高窟里曾经留下了许多栩栩如生、精美绝伦的飞天壁画,这就是最生动形象的历史见证。

中国是世界四大文明古国之一,有五千年历史,曾经有过科学技术遥遥领先于世界的辉煌时期。中国古代的天文学和历算学,从远古以来,一直是独领风骚恒久远;中国古代发明的指南针、造纸术、印刷术、火药,曾经对世界文明产生了深远的影响;中国既是远古飞天神话的发源地,也是古代火箭的诞生地,此外,中国还是世界上最早尝试用火箭做动力实施“载人飞天”探索实践活动的国度。

龙的飞天梦想,追溯和探究历史渊源,既有如《史记•封禅书》中所记载的中华民族始祖轩辕黄帝“跨上巨龙背脊、腾空而去”那样的中国古代权威正统版的“黄帝乘龙升天”经典传说,也有如《山海经》和《淮南子》等非正统典籍所记载的“嫦娥奔月”那样的中国古代凄怨美丽艺术版的、家喻户晓的民间神话;既有如《云笈七签》之《神仙感遇传》野史所记载的“唐明皇游月宫”那样的中国古代奇绝艺术版的“帝皇登月”浪漫神话,也有14世纪末令人扼腕的“万户飞天” 那样的伟大悲壮的真实传奇故事。

古代中国人的思维精湛而深邃,又具有梦幻般的生动形象描绘特征和极高艺术境界,关于“龙”和“天”的无数灿烂的神话传说、历史故事和艺术创作成就等丰富内容,构成了中国古代文明极其深厚历史文化底蕴的重要组成部分。

黄帝乘龙升天,

是迄今为止中国古代最早的关于人类借助于神话幻想“实现”飞天梦想的精彩传说故事,并且在中华民族历史上具有重大的象征性意义。

这一传说故事,始于约四千年之前的黄帝时期。经过约两千年的流传,到了西汉时期,就被大名鼎鼎的史学家司马迁写进了著名的正统史籍、中国古代第一部纪传体通史巨著——《史记》之《封禅书》中,从而成为中国正统权威的历史经典传说故事之一。

传说,黄帝是一位富有魄力而且功勋卓绝的伟人,中原各族的共同祖先,姓姬,号轩辕氏、有熊氏。黄帝率领他的中原部落,曾经在阪泉(今河北涿鹿东南)打败了炎帝所率领的黄河上游部落。炎帝,一说即神农氏,农业和医药的发明者,炎帝部落原居姜水流域,后向东发展到中原地区,被黄帝打败后,又转而合作,结成了炎黄部落联盟。后来,黄帝率领炎黄部落联盟,又在涿鹿与蚩尤率领的南方部落展开激战,并击杀蚩尤,从此统一了三大部落,黄帝被拥为各部落联盟的大首领,后被尊奉为华夏族的祖先。这就是中国大一统社会的最早雏形。在黄帝时期,教桑蚕,造舟车,创文字,制音律,立医学,定算数,使百姓丰衣足食,安居乐业。因黄帝功大无边,天帝决定召他上天。

上天之前,黄帝令人在首山采铜,到荆山铸鼎。鼎铸成之后,在荆山脚下召开庆功大会。臣民百姓们从四面八方赶来,人山人海,热闹非凡。忽见一条巨龙从天而降,黄帝跨上龙背,向人们挥手告别,腾空而去。

当巨龙飞过桥山时,黄帝要再看一看他的臣民,再看一眼他亲手种植的柏树。桥国臣民得此消息后,一起涌上桥山,把巨龙团团围住。人们依依不舍,有的拽着黄帝的衣襟和靴子,有的牵着巨龙的长须。巨龙很快又腾空而起,人们仍然拉住不放,结果扯下了黄帝的衣襟,拽掉了黄帝的长靴,拉下了黄帝腰间的佩剑。

为了永远纪念这位伟大的中华民族的始祖轩辕黄帝,人们把黄帝衣襟、靴子和宝剑埋在桥山之巅,以供后代瞻仰。这就是国内外闻名的位于陕西省黄陵县的皇帝陵。

嫦娥奔月,

是中国家喻户晓、脍炙人口、凄怨而美丽的民间神话。战国时期的《山海经》和西汉的《淮南子》等非正统典籍中均有记载。1972年至1974年曾先后两次发掘的、位于湖南省长沙市东郊的马王堆汉墓,是西汉前期轪侯利苍及其家属的墓地,在其1号汉墓出土的稀世珍贵文物中,就有彩色绘制的《嫦娥奔月图》帛画。

“嫦娥奔月”这一神话故事的起因,是她的丈夫羿(即后羿)被尧请来射杀天上九日和地上六害,造福了人间百姓却得罪了天帝,夫妻被永贬凡间,后羿向西王母讨得不死药丸一颗,却被嫦娥先偷吃所致。从此嫦娥与后羿天上人间永隔,嫦娥在月亮广寒宫永远过着寂寞、愁苦、凄凉和思念夫君的月仙生活。

当中国历史发展到盛唐时代,社会空前繁荣,人们更是把封建帝王与神话幻想相结合的浪漫主义传统艺术表现手法推向精彩典雅、神奇迷人的极致境界,从而又有了如《云笈七签》之《神仙感遇传》野史所记载的“唐明皇游月宫”那样的中国古代奇绝艺术版的浪漫神话。

唐明皇游月宫,

简而述之,这个神话幻想故事是这样的:

一个中秋之夜,唐明皇(即唐玄宗)浮想联翩,望月兴叹;道士罗公远忖度出唐明皇的心思,就将手杖掷向天空,顿时化做银桥,飞架于地面和月亮之间;唐明皇循桥而上,来到月亮上的广寒宫,欣赏到了嫦娥和数百名身穿洁白衣裙的仙女在《霓裳羽衣》曲中翩翩起舞,美不胜收;唐明皇如痴如醉,流连忘返,但迫于月宫寒气逼人,又有罗公远的一再催促,只好恋恋不舍,循原桥而归,过了桥,回头再看,银桥早已无影无踪。第二天,唐明皇宣召宫廷乐师,将月宫中所听乐曲记下,作成《霓裳羽衣》曲,然后,多才多艺的唐明皇还亲自将其编排成《霓裳羽衣》曲舞,时常欣赏怀恋。

应该说,从中国远古的盘古开天辟地时代开始,直到后来的盛唐时代,智慧才艺卓绝的中国古代人,仍然只能借助于神话幻想或者所谓的“灵丹妙药”来期盼实现“龙的飞天梦想”。

然而,随着中国古代火药和火箭技术重大发明的相继出现,情况也在发生着一些悄悄的变化。

火箭,

起源于中国,是中国古代的重大发明之一。早在公元220年至265年的三国时代,兵家就在箭杆的前部绑上易燃物,点燃后用弓、弩射出去进行火攻。到了公元10世纪唐末宋初的年代,随着火药的发明,箭杆上的易燃物换成了火药,具有了更大的燃烧威力。到公元960~1279年的宋朝,在12世纪,中国就发明制造了用火药推进的世界上最早的火箭,并被广泛用作信号传递工具和祭祀观赏的器具。另据明代的《火龙神器阵法》和《武备志》等兵书的记载,南宋时期就出现了军用火箭。到明代初期,军用火箭的发展已十分完善,并已广泛地应用于战场。

其中一种名叫“一窝蜂”的火箭一次能发射32支火箭,具有较大的战斗力。如图x所示。

另外一种名叫“火龙出水”的火箭已是二级串联火箭的雏形,专门用于水战,如图y所示。这种火箭由龙身、龙头和龙尾组成,龙身内装有火箭数枚,龙身外四周装有四个火药筒。发射时,先点燃龙身外的四个火药筒,推进“火龙”飞行,经过一定时间后,再自动点燃龙身内的火箭加速“火龙”前进,“火龙”在水面上飞行数公里远,达到远距离攻敌的目的。

公元13世纪后期,随着中西方文化交流的日益增多,中国古代的火箭技术逐步传入了西方。

公元14世纪末,在中国明朝,终于破天荒地出现了一个名叫“万户”的传奇式人物,开始别出心裁地酝酿和实施人类历史上第一次利用火箭技术进行“载人飞天”的伟大创举!

万户出身于木匠,曾在明朝班背手下从军,供职于兵器局。他勤于动手,善于动脑,对各种兵器进行过深入的钻研。后来,班背因得罪朝廷而被害。万户按照班背留下的《火箭书》,造出了各种各样的火箭,并且萌生了利用火箭推力和风筝升力进行一次飞天探险试验的设想。万户为了将这一飞天设想付诸实施,进行了充分的准备。

万户飞天,

是“龙的飞天第一试”,如图z所示。其方法和过程是:万户特制了一把座椅,在座椅后面捆绑安装了47支当时世界上推力最大的火箭;一切准备就绪后,万户将飞天试验安排在一个山顶上,他请人把自己绑在这个座椅上,然后他双手各持一个大风筝,并让人同时点燃火箭,随着火箭的轰鸣和烈焰喷射,万户乘坐的座椅离开了山顶向前冲去,“万户飞天了!”……正当人们还在欢呼、惊愕之时,只见:47支火箭硝烟未尽,万户和他乘坐的座椅在空中翻滚着,最后摔到了山脚下。

万户是人类有史以来第一个借助于火箭推力而真正飞起来的伟大而勇敢的冒险探索者!虽然,他没有后人——俄罗斯英雄宇航员加加林那么幸运,也没有中国航天英雄杨利伟那么幸运,万户不幸而献出了自己的宝贵生命。

万户采用的方法,虽然以我们今天的眼光来看是“很原始落后”的,但是,他的方法中仍然包含着科学合理的成分:用火箭产生的推进力和风筝的气动升力试图克服地球引力的束缚,以期达到载人飞天的目的。这种方法论,与我们现代载人航天的科学原理,在思想精髓本质上有着异曲同工的、惊人的相似!

“龙的飞天第一试”,虽然以悲剧性的失败而告终,但是,这是一次伟大的失败!并由此而开启了人类飞天实践活动的先端!万户,这位伟大的中国古人,用目前看来“很原始落后”、却是当时世界上最先进的中国古代火箭技术,为人类探索飞天活动的历史长夜里点燃了第一把“希望之火”!从此,绵延传续、星火燎原、永不熄灭!

美国火箭学家赫伯特•基姆在1945年出版的《火箭与喷气发动机》一书中,详细地描述了万户飞天的探险活动。另外,在苏联、德国、英国等国火箭专家的著作中都提到过此事。这是国际承认的中国古代真实传奇版的“龙的飞天第一试”。

所以,600多年后的今天,中国明朝的万户,这位伟大的悲剧性传奇人物,已经被世界公认为人类载人航天实践活动的先驱探索者。为了纪念这位传奇的实践家和探险家,月球背面东方海附近的一个环形山被国际天文联合会命名为“万户山”。这是万户应得的崇高荣誉,也是龙的骄傲和对龙的传人的永恒激励。

从远古文明时代的神话传说故事,到中古文明时代火药和火箭技术的发明应用,再到约600年前近古文明时代人类首次利用火箭技术探索实践“载人飞天”的伟大壮举,古代中国人为全世界和全人类留下了灿烂辉煌篇章和巨大精神财富,也见证了中华民族杰出的创造性智慧和丰富生动的想像力,见证了中华民族团结统一、爱好和平、勤劳勇敢、自强不息的伟大民族精神。

三、现代航天科技与载人航天

(历史对比与评论)

诚然,需要指出的是:现代的运载火箭渊源于古代火箭,古代火箭经过漫长的历史演变,同现代自然科学的理论和探索相结合,才最终发展成为现代的运载火箭。虽然古代火箭是中国人发明的,但是由于长期的封建统治,不重视科学技术的发展,致使古代火箭技术未能在中国发展为现代火箭技术。尽管欧洲人在中国人发明火箭几百年后才学会使用火箭,但最终还是从欧洲发展起现代火箭技术。这不能不说是中国历史的遗憾。直到新中国成立后,龙的传人才得以涉足现代火箭技术领域。

虽然人类一直都梦想着自由飞天,但是由于受到地球引力的束缚,人类也一直都难以离开地球,直到现代航天科学理论和现代火箭技术诞生后,这种情况才发生了真正实质性变化。

现代航天学最为著名的3位奠基人,是俄国科学家齐奥尔科夫斯基,德国科学家奥伯特,美国科学家戈达德,他们在19世纪末、20世纪初相继提出了多级火箭和航天技术理论,为现代火箭和航天科技奠定了理论基础。1926年3月,美国科学家戈达德研制并发射了世界上第一枚用煤油和液氧作为推进剂的无控液体火箭,开创了现代火箭的新纪元。

在他们之后,在20世纪中叶又成长起来了3位杰出的现代火箭技术和载人航天器技术的专家,他们是苏联“东方”号飞船、“联盟”号飞船和火箭的总设计师科罗廖夫,德国V-2导弹及美国土星Ⅴ号重型运载火箭总设计师冯•布劳恩,美国阿波罗飞船总设计师马克西姆•费格特,终于开启了人类崭新的载人航天时代。

人类从太空看到的地球,美丽而又神奇——载人航天,最通俗地讲,就是人们驾驶着载人飞船或航天飞机等载人航天器,往返于地球与太空之间或星际空间,从事地球与空间科学探测、空间生产、空间观察等航天活动。

与其他不载人的一般航天活动相比较,载人航天活动最显著的不同特点就是有了航天员的直接参与,从而大大拓展了人类的活动范围和视野,而这也正是载人航天活动最引人入胜、最激动人心和最具有魅力的地方。

正如齐奥尔科夫斯基在1911年8月12日所预言的那样:“地球是人类的摇篮。人类不会永远躺在这个摇篮里,而会不断地探索新的天体和空间。人类首先将小心翼翼地穿过大气层,然后再去征服太阳系空间。”

1961年4月12日,苏联航天员加加林乘坐“东方-1”号飞船,成功实现了人类首次真正意义上的载人航天飞行,这是人类载人航天活动历史性突破的伟大壮举,震撼了全世界!

1969年7月16日,美国航天员阿姆斯特朗、奥尔德林和科林斯乘坐“阿波罗-11”号飞船升空,飞奔月球;20日,阿姆斯特朗第一个踏上月球表面,并说了一句永载人类史册的名言:“对于一个人来说这只是一小步,但对于全人类来说,这是跨出了一大步。”这是人类第一次到达地球以外的另一个星球上,具有不可磨灭的重大历史意义,这一伟大壮举更强烈地震撼了全世界!

此后,人类的载人航天事业继续蓬勃发展。

人类的下一个目标是:载人登陆火星探测。

那么,中国人的情况又怎么样了呢?

沧海桑田,时移世异。半个多世纪以前,新中国成立后,曾经蒙受近代百年屈辱历史的中华民族,再次在世界民族之林顽强地站了起来,屹立于整个世界的东方!在当时特殊的国际形势背景下,确保国家安全,是中国压倒一切的头等大事。在毛泽东、周恩来、聂荣臻等开国领袖和元勋们的英明决策与直接领导下,当代中国人开始踏入现代意义上的导弹航天技术领域。中国导弹航天事业发展伊始,困难重重,举步维艰,艰苦卓绝,可歌可泣,经过以钱学森为代表的第一代航天人的不懈努力和竭尽全力的拼搏,终于在上个世纪六十年代和七十年代相继取得了令全世界都为之震撼的“两弹一星”的辉煌成功,擎起了共和国最坚实牢固的安全与和平盾牌!与此同时,中国的航天技术也取得了长足的进步。由此奠定了中国的大国地位。

进入到改革开放的八十年代以后,邓小平总书记高瞻远瞩,批准实施了包括载人航天高科技领域在内的中国“863计划”,明确了中国的高科技发展战略目标是“在世界高科技领域要占有一席之地”。

中国要在世界高科技领域占有应有的地位,就必须紧紧跟踪世界先进水平,不失时机地发展自己的高新科学技术。

自从前苏联的加加林第一次进入太空,美国的阿姆斯特朗第一次登上月球表面,迄今为止,人类已进行了两百几十次载人航天飞行。

这一极具挑战性的载人航天高科技领域,越来越受到世界各国的重视。中华民族必须而且能够在这一领域占有一席之地!

如果说“两弹一星”确立了中国在二十世纪的大国地位,那么,实施载人航天工程,必将有力地促进中国在政治、经济、科学技术等各个领域的全面发展和增强综合国力,能够进一步巩固和提高中国在二十一世纪的大国地位;同时,还可以培养造就一支具有高素质、高水平和强大自主创新能力的高科技人才队伍,有力地促进中国的长期可持续发展,造福和惠及全体人民。一句话:可以有力地促进中华民族的伟大复兴、和平崛起与永续发展!

“发展才是硬道理”!经过五年的载人航天高技术概念性研究和论证,至1992年1月,中央专委听取了航天领域专家委员会的汇报后,认为发展中国载人航天是必要的,确定中国实现载人航天的技术途径是“载人飞船工程”,并决定由原国防科工委组织“载人飞船工程”技术经济可行性论证。同年9月21日,中央政治局常委会议正式批准“载人飞船工程”立项上马,并命名代号为“921工程”。随即,任命王永志为921工程总设计师。

在以江泽民主席为核心的第三代领导集体的英明决策和有力推动下,中国载人航天工程的研制建设工作从此全面展开。在原国防科工委和总装备部的直接领导下,以王永志为代表的当代中国航天人科学求实,发奋图强,锐意进取,顽强突破,坚持走自主创新的中国特色载人航天工程之路,而钱学森也十分明确支持和积极肯定这种自主创新的中国特色;承担工程任务的各部门和系统密切配合,大力协同,奋力拼搏,工程研制建设取得了阶段性重要成果,一个具有中国特色的载人航天工程研制试验体系已初具规模,一大批跨世纪的优秀人才已经涌现在研制试验的第一线,为中国航天事业的可持续发展奠定了坚实的基础。

经过连续13年坚持不懈、锲而不舍的突破性努力,中国载人航天工程取得了辉煌灿烂的丰硕成果。从1999年11月至2005年10月,从“神舟一号”直至“神舟六号”,全部六次重大飞行试验任务均取得了圆满成功!其中,在“神舟五号”和“神舟六号”任务中,杨利伟、费俊龙、聂海胜这三条“中国之龙”,代表整个中华民族,相继出征太空,实现了“中国龙首圆飞天梦想”和“中国龙再圆飞天梦想”的伟大壮举!并获得了世界性的广泛称誉!

——这是华夏盛事,令全球炎黄子孙无不强烈地感到振奋人心和激动欣喜万分!

这也标志着中国已经突破和掌握了载人航天基本技术,圆满完成了中国载人航天工程的“第一步”任务,并为“第二步(空间实验室)”任务和“第三步(空间站)”任务积累了宝贵经验,奠定了必要的技术基础和基本条件;同时,这也标志着中国成为继俄罗斯、美国之后第三个具备独立开展载人航天活动能力的世界航天大国,是中国载人航天工程历史性突破的重要里程碑,是中国综合国力和高科技实力的重大进步和高度体现。

从中国导弹航天事业的艰难起步到“两弹一星”的辉煌成功,再到世纪之交“神舟”号飞船的最终飞天圆梦,无不深厚地凝聚着以“两弹一星精神”和“载人航天精神”为代表和以改革创新为核心的新时代民族精神,无不深厚地凝聚着龙的新时代文化内涵和高科技底蕴。

四、龙的不懈行动和飞天圆梦

(半个世纪以来的今天-中国导弹航天史简介)

大漠明珠:东风基地——中国导弹航天事业的发祥地

在中国西部广袤而神秘的土地上,有一片位于巴丹吉林沙漠边缘、内蒙古额济纳旗南部的戈壁滩,这是一个血与火交融过的地方。

远古时代,这里曾经是碧海云天、草木葱茏之地。相传道教创始人老子,曾骑青牛没入此域,在这西北最大的湖泊之一——“居延海”,画符成仙。

星移斗转,沧海桑田。无情的岁月,风化了种种美丽动人的传说,也掩盖了昔日水天一色、林木参天的美景,代之而来的是一片蛮荒沉寂的戈壁大漠,一睡不知多少年……

中国人,千年飞天梦想,矢志不移。丝绸故道,饱经风尘坎坷,几度沉浮,壁画犹剩;居延故郡,黄沙千里戈壁,一点绿洲,希望不绝;大漠孤烟直,长河落日圆——辉煌中,凤凰涅槃!

终于,当时光的脚步踏入20世纪中叶的时候,历史再一次选择了这一片神奇的土地!随着震天的轰鸣声在这片沉寂了上千年的土地上空响起,一个饱受侵略的国家挺起了自豪的脊梁,一个历经欺辱的民族真正地站了起来!

顿时,全世界的目光,都集中到了位于内蒙古西部、额济纳旗这片神秘的土地。

——在这里,由毛泽东主席“东风压倒西风”这一句经典名言而引以代称的著名的“东风”基地,一条条中国巨龙腾飞而起、横空出世,谱写了共和国导弹航天事业的最辉煌篇章,奏响了“龙的不懈行动与飞天圆梦”的旋律最强音!

东风基地——中国酒泉卫星发射中心,现又称东风航天城,是中国西部一颗璀璨夺目的大漠明珠,是中国导弹航天事业的发祥地。建场于1958年,迄今已有48年光荣历史。

创业篇

翻过了中国近代史最沉重的一页。

1949年10月1日,在天安门城楼上,毛泽东主席庄严地向全世界宣告:中华人民共和国成立了!中国人民从此站起来了!

新中国成立后,百废待兴,中国人民意气风发,重建家园,海外学子们也纷纷归国效力,大家都沉浸在对未来美好生活的幸福憧憬中。

然而,没隔多久,朝鲜战争爆发了。

在这场战争中,以美国为首的西方资本主义国家,目标不仅针对朝鲜,同时也针对中国,他们以核武器相威胁,疯狂叫嚣“要把东方这个社会主义婴儿扼杀在摇篮之中”!

一柄达摩克利斯之剑高悬在中国人民头上。

★和平,只有靠和平的盾牌来捍卫

为了保卫中国人民流血牺牲换来的成果,建设一支现代化、正规化的中国人民解放军,使中华民族屹立于世界民族之林,在当时极端艰苦困难的条件下,中国政府决定:建立和发展自己的国防尖端科技事业。在当时特殊的国际形势背景下,从中国本身的国家安全角度出发,确保国家安全,是压倒一切的头等大事!

★人是一切事业成败的决定因素,搞国防尖端科技,必须首先培养人才队伍

在朝鲜战争期间,中国最高统帅部毛泽东主席就把陈赓将军(1955年被授予大将军衔)从朝鲜战场上单独抽调回国,着手筹备和组建中国的最高军事技术学府——中国人民解放军军事工程学院,院址坐落在黑龙江哈尔滨,简称“哈军工”。

周恩来总理亲自组织领导,陈赓将军呕心沥血,从全国范围内抽调最优秀的师资力量和其他所需的一切人力、物力和财力,终于在50年代中期把“哈军工”建成了中国当时最先进水平的综合性军事技术大学,并拥有了当时中国惟一的导弹专业。陈赓任第一任校长。

陈赓,这位具有儒将风度和传奇经历色彩、曾经叱咤北伐风云的一代智勇名将,在共和国诞生之后,又创造了一个令世人惊叹不已的办学传奇!

“哈军工”地位之高、新学员入学考核审查之严格,都远远高于国内其他大学,并且,她拥有当时全国独一无二的最优先招生的特殊待遇。

“哈军工”成为了中国源源不断地培养和输送国防尖端科技人才的最重要摇篮之一,从这所著名学府里走出来的年轻军官们,日后大都成为了共和国导弹航天事业的技术中坚骨干和学术技术带头人。

“哈军工”,就是现今位于湖南长沙的中国人民解放军国防科技大学的辉煌前身。

★搞国防尖端科技,还必须要有科技领军人物,制定发展规划,建立组织领导机构和国防工业体系

朝鲜战争停战后,经过周恩来总理的亲自努力,以及中美之间的艰苦谈判,中国要回了著名科学家钱学森。

钱学森,1911年12月11日生,浙江杭州人。1934年毕业于上海交通大学,1935年赴美国麻省理工学院留学并于1936年获硕士学位。后转入加州理工学院,在导师卡门的指导下深造,1938年获博士学位后,留校任教并从事火箭研究,是卡门领导的火箭研究小组的重要成员。1943年钱学森与马林纳合作完成了《远程火箭的评论与初步分析》研究报告,为该学院研制导弹和探空火箭奠定了理论基础。钱学森与卡门一起提出的高超音速流动理论为飞行器克服音障和热障提供了依据,为空气动力学的发展奠定了基础,以他和卡门命名的卡门-钱学森公式被用于高速飞行器的气动设计。1949年钱学森出任加州理工学院喷气推进实验室主任,同年还提出了核火箭的设想。钱学森是当时世界一流的空气动力学专家和火箭专家。

新中国成立后,满怀爱国热情的钱学森,冲破美国的重重阻挠,历经艰难曲折,终于在1955年10月8日回到了祖国怀抱。后来,他就成为了中国导弹航天事业的重要奠基人和开创者之一。

1956年1月,毛泽东主席发出了“要在几十年内,努力改变我国在经济上和科学文化上的落后状况,迅速达到世界上先进水平”的伟大号召。

1956年2月17日,钱学森提出了《建立我国国防工业意见书》,对航空和导弹技术,从领导、科研、设计、生产等方面,最先为中国政府提出了极为重要的实施方案和决策意见。

随后,聂荣臻元帅根据钱学森的建议,向国务院和中共中央军委提出了《关于建立中国导弹研究工作的初步意见》。3月14日,周恩来总理召开专门会议,决定成立以聂荣臻为主任的国防部航空工业委员会(简称航委),具体领导中国导弹的研究和管理工作,提出发展目标和方针。

5月,以毛泽东主席为首的中共中央军委正式做出了发展导弹等国防尖端科技事业的决定。

同年春天,在周恩来、陈毅、李富春、聂荣臻等的领导下,中国政府组织全国600多名专家和工程技术人员,经过半年时间的反复论证,制定了《1956年至1967年科学技术发展远景规划纲要(草案)》(简称12年科学规划),提出了“重点发展,迎头赶上”的方针,确定了57项重点任务。其中特别强调发展原子能、火箭和喷气技术、电子计算机、半导体、自动化等新兴技术,重点发展以导弹、原子能为代表的尖端技术。

钱学森回国后,以高度的热情、无私的奉献、渊博的学识、高超的才能和极端负责的精神,协助周恩来、聂荣臻筹建了导弹航天科学技术研究方面的领导机构。

1956年10月8日,在钱学森归国一周年这个有特别意义的纪念日,中国正式成立了第一个导弹研究机构——国防部第五研究院(简称国防部五院),任命钱学森为院长,长期负责中国导弹航天领域的技术领导工作。自此以后,钱学森开创性地领导和主持了中国一系列导弹和航天器的研制试验任务,中国的导弹航天技术和国防工业体系获得了迅速蓬勃发展,取得了辉煌成就。钱学森于1991年正式退休,他为中国导弹航天事业的开创、发展和壮大,建立了不可磨灭的巨大功勋,被誉为中国导弹之父、中国航天之父。

为了适应中国国防尖端科技事业的发展需要,1958年5月,中央军委决定成立国防部第5部,负责领导全军特种武器装备的科学技术研究和特种部队的组建工作;随后,中央军委又提出了将航委改组为国防科学技术委员会的报告;1958年10月16日,中共中央批准正式成立国防部国防科学技术委员会(简称国防科委),国务院副总理聂荣臻兼任国防科委主任,陈赓任副主任,万毅、王诤、刘亚楼、肖劲光、陈士榘、陈锡联、安东、宋任穷、张爱萍、黄克诚、钱学森等21人为委员;1959年4月,中央军委又决定将国防部第5部合并到国防科委,以便更加有利于国防科技事业的集中统一领导、指挥决策和进一步发展。

在以聂荣臻为主任的国防科委的统一组织领导下,中国的导弹、原子弹等国防尖端科技事业,从无到有,从小到大,有计划、有步骤地逐步发展了起来。聂荣臻元帅是中国国防尖端科技事业的卓越领导者和重要奠基人,他戎马一生,为共和国建立了不朽的伟大功勋,1992年逝世后,他的部分骨灰安放在中国酒泉卫星发射中心的东风革命烈士陵园内。

国防科委后来又演变为国防科工委。到90年代中后期,原国防科工委最后演变为中国人民解放军总装备部,在继往开来的新时代,继续领导中国载人航天工程等举世瞩目的尖端科技事业。

★中国搞导弹航天事业,还必须建设自己的导弹航天发射场

在研制导弹的同时,为了适应导弹研制、试验、定型的需要,1957年8月31日,中国人民解放军总参谋部召开会议,研究了国防部五院提出的《关于建设导弹靶场和试验场的规划(草案)》,决定进行导弹试验靶场的建设,并决定成立靶场筹建委员会。9月5日,筹建工作正式开始。

1957年10月15日,以聂荣臻为团长的中国政府代表团和以别尔乌辛为团长的苏联政府代表团在莫斯科签订了由苏联帮助中国发展原子弹、火箭、导弹的新技术协定——《关于生产新式武器和军事技术装备以及在中国建立综合性原子能工业的协定》(简称国防新技术协定)。苏联政府同意派专家帮助中国研制原子弹、导弹和勘建导弹试验靶场。这一协定的签署和实施,对于中国起步发展火箭、导弹和原子能工业等事业,起到了积极的帮助作用。

1958年1月18日,由中国人民解放军炮兵司令员陈锡联上将率领的导弹试验靶场勘察队,对中国西北的宁夏银川以西、甘肃民勤以北、内蒙古额济纳旗南部等地区进行了空中和地面勘察。2月5日选场勘察结束。以列•••米•盖杜柯夫为首的17名苏联专家也参加了勘察。经过实地勘察,勘察组认为,位于巴丹吉林沙漠边缘、内蒙古额济纳旗南部的这片戈壁滩,符合建设陆上导弹试验靶场的要求。

1958年2月25日,中央军委将选场勘察报告呈送中共中央和毛泽东主席。毛泽东于2月26日批示:“小平同志,此件请书记处处理。”经过书记处研究后,邓小平于3月3日签署:“书记处已同意。” 至此,中共中央正式批准在内蒙古额济纳旗地区建设中国第一个陆上导弹综合试验靶场。

靶场选址确定后,1958年3月11日,由中国人民解放军工程兵司令员陈士榘上将率领的导弹试验靶场勘察委员会,对靶场各点号及弹着区进行了现场定点工程勘察。4月10日结束。盖杜柯夫等苏联专家也参加了勘察。经过实地勘察,确定了靶场工程的定点和建设方案。报中央军委同意后,从此,中国开始了陆上导弹综合试验靶场的正式设计和全面施工建设,在全国29个省、市、自治区,715个厂矿的通力协作下,由陈士榘上将统一指挥的九路大军、近十万人马,就是在这里展开了一场史无前例的国防尖端科技工程大会战。

创业者们发出“以场为家,以苦为荣,死在戈壁滩,埋在青山头”的誓言,与恶劣的大自然进行着艰苦的抗争。他们住帐篷,睡地窝,饮苦水,吃干菜,顶风冒沙,战天斗地,用最为原始的工具,进行着最为尖端的武器试验设施建设;他们依靠勤劳的双手、辛勤的汗水和滚烫的热血,硬是在这片蛮荒之地开辟出生命的特区。

两年零六个月后,1960年9月10日,中国第一个导弹综合试验靶场,终于在昔日荒凉的戈壁滩上矗立了起来,并正式启用。苏联专家所作的“至少15年以上时间方可完成”的断言,被奇迹般地打破了!

在靶场工程施工过程中,303人伤亡,38人残废,由于当时的特殊背景和严格的保密制度,他们的牺牲和他们的名字一起悄然隐入了历史厚重的帷幕。1987年,陈士榘将军重返故地,抚今忆昔,不禁感慨万千,挥毫写下:“战士壮怀凌云志,热血尽洒戈壁滩,化作惊雷震环宇,东风常度玉门关。”

以中国人民志愿军第20兵团代司令员孙继先将军为首的另一路大军,从朝鲜撤离回国后,也迅速展开了靶场机构及试验部队的筹建工作。就在工程部队开进戈壁的同时,他们也悄悄地进入了大漠深处,从此消失在世人的视线之外。

在中央军委、国防部的大力支持下,全军及科研院所、地方院校的上万名干部和技术人员,被选调基地。这些知识分子满怀着为祖国导弹事业崛起而奋斗的雄心壮志,投入到创建导弹试验基地大军的行列中,成为基地的主要技术力量。

1958年10月,中国国防部正式授予中国第一个导弹综合试验靶场以“西北导弹综合试验基地”的名称,并批准使用新的番号。从此,西北导弹综合试验基地正式组建,并引用毛泽东主席“东风压倒西风”这一句经典名言,基地代称是“东风”。

后来,虽然历经时代变迁,但是“东风”这一代称始终不变,一直沿用至今,并不断赋予新的和深刻的内涵。而中国所有的地地弹道导弹,也都以“东风”命名。这充分显示了中国人民不畏强暴、保卫和平家园的坚定信心和顽强决心。

基地首任司令员是孙继先将军,他就是当年红军强渡大渡河的18勇士之一,为救红军于危急之际曾立下过彪炳历史的显赫战功;副司令员是李福泽将军,他是曾经指挥过塔山阻击战的一员猛将。历史再一次地选择了他们,在“龙的不懈行动”中肩负神圣的历史使命。

在“东风”基地正式启用后,曾经成功发射了中国第一枚国产导弹“东风1号”,曾经成功实施了震惊全世界的“原子弹和导弹结合试验”,以及其他一系列导弹发射试验任务。

后来,根据发射卫星等航天事业的发展需要,中国于1965年开始了卫星发射场和卫星测控网的建设,西北导弹综合试验基地扩建发展成为中国第一个卫星发射场——酒泉卫星发射中心,并于1970年成功发射了中国第一颗人造地球卫星。

发展与成就篇

★发射中国第一枚国产导弹“东风1号”

50年代末期,就在各种试验准备工作顺利进行时,伴随着三年严重自然灾害,中苏两党关系却逐步恶化。1960年3月,经中央军委秘书长罗瑞卿大将批准,决定在基地进行苏制P-2近程地地弹道导弹的发射试验。就在发射日程一天天迫近之际,苏联方面突然提出:“中国购买的这枚导弹,须经苏联国防部长同意才能进行发射试验。”在中国政府对这无理要求进行交涉之后,苏联又以“中国生产的液氧质量不合格”为由,硬要中国订购苏联的火箭燃料。“液氧事件”终归只是个借口,基地工程人员足足等了3个月,最后也没有等来这批订购的燃料。

1960年8月24日,苏联撤回了全部在华专家,中止了343项专家合同和257项科研合同,并要中国归还朝鲜战争时期购买苏联武器装备所欠下的350亿元债务。外援走了,自然灾害来了,这一年也正是中国遭受严重自然灾害、人民生活极为困难的一年。

就在刚刚起步的中国尖端事业面临严峻困难的时候,周恩来总理鼓励大家说:“苏联政府采取卡脖子的办法,想把我们的火箭事业扼杀在摇篮里,那是办不到的!我们中华民族是有骨气的民族,也是富有智慧的民族,没有什么力量能压服我们!也没有什么事情会难住我们!”

在党中央的号召下,基地广大指战员发愤图强,自力更生,在开展大生产运动的同时,掀起了学习理论、钻研试验技术的热潮。

1960年9月10日凌晨,在副总参谋长张爱萍上将的主持下,这枚使用国产燃料并完全由中国人独立操作发射的苏制P-2导弹,在天空拉出一道洁白的烟云,中国首次发射苏制导弹取得成功,充分显示了中国人民在尖端武器试验方面的能力和信心!

50多天后,1960年11月5日,第一枚国产近程地地弹道导弹“东风1号”发射成功。这是一次具有突破性历史意义的成功发射!这一枚导弹从头至尾全部由中国自己制造,是第一枚中国导弹。

亲自主持导弹发射的聂荣臻元帅激动地说:“今天,在祖国的地平线上飞起了我国自己制造的第一枚导弹,这是我国军事装备史上一个重要的转折点。从此以后,我们有了自己的导弹。”

★中国第一颗原子弹、氢弹爆炸成功和“原子弹与导弹结合试验”巨大成功

1962年12月25日,中共中央决定成立中央专门委员会,统一领导原子弹、导弹的研制关工作。周恩来为主任,贺龙、聂荣臻等14人为委员。

其中,原子弹这一国防尖端工程曾经是中国的最高国家机密,是绝密工程,一批世界第一流水平的中国科学家和一大批各门类的工程技术人员以及其他有关人员,从此隐姓埋名,与亲人隔绝,进行着竭尽全力的不懈拼搏努力,并在相对较短的时期内取得了令全世界难以置信的卓越成就和巨大成功。

1964年10月16日,中国第一颗原子弹在罗布泊上空爆炸成功!中国西部蘑菇云的升起,宣告了一个由超级大国核垄断时代的结束!参试人员们欣喜若狂、喜极而泣!消息迅速传遍神州大地,中国人民欢欣鼓舞,备受振奋!与此同时,也引起了全世界的巨大震惊和高度关注。

在惊恐之后,西方国家却又故作镇静地断定:“中国人有了这种子弹,但未必能造出打这种子弹的枪。即便研制成功,也至少需要五年以上时间。”

历史再一次证明:他们的猜测又错了!实际上,在1964年6月29日,中国就已经首次成功地发射了经过改进设计的“东风2号”中近程地地弹道导弹。

1965年6月1日,中国第七机械工业部正式成立,钱学森任副部长,进一步加强了对导弹研制工作的统一管理。

在中近程导弹试验成功之后,中央军委决定进行导弹运载原子弹的导弹核武器发射试验,即“两弹结合试验”。对于这种试验,美国和苏联都是往海上打,而中国却是在本土进行,这是全世界绝无仅有的首例,其风险之大是不言而喻的。

为确保试验一举成功,基地从上到下展开了一场规模空前的“消灭一切差错,杜绝一切事故”的大练兵。在准备实施“两弹结合试验”之前,除了少部分参试人员之外,还对全基地工作人员及全部家属、群众进行了大规模的疏散撤离。

在距离发射场坪不到1百米的地下控制室,无疑是最危险的地方。地下室承担这次发射试验任务的人员数量必须减少到最低限度。经过严格挑选,最后决定由七名同志担任,他们就是后来被载入中国国防科技史册的“阵地七勇士”。其中,目前在总装备部装备指挥技术学院任教的中国著名测试发射专家佟连捷教授,就是当年的“阵地七勇士”之一,负责承担发射控制台的操作任务。

受毛泽东和周恩来委托,聂荣臻元帅亲临基地主持这次发射。毛泽东诙谐地说:“你是一贯打胜仗的,是常胜将军,不过这次你要做好打败仗的准备。打败仗不要紧,搞试验嘛,哪有不冒风险的。”

后来的事实证明,这次聂荣臻元帅不仅没有打败仗,而且又打了一个大胜仗!

1966年10月26日19时,核导弹安全运抵发射场坪。操作手田献昆(音)在零下十几度的严寒中,进行导弹与原子弹的对接。这是一个历史性的时刻,这位技术娴熟的操作手也显得格外紧张,他极力保持着镇静,全神贯注地进行操作,对接成功了!

当发射程序进入到1小时准备,七勇士进入地下控制室的时候,却意外地发现:按计划早应撤离危险区域的时任基地司令员李福泽将军却还留在那里。这位曾经指挥过塔山阻击战的将军,为了增强部下的沉着和冷静,坚持要与部下共安危、同存亡!最后在聂荣臻元帅的亲自命令下,李福泽将军才不得不离开了地下控制室。

而聂荣臻、钱学森等领导就在离发射场坪不太远的敖包山临时观察所里坐阵指挥。

对于“两弹结合试验”,共和国的领袖们极为关心。在发射任务实施阶段,一直守候在电话机旁边、坐阵北京的周恩来总理,再一次打来电话,询问:“试验区域群众是否已全部撤离?河西走廊群众有无危险?”一再叮嘱要确保人民生命安全。

1966年10月27日9时,随着发射控制指挥员一声令下,佟连捷果断有力地按下了点火按钮,导弹核武器呼啸着拔地而起,飞行正常,最后,核弹头在预定距离的目标区上空精确地实现了核爆炸!

“两弹结合试验”的巨大成功,标志着中国有了自己的导弹核武器,具备了真正意义上的核威慑和核打击能力,这使得帝国主义冷嘲热讽中国“有弹无枪”的历史一去不复返,西方列强的幻想又一次被击得粉碎!

当时的外电这样评论:“中国的这种闪电般进步,就好像亚洲上空的一声巨雷,震惊了全世界!对西方来说是神话般不可思议,必须重新估价中国的力量。”

1967年6月17日,中国第一颗氢弹爆炸成功,如此神速般的进展,再次震惊了全世界!

从此以后,龙的传人也同样拥有了一柄达摩克利斯之剑,这完全等同地意味着共和国从此拥有了最坚实牢固的安全与和平盾牌!

直到数年前,中国重大历史题材影片《横空出世》的拍摄和公映,普通的人们才得以了解到当时中国科学家们竭尽全力拼搏的一些真实历史写照情形,并从影片真实剪辑引用的核爆炸实况纪录片资料中,第一次极度震撼地看到了:原子弹爆炸时,在核心爆轰区内乾坤倒转、天地混沌、排山倒海、摧枯拉朽并可几乎毁灭一切的、慑人魂魄的极度恐怖威力!由此,人们深深地领悟到和平之重要、和平之来之不易、和平之最可珍贵,并向那些为了民族自立、自尊、自强而不惜付出巨大个人牺牲奉献的伟大功臣们由衷地致以最崇高的敬意!

★发射中国第一颗人造地球卫星、第一颗返回式卫星和第一枚洲际导弹

1957年10月4日,随着苏联人把世界第一颗卫星“人造地球卫星1号”送上太空,人类征服太空的时代终于到来了。美国紧步其后,于次年2月1日发射了一颗重8.22公斤的卫星“探险者1号”。一场航天领域的激烈竞赛,又由苏、美两国在世人面前挑起。

对于不甘落后的中国人来说,这无疑又是一个严峻的挑战。

1958年10月17日,毛泽东主席在中共八大二次全体会议上发出了“我们也要搞人造卫星”的号召。他还风趣地说:“我们要抛就抛个大的,像美国那样只有鸡蛋大的,我们不抛。”

但是,由于受到当时经济困难和技术力量的限制,中国研制和发射人造卫星的发展规划历经波折和调整。到了60年代中期,中国国民经济状况有了好转,中近程导弹发射取得成功,搞人造卫星的条件逐渐成熟了。

1965年元旦前后,科学家赵九章、钱学森等人又先后提出研制人造卫星的建议,得到了聂荣臻的赞同。国防科委为此专门组织了可行性论证,并提出了报告。5月初,中共中央专门委员会批准了这个报告。8月,中央专委原则同意发展人造卫星的规划方案,并确定了中国第一颗人造卫星在1970年左右发射的计划。从此,以发射人造卫星为主要标志的中国航天技术,进入了有计划、有步骤实施的正常发展轨道。

1970年3月,“东方红1号”卫星和“长征一号”运载火箭运抵酒泉卫星发射中心。经过严格的测试检查,卫星和火箭均达到设计指标要求。

1970年4月24日21时35分,随着发射团副团长、发射控制指挥员杨桓一声令下,胡世祥,这位现任总装备部副部长、时任发射控制台操作手,准确有力地按下了那个足可以令他自豪一辈子的红色点火按钮,霎时,在夜色笼罩的大漠中,发射台上红光闪耀,载着中国第一颗人造地球卫星的运载火箭腾空而起,呼啸着奔向中华民族向往了几千年的茫茫太空。火箭按照程序正常飞行,卫星准确入轨。发射15分钟后,地面就收到了卫星上播放的《东方红》乐曲。

在中华大地的上空,在星辰辉映的河汉之间,终于有了一颗属于中华民族的会发光、会唱歌的星星,响彻太空的《东方红》乐曲,给全中国人民以极大的鼓舞,也使世界各国再一次认识到这个东方国家不可思议的力量。

在这一年“五一”节晚上,毛泽东主席与发射卫星的功臣们的双手紧紧地握在一起,天安门城楼红旗如潮,变成了一片欢乐的海洋。

中国利用自行研制的运载火箭发射成功自己的第一颗卫星,表明中国已经全面掌握了火箭和卫星的设计、制造、发射、测控等各项航天技术,同时也使中国成为世界上第5个能用自己的火箭发射卫星的国家。东方红1号卫星的发射成功,标志着中国空间技术有了一个良好的开端,同时也标志着中国的第一个航天港在共和国西部的大漠之中正式诞生了。

1975年11月26日,在酒泉卫星发射中心,载着中国第一颗返回式卫星的“长征二号”运载火箭,轰鸣着直入云霄,准确地把卫星送入预定轨道。卫星运行3天后,返回舱按照预定计划成功返回地面。这表明中国已经成为世界第三个掌握卫星回收技术的国家,这为中国日后实施载人飞船工程打下了重要的技术基础之一,意义深远。

从第一颗人造地球卫星上天,到第一颗返回式卫星成功回收,这是中国航天史上又一个意义重大的里程碑。

1975年,在毛泽东的支持下,邓小平二度复出主持中央军委工作,国防战线面貌焕然一新。这一年也是中国航天人难忘的一年,连续3颗卫星在这里成功发射,使得这一年赢得了中国航天史上“三星高照”的美誉。

在此之前,几乎与“两弹结合试验”同时,中国远程和洲际导弹的研制试验准备工作也已开始启动。但是,中国这个项目的进展并不是十分顺利。直到1980年,中国久经磨难的第一枚洲际导弹终于研制出来了。

1980年5月9日,中国政府授权新华社向全世界发出公告:“中华人民共和国,将于1980年5月12日至6月10日,由中国本土向太平洋,南纬7度0分、东经172度33分为中心,半径70海里,圆形海域上,发射运载火箭试验。”

1980年5月18日,中国第一枚洲际导弹在酒泉卫星发射中心升空,准确地溅落在太平洋预定海域,全程飞行试验一举成功!导弹的弹头数据舱在海上激起的滚滚波涛,使整个世界都感受到了一种难以平息的涌动。这标志着中国导弹技术达到了一个新的水平,同时也标志着中国拥有了洲际战略核打击力量。

1982年10月12日,中国第一枚潜射固体导弹发射成功,使中国拥有了机动性强、隐蔽性好的第二次战略核打击力量,成为世界上第5个拥有导弹核潜艇的国家。

此后,中国又相继试验成功了具有世界先进水平的、各种射程的机动发射固体发动机导弹和新型洲际导弹。

从最初的大刀长矛,小米加步枪,发展到发射导弹核武器,以及各种用途的火箭和卫星,这是一种翻天覆地的巨大变化,这种变化不仅让全世界的炎黄子孙扬眉吐气、让中华民族挺起了腰杆,也让世界的目光都不约而同地投向了中国、投向了巴丹吉林沙漠中的这块神秘绿洲。

正如三度复出的邓小平在后来所说的那样:“如果六十年代以来中国没有原子弹、氢弹,没有发射卫星,中国就不能叫有重要影响的大国,就没有现在这样的国际地位。这些东西反映一个民族的能力,也是一个民族、一个国家兴旺发达的标志。”

进入改革开放的80年代后,邓小平根据国际形势和格局的重大变化,正确地判断“和平与发展”是世界的主流趋势和两大基本主题,果断地调整了中国社会的发展方向,转向以经济建设为中心。

从此,中国的航天事业进入到和平利用外层空间的新转型期。其中,既有艰难的忍耐,也取得了重大的突破和辉煌的成就。

★中国航天技术的主要发展成就

中国是航天技术发展比较迅速的国家。中国的航天技术是在导弹技术的基础上发展起来的。中国的导弹技术起步于1956年,中国航天技术的研究基本上是同步进行的,但是,在工程实施真正意义上的正式发展,则是从1965年开始的,并以1970年成功发射“东方红1号”卫星为标志性开端事件。从1956年中国建立第一个导弹研究机构——国防部第五研究院开始,中国航天人一路曲折艰辛并伴随着辉煌成就,中国航天事业的发展也不断走向成熟。其中,主要的里程碑标志性事件有:

▲1970:中国成为世界上第五个有能力发射卫星的国家

▲1975:中国成为世界上第三个掌握返回式卫星技术的国家

▲1981:中国成为世界上少数掌握“一箭多星”发射技术的国家之一

▲1984:中国成为世界上第五个发射地球同步轨道卫星的国家

▲1985:中国长征系列运载火箭正式投入国际商业发射市场

▲1988:中国成为世界上第三个发射太阳同步轨道卫星的国家

▲1990:中国成为世界上第四个掌握大推力捆绑式运载火箭技术的国家

▲1992:中国开始实施载人飞船工程

▲1999:中国神舟一号任务圆满成功,中国已趋近于突破载人航天基本技术的门槛

▲2003:中国神舟五号任务圆满成功,中国载人航天工程实现历史性突破,突破和掌握了载人航天基本技术,成为世界上第三个有能力独立实现载人航天的国家

▲2005:中国神舟六号任务圆满成功,中国突破和掌握了载人航天多人多天飞行技术

如今,中国立足于世界航天与空间技术领域的前列,加强太空领域的积极研究和探索,扩展空间技术在各领域中的应用,深化国际间的技术交流与合作,是中国向持续发展道路迈进的重要战略之一。

◆运载火箭技术

中国的运载火箭是随着导弹的发展而逐步发展起来的。经历了改制、过渡和独立发展三个阶段,已形成“长征”系列,包括“长征一号”、“长征二号”、“长征三号”、“长征四号”等基本型和改进型运载火箭。此外,70年代至80年代初还曾经使用过“风暴一号”运载火箭。

“长征”系列运载火箭的形成和发展,表明中国已经掌握了高端的火箭技术。“长征”系列火箭是分别由中国运载火箭技术研究院和上海航天局设计制造的(其中,前者设计的型号数量更多一些),LM(Long March)和CZ(Chang Zheng)是火箭两种形式的缩写。

第一代“长征”火箭是从1965年开始研制的。“长征一号(CZ-1)”火箭的第一、二级是在两级液体发动机导弹的基础上改进而成,第三级是专门研制的固体发动机火箭,主要目的是发射中国第一颗人造卫星。1970年4月24日,“长征1号”火箭首次成功发射了中国第一颗人造卫星“东方红1号”。在不到一年内,1971年3月3日,“长征一号”火箭再次成功发射了中国第二颗卫星“实践1号”。

“长征一号丁(CZ-1D)”是在“长征一号”的基础上改进而成,低轨运载能力为0.9吨。

“风暴一号(FB-1)”火箭,共8次发射,成功4次。其中,1973年9月10日首次发射遗憾失败,最后一次则取得了“一箭三星”的大圆满成功,于1981年9月20日在酒泉卫星发射中心成功发射了包括“实践二号”、“实践二号甲”、“实践二号乙”这3颗科学探测卫星,使中国成为世界上少数掌握“一箭多星”发射技术的国家之一。

“长征二号(CZ-2)”是二级液体火箭,1970年开始研制, 1975年11月26日成功发射了中国第一颗返回式卫星。“长征二号”共发射4次,除了1974年11月5日首次发射失败之外,其余均成功,先后将3颗返回式卫星送入了轨道。

“长征二号丙(CZ-2C)”是“长征二号”的改进型号,也是“长征”火箭的基本型,该型号火箭技术先进,可靠性高,是中国用于发射近地轨道中小型卫星的主力火箭,低轨运载能力为2.8吨。从1982年9月9日首次发射,到1993年10月8日,用11枚“长征二号丙”火箭连续成功发射了11颗返回式卫星和1颗搭载的瑞典“弗利亚”科学探测卫星,百分百的发射成功率使之成为“长征”系列火箭的主要发展基础。

在20世纪90年代经再次改进后形成的“长征二号丙”改进型火箭(CZ-2C/SD),采用“一箭双星”方式发射美国全球移动通信系统低轨通信卫星“铱星”。从1997年9月1日首次发射,到1998年12月19日为止,在太原卫星发射中心连续6次发射全部成功,将2颗铱星模拟星和10颗铱星送入轨道。

“长征三号(CZ-3)”是三级液体火箭,它是在“长征二号丙”的基础上,加上低温高能液氢/液氧发动机作为第三级构成。“长征三号”用于发射高轨道的地球同步卫星,发射地球同步转移轨道的运载能力1.6吨。“长征三号”火箭解决了液氢/液氧发动机技术、发动机在失重的真空环境下的二次点火技术。1984年4月8日,在西昌卫星发射中心首次用该火箭发射中国试验通信卫星获得成功,使中国成为世界第五个有能力发射地球同步轨道卫星的国家。到1997年6月10日,在12次发射中,已成功发射9颗中外通信卫星。它是中国运载火箭技术已跻身世界先进行列的重要标志。

“长征二号E(CZ-2E)”也称“长二捆”,是在20世纪80年代后期在“长征二号丙”的基础上,周围捆绑四个助推火箭构成,其近地轨道运载能力提高到9.2吨。“长征二号E”捆绑技术的攻克,为中国大推力运载火箭的研制提供了有效途径,是中国火箭技术的巨大突破。该火箭一问世就投入了国际商业发射,1990年7月16日首次发射巴基斯坦星和模拟澳星取得成功,到1995年12月28日为止,在西昌共进行8次发射,其中,除了有1次因火箭紧急关机而导致发射失败和有2次飞行失败之外,共成功发射5颗外国卫星。

“长征二号F(CZ-2F)”火箭是1992年开始研制,它是在“长征二号E”的基础上,经过了一系列的重大技术改进和重新、创新设计,采用了火箭故障诊断技术、逃逸飞行器应急救生技术和大量备保的冗余设计技术,是按照发射载人飞船的要求而研制的高可靠性大推力运载火箭,作为中国载人飞船工程的运载器。发射载人飞船时,近地轨道运载能力不小于7.7吨;若取消逃逸塔和逃逸飞行器结构,并改用非承力型整流罩,用于发射空间实验室或其它有效载荷时,则近地轨道运载能力约9.5吨。1999年11月20日首次发射,目前已成功发射了6艘飞船,发射成功率是100%,是中国目前可靠性和安全性最高、近地轨道运载能力最大的大型捆绑式运载火箭。

“长征三号甲(CZ-3A)”是在“长征三号”基础上,加长改进一、二级形成。发射地球同步转移轨道能力提高到2.6吨,用于发射中型通信卫星。1994年2月8日首次发射,在西昌发射“一箭双星”成功,一颗为模拟“东方红3号”的通信卫星“夸父1号”,另一颗为科学实验卫星“实践4号”。1994年11月30日第二次发射时,“东方红3号”卫星因星上姿控推进系统故障未能定点使用。1997年5月12日第3次发射时,“东方红3号”卫星定点成功。

“长征三号乙(CZ-3B)”是在“长征三号甲”周围捆绑四个助推火箭形成。其发射地球同步转移轨道能力达到5.1吨,可以发射重型通信卫星,是目前中国发射高轨道卫星运载能力最大的火箭。1996年2月15日在西昌首次发射;1997年8月20日至1998年7月18日,4次发射外国卫星均获得成功。

“长征四号(CZ-4)”是三级液体火箭,一、二级与“长征二号丙”相似,三级采用常规推进剂,用于发射太阳同步轨道卫星,运载能力1.5吨。1988年9月7日,在太原卫星发射中心首次用该火箭成功发射了中国第一颗太阳同步极地轨道试验气象卫星“风云1号”,使中国成为世界第三个有能力发射太阳同步轨道卫星的国家。至今,已成功发射了多颗中国气象卫星。

“长征二号丁(CZ-2D)”是二级液体火箭,是在取“长征四号”一、二级的基础上,经加长改进而形成,全箭和地面设备配套系统的测试发射自动化程度很高,从“长征二号丁”第二发火箭开始,上海航天局采用了自行独立研制的、具有世界先进水平的小型化高精度三轴气浮绕性陀螺惯性稳定平台等一些关键核心部件,是中国用于发射重型低轨返回式卫星的主力火箭,运载能力为3.5吨,比“长征二号丙”要明显高一些,具有优异的性能价格比。1992年8月9日首次发射,曾在90年代连续3次发射成功,将中国3颗重型返回式卫星非常精确和完美地送入了预定轨道。进入21世纪后,“长征二号丁”又连续多次发射成功,至今仍然保持着100%的发射成功率,是中国具有高度信誉的运载火箭,备受各方一致信赖和赞誉。

中国“长征”系列火箭已经可以发射近地轨道、太阳同步轨道和地球同步转移轨道的各种有效载荷,近地轨道运载能力从0.9吨到9.5吨,地球同步转移轨道运载能力从1.6吨到5.1吨,覆盖面较大。由于其技术继承性好、先进成熟、价格低廉,已成功跻身于世界航天商业发射市场。截止1998年底,已经成功地将26颗外国卫星送入轨道。

目前,中国正在积极研制新一代的高性能运载火箭系列,简称新型运载火箭系列,使用无毒、无污染低温推进剂,两种发动机类型为新研制的50t液氢/液氧发动机和120t液氧/煤油发动机,有效载荷运载能力具有更加大得多的覆盖范围,准备全面替换现有火箭,并将投入商业发射,今后可能被命名为“长征五号”系列。

◆航天器和空间技术

中国是世界上第五个能发射人造地球卫星的国家,也是第三个能独立研制和发射返回式卫星和载人飞船的国家,并且在空间科学技术的研究与应用方面取得了丰硕的成果。

自1970年4月24日成功发射第一颗卫星“东方红1号”起,至2002年3月,共发射成功国产卫星45颗。其中,人造卫星已形成三大应用系列,它们包括:近地轨道返回式遥感卫星系列,共17颗;地球静止轨道通信广播卫星系列,共8颗(成功投入使用6颗);太阳同步或地球同步轨道气象卫星系列,共5颗;除此之外,还有其它各类科学试验、导航定位卫星15颗。

中国发射的第一颗科学探测卫星有一件很有趣的事情:1971年3月3日,“长征一号”火箭成功发射了中国“实践1号”科学探测与技术实验卫星,这颗卫星入轨后,开始时遥测信号微弱,运行到第8天后才恢复正常,而它原设计寿命为1年,实际上却工作了8年多,到1979年6月11日才陨落;在此期间,星上系统工作良好,不仅遥测系统一直清晰地向地面发回遥测信号,送回了大量的空间环境物理参数(如高空磁场、x射线、宇宙射线、外热流等),而且星上的太阳能电池和温控百叶窗等仪器都经受了长寿命工作的考验。这表明中国初期卫星的设计技术水平就已经达到了相当不错的水平,这与毛泽东主席在1958年的幽默要求“我们要抛就抛个大的”——抛个像样的,是相当符合的。

此后,中国又着手研制了第二颗科学探测卫星“实践二号”及其甲、乙型号。它是空间物理探测兼新技术试验卫星,星上携带11种探测仪器,对高空磁场、质子、电子、紫外线辐射、X射线、地球大气辐射背景、空间大气密度进行探测,同时,利用卫星进行太阳能帆板供电等5项新技术试验。它采用“一箭三星”方式于1981年由“风暴一号”发射成功,星上所有仪器都工作正常。

中国的“实践4号”,则是为了测量近地空间带电粒子环境及对航天器的影响而研制的科学探测卫星。卫星上配置了高能电子探测器、高能质子和重离子探测器、等离子体探测器、单粒子探测器、电位监视器等探测仪器。该卫星运行在一个中小倾角的大椭圆轨道上,近地点为2百多公里,远地点为3万6千多公里。它于1994年2月8日成功地发射升空,并为在空间环境监测和预报、警报方面做出了重要贡献。这项科技活动,对于保证中国空间活动安全的意义和价值十分重大,后来就进一步推广和扩展应用到“神舟”系列的大多数飞船上,极大地提高了轨道舱等舱段的综合利用价值,目前这已发展成为中国科学院一项非常有特色的、长期的空间科学技术活动,广受中国航天界的好评和赞誉。

中国的返回式遥感卫星从1975年成功发射后,截止1996年底,连续成功发射17颗,成功回收16颗;进入21世纪后,中国发射的多颗返回式卫星全部取得成功。这些卫星都是对地观测卫星,除了应用于一些特殊领域外,卫星获得的大量遥感数据照片,被广泛应用于国土普查、地质调查、水利建设、矿藏勘探、地图测绘、环境监测、铁路选线、考古研究等领域。中国卫星的返回技术达到世界先进水平,为成功开展载人航天活动打下了重要基础。中国利用返回式卫星,还进行了多种微重力试验、半导体晶体生长试验、微生物培养、蛋白质生长试验、超导材料空间热处理试验、农作物种子搭载等试验,并对国外开展了搭载服务。

利用卫星进行通信和广播,是每个航天大国十分关注的事情。中国自1975年起,就酝酿发展本国卫星通信工程,同时开始了研究工作。经过了9年的努力,攻克了一系列难关,终于将通信卫星研制了出来。中国的通信卫星,从1984年首次发射成功至1997年,共发射并投入实用6颗卫星,通称“东方红”系列,技术上前进了三大步。

1984年和1986年先后成功发射2颗“东方红2号”,前一颗是试验通信卫星,后一颗是实用通信卫星。星上2个C波段转发器,采用双自旋稳定,解决了有关问题;利用星上转发器可转发电视、广播、电话、电报、数传、传真等各种模拟和数字通信,并开通了北京到乌鲁木齐、拉萨、昆明的数字电话电路,保证了中央人民广播电台、中央电视台对新疆、西藏、云南等边远地区广播电视节目的传送,通信效果良好。这是第一步。

20世纪80年代后期和90年代初发射成功3颗“东方红二号甲”实用通信卫星,星上4个转发器,设计寿命4年,全部超期服役,这是第二步。

1997年发射成功了新一代实用通信卫星“东方红三号”,星上24个C波段转发器,设计寿命8年,采用了全三轴稳定、液体双组元推进系统和公用平台设计等先进技术,整星达到国外80年代水平。这是第三步。

中国的气象卫星,称为“风云”系列。1988年、1990年先后发射了2颗“风云一号”卫星,为太阳同步轨道卫星,其中,第一颗“风云一号”入轨后,开始阶段工作状况优良,后来由于红外通道受到污染,加上控制系统后期失控,卫星在轨工作仅39天;第二颗为“风云一号B”,入轨后,卫星仪器工作正常,红外和可见光云图图像及地物目标清晰,云系层次丰富,并在入轨后就立即为台风预报和北京第11届亚运会提供了可靠的气象信息。

在此基础上,中国随后又研制了性能更好的第二代气象卫星“风云二号”。1994年4月2日,在西昌卫星发射中心的技术厂房内,“风云二号”卫星在电测过程中却发生了意外爆炸事故,有数人伤亡,厂房屋顶被炸毁。这对于当时的中国航天界产生了沉重的心理打击,影响很大而且深远。

后来担任飞船系统总设计师的戚发轫同志,当时就是在那次爆炸事故中因及时钻窗户自救逃生而幸免于难的,从而为中国载人航天事业留下了一个不可多得的、重量级领域权威专家身份的宝贵人才。

汲取“风云二号”卫星爆炸事故教训后所带来的积极影响,就是几乎使整个中国航天界都认识到了“安全第一”的极端重要性,并且举一反三,努力将其贯彻落实到所有工作的各个具体方面,在安全性设计措施、隔离措施、管理措施等方面都得到了很大的加强,取得了显著成效。

例如,后来直接导致了中国载人航天工程的测试发射工艺流程,由原本很简洁的“一次扣罩方案”变更为相对繁琐复杂一些的“两次扣罩方案”,以求最大程度地保证飞船电测的安全性和航天员、相关参试人员及设施设备的安全性。

“风云二号”卫星爆炸事故发生后,中国只好花了相当长的时间重新研制了1颗“风云二号”卫星,并于1997年发射成功,属地球同步轨道卫星。气象卫星为中国的气象预报、自然灾害预防做出了重大贡献。

中国的飞船,称为“神舟”系列。1999年11月至2005年10月,共成功发射了6艘“神舟”飞船,在绕地球飞行后,除了“神舟二号”飞船的返回舱在返回着陆过程中出现了降落伞系统故障之外,其余飞船的返回舱均成功安全返回地面。这标志着中国已经突破和掌握载人航天基本技术以及多人多天飞行技术,并使中国成为继苏联、美国之后第3个能够独立实现载人航天的国家。而且,在空间科学技术的研究与应用方面也取得了异常兴奋和丰硕的成果,这些成果的进一步深化和推广应用必将惠及全体中国人民。

◆航天发射中心和测控网

从1965年起,随着中国航天事业的快速发展,中国在60年代末和70年代又建设了数个新的试验基地和发射场。1975年9月,中共中央军委批准,撤销西北导弹综合试验基地,将其所属的几个部改为酒泉卫星发射中心、太原卫星发射中心、西昌卫星发射中心、西安卫星测控中心,直接归国防科委领导(现归总装备部直属领导)。

酒泉卫星发射中心,即为原西北导弹综合试验基地留在额济纳旗地区的部分,是中国发射第一个卫星的航天港,也是中国发射卫星最多、设施设备最齐全的综合性航天发射场,到80年代后期才逐步对外开放和交流,是中国第一个对外开展商业搭载发射服务的发射场。到了90年代中后期的第二次创业时,在酒泉卫星发射中心南部新区,又建设并发展成为中国第一个、同时也是目前中国惟一的载人航天发射场,达到了世界先进水平。

西昌卫星发射中心,座落在中国四川省西昌市郊64公里的风景优美的山区。该中心70年代开始勘察定点建设,目前拥有技术先进、功能齐全的技术厂房和2个卫星发射工位,还有一个设备先进的指挥控制中心,以及咧别堡、宜宾、贵阳等首区测控通信站。卫星发射数量仅次于酒泉卫星发射中心。

1984年1月29日,西昌卫星发射中心首次启用。1990年4月7日,首次对外开展整星商业发射服务。现在,西昌卫星发射中心主要担负着中国发射地球同步轨道通信卫星的任务,并成为国外发射同步卫星的重要发射场。

太原卫星发射中心,座落在中国山西省太原市以北的岢岚县境内。该中心60年代末开始勘察定点建设,目前已建成完善的测试、发射、测量、控制、通信、气象、数据处理以及其他勤务保障系统,有两个发射工位。

1988年9月7日,太原卫星发射中心首次启用,成功发射了中国第一颗太阳同步轨道试验气象卫星“风云一号”。现在,太原卫星发射中心已建成了以发射极地轨道卫星为主的航天发射场,也可以发射国外商业卫星。

航天测控网,是航天技术的重要组成部分。中国在建设航天发射场的同时,从1966年开始,就着手组建陆上测控站和远洋测量船。到目前为止,已经建成了满足发射各种卫星和飞船的陆上及海上测控通信系统,布建成为一个比较先进完善的航天测控网。

陆上测控站先后建成了十几个固定测控站和2个活动测控站,配备了一系列的测量、控制、通信和时统等设备,同时,还建成了航天测控指挥管理中心——西安卫星测控中心。

为了弥补陆上测控站数量的不足,中国从70年代开始建造远洋测量船。1979年12月22日,“远望1号”、“远望2号”测量船交付使用,并于1980年开始首次远航南太平洋,完成了中国洲际导弹全程试验的弹头测量回收任务。以后,每次卫星发射时,它们均远洋出海,参加卫星定轨和测控任务。90年代又建成了“远望3号”、“远望4号”测量船,进一步加强了远洋机动测控能力。

中国实施载人航天工程后,载人飞船对航天测控网的要求进一步提高了,由于中国不具备覆盖全球的测控能力,因此采取了全球重点区域覆盖的测控方案。通过与友好国家的谈判协商,中国增加了几个驻境外的陆上测控站,同时,在实施飞船发射任务期间,所有4艘远望号测量船全部出动,预先定位于日本以南海域、新西兰东部海域、南非西部海域和印度洋海域,从而构成陆海测控网,完成载人飞船的跟踪测量与控制任务。

◆对外商业发射服务和空间技术交流合作

中国政府于1985年宣布,可以用“长征”系列运载火箭承揽国际商业卫星发射服务业务,正式成立了中国长城工业总公司、中国卫星发射测控系统部,作为对外发射服务机构。同时,中国的三个卫星发射中心也全部对外开放。

中国的对外发射服务项目首先是从为外国搭载服务开始的。1987年8月5日,在酒泉卫星发射中心发射的中国第9颗返回式卫星上,搭载了法国马特拉公司的2件微重力实验装置,标志着中国正式进入国际航天发射市场。1988年8月5日,在酒泉卫星发射中心发射的中国第11颗返回式卫星上,搭载了联邦德国3家用户的蛋白炉等5件共30公斤的实验装置,并首次邀请了法国、联邦德国、瑞典、美国等11人参观发射实况。

中国首次对外开展整星商业发射服务,是从西昌卫星发射中心为亚洲卫星公司成功发射了“亚洲1号”通信卫星开始。以后,在西昌又先后成功地发射了“巴基斯坦实验星”、“澳赛特B1”、“澳赛特B3”、“亚太1号”、“亚太2号”、“艾普斯达1号”、“亚太1A”、“马步海”、“亚太2R”、“中星1号”和“鑫诺1号”等外星。

1992年10月6日,在酒泉卫星发射中心成功地整星搭载发射了瑞典的“弗利亚”科学探测卫星。

而从1997年9月1日起,太原卫星发射中心在一年连续进行了6次发射,采用“一箭双星”方式,把美国的12颗“铱星”(含模拟星)成功地送入了预定轨道,更是将中国的对外发射服务推向了一个高潮阶段。

至2005年4月,中国已经先后为巴基斯坦、澳大利亚、瑞典、美国、菲律宾、巴西等国家和用户成功地发射了28颗国外制造的卫星。

在90年代的对外发射服务中,虽然在中国西昌也曾经出现过5次失败,但是,中国火箭研制设计部门经过多年来对“长征”系列火箭不遗余力的一系列重大设计改进和创新,目前在可靠性和安全性方面已经有了令人欣喜的显著提高,“长征”系列火箭已经日趋成熟和完美。

迄今为止,中国的“长征二号丙”及其改进型火箭、“长征二号丁”火箭和“长征二号F”火箭,这三大主力运载火箭始终保持着百分百的发射成功率,无一失败,也充分证明了中国运载火箭的雄厚技术实力。

特别是中国实施载人航天工程以来,大量采用了自主研发的、具有世界一流先进水平的高可靠性和高安全性设计技术,以“长征二号F”火箭连续6次发射成功的完美杰出表现为重大标志,充分证明了中国的大型捆绑式运载火箭技术已经完全成熟了。随着“长征二号F”火箭上所采用的许多先进设计技术和成功经验在“长征”系列火箭中的不断推广应用,包括一些关键部件和技术的共享通用,也使得中国运载火箭的整体水平又有了进一步的提高。

今天,随着世界范围内对商业卫星发射需求的不断增大,中国在国际商业发射市场起着越来越重要的作用。中国航天发射的良好信誉,更有竞争力的合理价格,便捷的经营操作方式和周到的服务,以及目前中国航天已经进入稳定成熟期的极高发射成功率,正在吸引着越来越多的国外用户,很多国家和组织都纷至沓来,与中国签订合同。预计,中国今后将会为外国发射更多的卫星。

中国除了积极拓展国际商业发射业务以外,还以同样积极的姿态不断参与和加强了国际空间技术领域的交流与合作活动。1985年以来,中国先后与美国、意大利、德国、英国、法国、日本、瑞典、阿根廷、巴西、俄罗斯、乌克兰、智利等十几个国家,签订了政府间、政府部门间空间科学技术及应用合作协定、议定书或备忘录,建立了长期的合作关系。除此以外,中国在亚太地区的空间合作中发挥着重要的作用:1992年,中国与泰国、巴基斯坦等国联合倡导并发起了“亚太地区空间技术与应用多边合作研讨会”;2000年7月至8月,中国政府有关部门与联合国外空司和亚太经社会合作,在北京举办了“亚太地区空间技术与应用卫星技术短期培训班”,来自亚太地区十个发展中国家的学员参加了培训。

迄今为止,中国参与规模最大的国际空间技术合作项目是欧盟的“伽利略” 卫星定位系统计划。2004年10月9日,中国与欧盟举行了“伽利略计划”技术合作协议签字仪式,使双方的合作进入实质性操作阶段。中国是正式加入“伽利略计划”的第一个非欧盟国家,而且将拥有这一系统20%的所有权和全部使用权,这一合作项目完全属于民用导航技术和民用导航产业的有关合作,中国与欧盟的合作没有任何针对第三方的意思。

由上述可见,到了本世纪初,中国的航天事业和对外交流合作已经获得了长足的发展。

载人航天工程篇

★中国载人航天工程立项上马和“三步走”发展战略

面对国外航天技术的迅速蓬勃发展,特别是苏联、美国在载人航天领域里的突飞猛进发展和巨大成就,引起了中国航天专家们的高度密切关注。

1986年初,中国著名科学家王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允联名给中央领导写信,提出我国跟踪世界高科技发展的建议。

1986年3月5日,邓小平看信后批示:“此事宜速作决断,不可拖延。”对此,中国国务院召集各领域的专家们,专门进行论证,最后形成了《高科技研究发展计划纲要》,简称“863计划”。在中国的“863计划”中,确定了7个领域15个主题项目,其中之一就是在载人航天领域要研制天地往返运输系统,以突破载人航天基本技术。

1987年,中国“863计划”正式实施,经过专家们反复论证,比较了苏联的宇宙飞船和美国的航天飞机作为天地往返运输工具在技术、经济上的利弊,分析了中国工业技术的基础条件和能够达到的技术水平与能力,研究了中国在经济上可能承受的能力,于1991年提出了载人飞船的方案。

1992年1月,中央专委认为“发展我国载人航天是必要的”,确定中国从载人飞船工程入手,进一步发展航天高科技,要求“在确保安全可靠的前提下,体现技术进步和中国特色”,并立即组织了几百名专家进行全面深入详细的技术经济可行性论证。

1992年9月21日,以江泽民主席为首的中央政治局常委会议,在听取王永志代表论证组所作的汇报后,予以肯定和采纳,正式批准“载人飞船工程”立项上马,并命名代号为“921工程”。随即,任命王永志为921工程总设计师。

当时,江泽民主席明确指出:“这是个大事,要下决心搞这个东西,搞这个在政治、经济、科技……上都有意义,是综合国力的标志,建议静静地、坚持不懈地、锲而不舍地去搞。”

从此,中国以最高国家意志的方式,正式确定了载人航天工程的主要技术途径和“三步走”发展战略,工程研制建设工作立即全面展开,在原国防科工委和921工程总体的统一领导和组织协调下,按航天员、飞船应用、载人飞船、运载火箭、发射场、测控通信和着陆场七大系统实施。

按照“三步走”发展战略:

第一步,发射数艘无人飞船和载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,突破载人航天基本技术,开展空间应用实验,提供初期的天地往返运输器,为载人空间站工程大系统积累经验。

第二步,突破载人飞船与空间飞行器(如轨道舱)的交会对接技术和航天员空间出舱活动技术,并利用载人飞船技术改装、发射一个空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。

第三步,建造20吨级的空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

2003年10月15~16日,中国“神舟五号”飞船首次载人航天飞行的圆满成功,标志着中国载人航天工程第一步任务目标已经实现,为工程后续任务的实施创造了基本条件。

同时,随着中国载人航天工程的实施,一个具有中国特色的载人航天工程研制试验体系已初具规模,工程各大系统都纷纷培养和涌现出一大批跨世纪的中青年优秀人才,已经成为研制试验第一线敢于创新突破、敢于迎接挑战的中国航天主力军,为中国航天事业的可持续发展奠定了坚实的基础。

★中国载人航天工程总设计师王永志

王永志,1932年11月17日出生于辽宁省。1952年考入清华大学航空系,1961年毕业于莫斯科航空学院(Moscow Aviation Institute)导弹设计专业,1992年当选国际宇航科学院院士、俄罗斯宇航科学院外籍院士,1994年5月当选中国工程院首批院士。

王永志从1961年回国以来一直从事导弹航天技术工作。曾任中国运载火箭技术研究院总体设计部主任,中国运载火箭技术研究院院长。曾在中国一系列战略导弹、战役战术导弹和运载火箭等重大型号的研制试验工程任务中担任总设计师、总指挥。曾任中国航空航天部科技委副主任。1992年11月至今任中国载人航天工程总设计师,在中国人民解放军总装备部工作。

王永志在老一辈专家的悉心培养下,从一名技术骨干成长为中国的导弹航天技术专家,进而成长为国际知名的航天技术专家。20世纪60年代至80年代,他为中国第一代、第二代战略导弹的研制和技术更新换代做出了卓越的贡献。80年代末,他主持完成了“长征二号E”大推力捆绑火箭研制任务,研制时间仅为18个月,首次发射取得成功,使中国火箭近地轨道运载能力一举由2.5吨提高到9.2吨,实现了中国火箭技术的巨大突破,并为后来实施载人航天工程奠定了大推力捆绑式运载火箭的技术基础。

1987年起,王永志作为“863计划”航天领域专家委员会成员,参与制定了中国载人航天的发展蓝图。1992年1月,他被任命为载人航天工程技术经济可行性论证组组长,主持拟制了工程七大系统的技术途径和主要技术方案。1992年8、9月,王永志代表论证组先后向中央汇报了工程主要技术方案和“三步走”的发展战略,均被肯定。

921工程立项上马后,王永志即被任命为中国载人航天工程的总设计师。他主持了工程方案设计、初样研制、试(正)样研制和无人飞行试验,以及首次载人航天飞行的技术工作,在总体技术方案制定、提出对各系统技术要求、关键技术攻关、重大问题处理等方面起到了关键作用,做了大量开创性工作。他是工程的技术总负责人,既能充分发扬技术民主,又较好地把握了大局,将一大批热爱祖国、技术过硬的科技人才团结在一起,继承和发扬“两弹一星”精神,形成了一支优秀的航天科技群体,而他本人就是这一群体的杰出代表。

1992年以来,王永志为中国载人航天工程的研制工作呕心沥血,为2003年10月15~16日首次载人航天飞行圆满成功、实现载人航天的历史性突破,做出了巨大贡献。他是中国载人航天工程的开创者之一和学术技术带头人,也是继钱学森之后,中国航天领域又一位极其重要的科技领军人物,对于中国载人航天工程的实施和未来发展有着深远的重大影响。

40多年来,王永志始终奋斗在研制试验的第一线,树立了很高的威信,为中国的国防现代化建设和航天科技事业做出了杰出的贡献。于1978年获全国科学大会奖,1985年获国家科学技术进步奖特等奖,1997年获国家科学技术进步奖一等奖两项,1999年获解放军专业技术重大贡献奖,2003年获国家最高科学技术奖。

★中国特色载人航天工程的“三垂”模式和远距离测试发射控制方式

正如中央专委所要求的那样:在确保安全可靠的前提下,体现技术进步和中国特色。中国载人航天工程的最大特点,如果用一句话来概括,那就是:突破!创新突破!顽强创新突破!坚持走自主创新的中国特色载人航天工程之路!

这是始终贯穿于中国载人航天工程实施发展过程中的一条高昂激扬的主旋律,最深刻而又生动形象地反映了以王永志为代表的当代中国航天人盛世求发展的坚定决心、顽强意志、果敢魄力和突破精神!从工程总体到七大系统,尽皆如此。

◆创新突破源于发展的需要

搞中国自己的载人航天工程,是中国几代航天人为之奋斗不息的伟大梦想。

中国搞载人航天工程,遇到的第一个问题,就是“怎么搞法?”

很显然,对于中国而言,载人航天是一个新事物,由于是第一次搞载人航天,存在许多不确定性的因素,碰到了必须解决的一些关键技术问题。载人飞船工程必须突破载人航天的基本技术,其中必然包括要突破载人航天的发射技术。这自然就涉及到了一个很重要的问题:建设一个什么样的发射场?

毫无疑问,应该根据发展的需要和创新意识来研究解决这个问题。

而产品的研制与发射技术紧密关联,与发射场紧密关联,如果发射技术和发射场建设的总体方案不能确定下来,产品的研制方案也难以最终确定下来。

由此,在工程技术经济可行性论证阶段,“建设一个什么样的发射场”问题就成为了工程论证的首要问题之一,牵一发而动全身。

其中,核心问题就是“技术准备与发射准备怎么搞”的测发模式与工艺流程方案问题。

因此,1992年1月,在工程技术经济可行性论证组成立后,王永志组长以卓越的远识和经验,决定首先对涉及工程全局的测试发射总体技术方案开展顶层的总体论证,即:先搞测发模式和工艺流程方案的总体论证设计,以此来统一规范和同步协调各大系统的产品设计研制。

然而,中国航天界首先在这第一个大问题上就出现了重大的意见分歧。

以王永志为代表的许多中国航天专家,包括沈荣骏、李元正等著名的专家型领导,都认为在产品上架模式上必须要突破水平分段运输上架的传统老模式,力主采用“垂直组装、垂直测试、垂直运输”的“三垂”模式,同时采用远距离测试发射控制方式。但是,中国航天界的专家们意见并不一致,关心的人多,不同的意见也多,也有一些专家明确表示坚决反对。

考虑到发射场建设具有周期长、一旦建成不可能很快就改造的特点,是影响深远的跨世纪工程,所以论证组对此问题非常慎重,没有立即做出结论和决断,而是按照充分发扬技术民主和民主集中制的原则,将工程技术经济可行性论证初期阶段提出的产品“三垂”上架模式和远距离测试发射控制方式,仅仅作为总体模式上的、初步框架上的暂定方案。

由于当时还没有实际设计和具体可见的工艺流程,这样,从该暂定方案在论证初期阶段的研究深度还难以完全看出其优点,从而难以统一认识、最终将方案确定下来,所以工程总体要求发射场系统论证组做深入详细的进一步论证设计工作。

应该指出,在中国航天领域是不乏远见卓识的专家的。时任酒泉卫星发射中心司令员的李元正将军就是其中的一个,他也是中国航天界最先敏锐预见并明确提出要搞中国特色“三垂”模式的测发专家之一,曾经提出过产品垂直整体运输上架的第一个具体方案设想,即“龙门吊垂直整体吊运产品上架方案”。

在发射场系统论证组成立之初,他就对即将赴北京参加论证工作的刘庆贵、徐克俊等专家们这样说道:“美国在60年代的阿波罗登月工程中就已经创造了三垂模式,后来航天飞机又继续采用了这种模式,这种模式代表了一种先进的发射技术,也代表了今后的主要发展潮流趋势,现在已经是90年代了,我们却还在使用航天早期的水平上架老模式,差距太大了,必须改变这种落后面貌!”

为了鼓励专家们积极开动脑筋,发挥创造性精神,李元正将军就身先垂范地以自己提出的“龙门吊垂直整体吊运产品上架方案”为例,以此来说明中国搞自己的“三垂”模式在技术上是完全可行的;与此同时,他还要求专家们一定要尽最大的努力,创想出更好的办法、更科学合理的方案来。

他还说:“美国人钱多,中国人钱少,所以绝对不能照抄照搬,而要根据中国自己的国情和技术条件特点,在多动脑筋上下功夫、做文章,钱要花得少、事情却要做得更出色,一定要搞出中国自己的特色来,并且要充分体现技术进步。”

最后,在道别即将奔赴征程的专家们时,李元正将军以中国军人特有的自断退路、破釜沉舟的大魄力和大决心,掷地有声、斩钉截铁地给刘庆贵和徐克俊他们下了一道死命令:“你们这次去北京参加论证,任重而道远,一定会遇到很多的困难,但是,为了突破载人航天的发射技术,为了把我们酒泉卫星发射中心建设成为中国最现代化的载人航天发射场、世界一流水平的航天发射中心,为了实现我们几代东风航天人苦苦企盼的夙愿,也为了实现我们全体中国人的飞天梦想,无论如何,在任何情况下,你们丝毫都不能畏难退缩,一定要顶着困难上!明知山有虎,偏向虎山行!总之,一句话:一定要把中国特色的三垂模式给我拿下来!否则,你们就不要回来见我了!就永远留在北京好了!永远不要再回基地了!”

李元正将军激情昂扬的这一番话,其主题要旨,不仅说出了东风航天人长久埋藏在心底的强烈愿望,也道出了当代中国航天人的共同心声!深深地、强烈地感染了在场的每一个人,也更加坚定了信心,鼓舞了士气,激励了斗志,同时,也使得每一个人都深感自己肩上责任重大。

徐克俊,这位时任试验技术部副总工程师、后任中国载人航天工程发射场系统总设计师的著名测发专家,听了李元正将军的这一番话,也百感交集,就当场立下了军令状:“请司令员放心,我们有这个信心、决心和能力,一定不辱使命,不辜负厚望!一定想方设法搞出好的方案来,不拿下三垂模式,我们就绝不回来!”——而他,的确说到做到了,为论证设计中国特色的“三垂”模式上架方案,发挥了关键的重要作用。

◆创新突破源于经验总结和国际交流

在实施载人航天工程之前,中国已经积累了30多年导弹航天工程的实践经验,对于老模式的星箭上架方案,其各种利弊是很清楚的,并且已经认识到产品垂直整体运输上架方案在技术上是可行的,而且优点十分突出,酝酿技术突破的经验基础和技术基础已基本趋于成熟。

例如,李元正将军根据酒泉卫星发射中心2号发射阵地活动勤务塔(俗称“龙门吊”)的使用经验,意识到:既然垂直吊运火箭芯级前进几百米是可行的,那么垂直吊运船箭组合体前进更远的距离在理论上和技术上也应该同样是可行的。这是最初萌发的设想,即“龙门吊垂直整体吊运产品上架方案”。虽然今天看来,这个设想很简单,但是,在当时情况下是一个非常难能可贵的创新设想,是从传统“水平”模式向“三垂”模式迈出了关键的探索性第一步。

为了进一步推敲这个创新设想,乃至推陈出新,提出更好的方案,徐克俊等专家收集了大量国内外资料,站在世界前沿,透彻地研究和分析比较了世界航天史上迄今为止曾经出现过的各种工艺流程模式和测试发射控制方式的特征和优缺点,并对中国载人航天工程的工艺流程模式和测试发射控制方式这两项最重要的发射技术进行了研究。在此基础上,根据中国的实际需要、技术能力和长远发展需要,以创新意识首先提出了具有中国特色的、技术先进的船箭垂直整体运输上架方案和远距离测试发射控制方式。以此“三垂一远”方案的两大技术进步点雏形和框架特征为基础,展开了迭代递进式的论证工作,以期在确保安全可靠的前提下提高自动化水平和缩短发射周期,体现技术进步和中国特色。

王永志总师和工程总体认为该方案符合我国载人航天工程的研制任务要求,在发射技术上能大大前进一步,突破我国载人航天的发射技术,安全性好,可靠性高,发射台占位时间短,发射频率高,待机选择发射日期的能力强,能较好地兼顾后续航天任务的发展和适应国际商业航天发射的竞争等。

但由于复杂的历史原因和认识上的差别,该方案提出后,我国航天界仍然存在较大的意见分歧和疑虑。工程总体当时也仍然只能暂定按这种技术方案做工作。

为了统一认识,并为各大系统产品的相关设计研制提供依据,载人航天工程需要一个测试发射工艺流程设计方案,来较为具体地阐述产品进场后的工艺路线、关键技术状态和工作项目、时间安排等,体现和发挥新技术方案的优势,以便最终将方案确定下来。

鉴于这种情况,1992年底由工程总体和原国防科工委司令部下达任务后,发射场系统的徐克俊等专家于1993年1月初又进一步研制出《921工程测试发射工艺流程设计方案》,从而使“三垂”模式上架方案的各种优点明显地表现出来。

1993年1月11~12日,在原国防科工委司令部组织召开的“921工程测试发射工艺流程模式研讨会”上,该方案以明显优于美国、日本相关模式的总体性能指标,使工程各大系统在几个主要问题上取得了共识,并认为该方案“经费节省,方便适用,是比较先进、合理的方案,具有中国特色。船箭按此模式作方案均无大的问题。”

王永志总师指出:“对这次会议寄希望很大。发射系统的工作做得比较早,比较深。这次大家在一起开会研究,实际上是这几个系统的一次技术协调,基本上取得了一致的看法,没有提出采用其他模式的意见。这样,就按大家的意见将垂直模式的工作继续深入下去,并与可能的模式对比其优缺点和投资多少。”

此时已升任原国防科工委参谋长的李元正将军,也对大家经过两天研讨所取得的共识表示祝贺,并指出:“载人航天最重要的是安全可靠,要安全地把人送上天,还要安全地返回来,因此,各系统首先要把方案搞得先进合理,今后对方案都要请专家进行评审,在组织工作上要注意按客观规律办事,每一步都要有结论,发射场建设要考虑后续任务的发展需要,不能刚搞完马上就要改造,要上一个新的台阶,真正具有中国特色。”

另外,为了慎重起见,工程总体和原国防科工委司令部还决定组团到国外考察,以便进一步了解国外先进航天技术,展开更加深入的论证,争取在更大程度上统一认识。

考察团首先到日本航天发射场进行了考察。日本虽然没有采用完整、典型的“三垂”模式,但是火箭部分仍然采用了“垂直组装、垂直测试、垂直运输”的“三垂”模式上架方案。考察团从日本回来后,虽然在认识上还存在一些分歧,但是此次出国考察对于中国航天界拓宽视野和思路无疑起到了很积极的作用,同时也进一步增强了对采用“三垂”模式上架方案的信心。

随着后来对美国和法国“三垂”模式上架方案的进一步分析研究,以及中国自主创新“三垂”模式上架方案的研究论证工作的进一步深入,赞成“三垂”模式的同志越来越多,分歧在逐步缩小,认识也渐趋统一。

钱学森阅读了徐克俊发表在总装备部内部重要专业期刊《载人航天》上的相关文章后,也对该方案给予了充分肯定和赞赏。他亲笔给原国防科工委的领导写了一封信,信中专门提到了徐克俊的文章和方案,认为这个思路和方案比较不错,也比较合理,有自主创新的中国特色,载人航天发射场如果按照这个思路和方案进行建设,应该是可行的,能够实现中国航天技术上的进步,并给予了积极推荐。

毫无疑问,作为中国航天的重要创始人,钱学森的意见是很有分量和影响力的,他的明确支持和积极推荐,很大地鼓舞和增强了原国防科工委领导和论证组专家们的信心与决心。从此以后,产品上架方案的“模式之争”,就终于尘埃落定了。

◆敢于和善于创新突破建立在严密系统的论证基础上

随着论证工作的深入,专家们的主要分歧,已经从模式方案方面转移到了关键技术的可行性和经济代价方面。简单地说,就是:58米高的火箭究竟能不能“立起来”进行垂直整体运输?整个发射场系统建设方案的经济代价究竟有多大?等等。

因此,工程总体和火箭系统、发射场系统等,对这些关键问题进行了更加具体和严密、系统的攻关论证工作。

其中,火箭系统在经过一系列严密的设计分析计算和攻关论证后,以敢于创新、敢于承担和解决技术风险的极大勇气和魄力,郑重表态:火箭系统在采取一系列的综合性技术措施后,能够保证火箭“立起来”,并且能够保证火箭在垂直转运过程中的安全!

这意味着火箭系统将有能力突破“三垂”模式的主要技术瓶颈!这对于工程总体和发射场系统等各相关单位来说,无疑是一个巨大的技术支持和信心鼓舞!

与此同时,在工程总体和各系统的大力支持、协同配合下,发射场系统也进行了详细的技术分析和经济论证。其中,在对各种模式的比较与选择过程中,不但分析了各种利弊因素,而且运用系统工程的思维对工艺流程设计方案采用了“船-箭-地”一体化设计的方法,通过工程总体的大协调,汇聚各方智慧,对“三垂”模式和远距离测试发射控制方式提出了一系列创新的解决方案,技术可行,经济实用,整个发射场系统的投资概算为9.8亿元人民币(以91年价格计算。转换为98年价格约为16~17亿元。98年工程实际结算为11.2亿元,在工程经费节约控制方面下了很大力气,成效显著),仅比采用传统“水平”模式建设方案有小幅度的经费增加。

这就为中国特色的“三垂一远”方案奠定了技术经济可行性论证的坚实基础。以王永志为首的工程总体最终决定:采用中国特色“三垂一远”方案,作为测试发射总体技术方案,充分发挥“三垂一远”方案两大技术进步点的优势,体现和落实工程总体的技术指标。这为确定发射场的规划设计、总体布局和建设规模要求提供了一个核心软件,也为其他各大系统的相关产品研制提供了重要依据,从而为工程全面转入初步设计阶段创造了必要条件。

◆善于以创新突破途径解决关键技术

中国特色的“三垂”模式和远距离测试发射控制方式,使中国突破了载人航天的发射技术,达到了世界先进水平。

在总体思路和总体技术方案上,其关键创新突破点有:

▲无论是飞船系统还是运载火箭系统,其技术准备包括产品总装对接、测试、转运均在垂直状态下进行,状态不再改变,直至加注发射,这种“三垂”技术状态及技术准备方案从整体上提高了测试发射的可靠性。与美国的“三垂”模式有明显的区别,在“三垂”程度上比美国模式更加充分。

▲强化技术区,简化发射区。将各系统发射前的技术准备最大限度地安排在技术区完成,在发射区只进行简单的功能检查,然后加注发射。这样做的优点可以概括为:一是在环境条件优越的技术区进行发射的技术准备,可以保证总装、对接及测试检查的质量,使产品的可靠性增长;二是减少发射区的许多重复测试,缩短产品在发射工位的占位时间(仅占位3天,理论上可以缩短到1天),有利于提高连续发射的能力;三是减少风沙雨雪等恶劣气候的影响,具有待机选择发射日期的能力;四是简化发射区的设施,安全性好,将可能造成的灾难性损失降低到最低限度,同时利于扩建新的工位,重复发射准备简便,对后续交会对接等航天任务发展和国际商业竞争的适应能力强。

为此,在一系列关键技术上采用了创新突破的解决办法:

一是垂直总装测试厂房(以下简称“垂直厂房”)采用钢筋混凝土巨型筒体框架结构和空心砼粒砖墙体材料、高度93.45米、工位2个,设计和施工方案先进,经济实用,区别于美国160米高、4个工位、全钢结构形式。

二是垂直整体转运方案中,采用变频电源车驱动750吨的活动发射台在20米宽钢轨上行驶,区别于美国巨型履带车公路运输5000吨活动发射平台的方案;两工位之间的转轨采用平移技术,区别于法国的大圆盘转轨技术;转运的技术状态采用无脐带塔、无前置设备、无电源和不加洁净空调的“光弹”垂直运输方案,区别于美国大而全的方案,有效地简化了转运设备,降低了转运的技术难度,以经济、实用、可靠的技术方式实现了先进的整体垂直转运方式;转运的安全措施,采用加强火箭、活动发射台、钢轨路基的刚度和强度设计,错开固有振动频率,安装防风拉杆和吸振器,及在转运时选择合适的风速与车速,解决低频激振和“倒立摆”的难题;转运时间控制在2个小时以内。

三是垂直测试方案中,采用火箭惯性平台直接装箭测试方案,取消了系统综合测试中使用平台倾斜台的老方法;经过论证认为火箭脱落(脱拔)插头断开后重新连接并不影响可靠性,故在垂直总装测试厂房和发射工位各准备了一套前置设备,使简化的“光弹”垂直运输方案得以成立;在技术区进行的垂直测试技术准备工作,在本质上是充分有效的发射技术准备工作,在发射区进行的垂直测试工作则重点是进行射前功能检查,从而避免了在发射区进行大量的重复测试。

▲采用“一点多工位”以计算机为核心的远距离测试发射控制技术,建立安全的技术区测试发射控制中心,一套主控设备兼顾技术区、发射区多处工位的测试和发射,使技术区和发射区构成一个高度统一的发射场。

其中,飞船系统和运载火箭系统均采用远距离测试发射技术,具体设备布置方案是:主控设备设在远离发射工位的技术区测发控制楼内,三套前置设备分别设置在技术区飞船总装测试厂房、垂直总装测试厂房和发射区的地下设备间内。由测发楼的主控设备分别控制飞船和火箭系统的综合测试、垂直厂房内的联合检查,并对发射工位上的船箭组合体进行远距离的射前检查和实施点火发射。

主控设备采用计算机为核心的先进VXI总线测试技术;采用先进的远距离信息传输技术,飞船采用无线为主、有线为辅的方案,火箭采用有线为主、无线遥测为辅的方案,有线传输采用光纤为主、电缆为辅的方案。

发射区加注、消防、摆杆、瞄准窗等设施设备采用计算机工业网络控制加C3I系统监测监控方案,实现远距离监测、控制功能;整个测试发射过程,飞船、火箭等各大系统均采用先进的测试和控制技术设备,且与由发射场C3I系统联网,由发射场C3I系统进行网络式指挥监控并提供人工智能辅助决策指挥功能,同时,还与东风指挥中心、北京指挥中心之间,实现远程联网、测试信息和指挥信息的实时传输。

▲航天员在射前2~3小时进舱,具备通信、电视图象监视等联络手段,航天员逃逸救生的应急启动时间从射前30分钟开始。这减轻了航天员的心理、生理负担,改善了航天员的工作条件,同时给航天员争取了更多的应急救生时间,达到国际先进水平。

这既有国外远距离测试发射模式的优点,又融合了中国测试发射控制的经验,中国特色的远距离测试发射控制方案安全性好,可靠性高,自动化水平高,经济实用,使用方便,适合中国测试发射控制工作的实际需要。

★中国载人航天工程始终遵循安全第一的最高原则

载人航天,人命关天,安全第一。

为了确保航天员的安全,中国载人航天工程始终把安全第一作为最高原则,作为一切工作的出发点和落脚点。确保安全,也是工程总体和七大系统的一致共识,并为此共同付出了巨大的努力。

◆为确保安全,工艺流程从“一次扣罩方案”演变为“两次扣罩方案”

随着工程研制的进展,发射场系统经过勘场定点,工艺协调,已经完成了初步设计,进入正式建设阶段,各大系统对测试发射工艺流程也都有了相应的技术要求或初步技术流程,具备了研制设计正式《921工程测试发射工艺流程》的条件。

1995年初,工程总体和原国防科工委司令部向发射场系统下达了这一正式研制设计任务,并准备组织最终评审。这项研制任务,以基地为主牵头承担并由徐克俊负责,工程设计所参加,工程其他各大系统全力支持和配合。

同年3月,考虑到将来实施发射任务的需要,基地决定调整和组织成立正式的工艺流程课题组。在当时发射测试站总师崔吉俊的建议和站长张新贵的推荐下,时任基地司令员的刘明山将军慧眼识人才,把曾担任过CD-2D运载火箭测试发射控制系统指挥员的冯振彪等年轻人,从基层测发一线直接抽调到试验技术部的工艺流程课题组,形成了以徐克俊、张道昶、冯振彪为代表的老中青科技专家组成的课题攻关小组。

在研制正式工艺流程的过程中,原来是采用飞船整流罩“一次扣罩方案”。但是,为了避免“风云二号”卫星爆炸事故在921工程中重演,原国防科工委副主任沈荣骏中将做出了明确指示:“在921工程测试发射工艺流程中,务必研究和借鉴西昌“风云二号”卫星爆炸事故的教训,务必确保安全。”

课题组接到这一指示后,高度重视,做了很认真的反复讨论研究,内部却出现了明显意见分歧。

以徐克俊为首的一派,认为:“一次扣罩方案”是最优化的,但是应该增加并加强相关的安全性措施,飞船系统必须加强检漏,必须解决飞船带推进剂状态下的电测安全性问题,因为无论在技术区或在发射区都会涉及到类似的安全性问题。

以冯振彪为代表的另一派,则认为:应该采用相对更安全一些的“两次扣罩方案”;考虑到垂直总装测试厂房的上部空间是非防暴设计的,又考虑到难以准确预知飞船系统能否绝对保证飞船带推进剂状态下的电测安全性,因此,从立足现有技术条件出发,考虑最坏的万一情况和可能后果,宁可采用“两次扣罩方案”,在工艺流程上麻烦一些,增加许多工作量,也要把安全风险因素尽可能降到相对最低的程度上;即使万一发生最坏的情况,也要力争将损失减少到最低程度上,无论如何一定要避免航天员在飞船带推进剂状态下参加〔具体次数略〕“人-船-箭”联合检查,确保航天员的安全,以及垂直总装测试厂房内的人员与设施设备安全。建议课题组再做一个第二方案,即:备用的“两次扣罩方案”。

徐克俊的工作作风一向雷厉风行,但是,在这个重大问题上也是反复思考再三,非常慎重。

要不要做一个备用方案?

由于扣罩方案直接涉及到工艺流程的核心要害问题,涉及到“安全第一”的最高原则问题,因此,尽管徐克俊很不喜欢“两次扣罩方案”,但仍然决定发扬一次技术民主,最后同意并安排冯振彪再做一个“两次扣罩方案”,作为备用的第二方案,以备不时之需,只是不作为正式提交汇报和评审之用。

1995年8月21日至23日,原国防科工委司令部在北京组织召开了《921工程测试发射工艺流程》讨论(初审)会,会上在主要方面形成了共识,并提出一些修改意见。这次会议,对于课题组的“一次扣罩方案”是基本上同意和通过的。

但是,在1995年8月29日上午向原国防科工委首长汇报并做最终评审决策时,情况就出现了大逆转。会上,委首长和专家们对工艺流程的大部分内容和具体安排均表示同意,但是,对于飞船带着推进剂在垂直总装测试厂房内测试、停放时间较长可能会带来的安全性问题表示了严重关切。会议由此转入了真正实质性的问题辩论阶段。光这一个关键问题就辩论了两个多小时,辩论非常激烈和深入。

沈荣骏副主任,不仅本身就是中国著名的测控专家,而且对测发领域的业务工作也非常熟悉和有深入的研究了解,也是一位测发专家。他是真正的行家里手,看问题一针见血,极具洞察力,总是抓住最要害的重大关键问题,并且具有果决的大魄力。

沈荣骏副主任明确而坚决地反对“一次扣罩方案”,在涉及到安全第一的最高原则问题上没有任何的犹豫或丝毫的让步。

他要求飞船系统的技术负责人当场明确表态:飞船带着推进剂在垂直总装测试厂房内测试,能不能绝对保证安全?能不能绝对保证不再发生类似于西昌“风云二号”卫星爆炸事故?这个问题确实太难回答了,飞船系统的技术负责人表示一定会尽最大的努力保证安全,但确实难以做出绝对的保证。

他接着又要求总装备部工程设计所的技术负责人当场明确表态:飞船带着推进剂在垂直总装测试厂房内测试,一旦发生爆炸事故,能不能保证厂房内人员的安全?能不能保证厂房内主要设施设备和厂房本身的安全?工程设计所的技术负责人同样也无法做出这样的保证。

是技术,总难免会有万一,因此,要做出绝对安全的保证,确实是非常困难的,这是客观事实,但是,载人航天工程又恰恰是极端强调安全第一的,这又是不容回避的客观要求。在这种特殊情况下,委首长、工程总体和各大系统的专家们,毫无疑问,只能选择安全性相对更好的方案,而不能选择技术上非常优越但安全性相对不够很满意的方案,于是,只能无条件地服从安全第一的最高原则,忍痛放弃了“一次扣罩方案”。

那么,安全性相对更好的方案是什么?沈荣骏副主任明确提出:“为了吸取西昌‘风云二号’卫星爆炸事故的教训,必须尽可能缩短飞船带推进剂进入垂直总装测试厂房的测试、停放时间,飞船可以首先不带推进剂进入垂直总装测试厂房内与火箭对接,在安全的环境中进行船箭联合检查和人船箭联合检查等测试项目,然后飞船返回飞船加注及整流罩装配厂房内进行加注和扣罩,再返回垂直总装测试厂房与火箭对接,进行简单的机械、电气接口检查后,垂直转运到发射区,最后实施发射。即使考虑万一的最坏情况,万一飞船爆炸了,那么,宁可在脐带塔上爆炸,也绝对不能在垂直总装测试厂房内爆炸!相对而言,如果在脐带塔上爆炸,损失相对小一些,如果在垂直总装测试厂房内爆炸,损失就实在太惨重了!在短期内也是难以迅速恢复的!当然,无论在哪儿爆炸,都是重大损失,都是难以接受的。因此,飞船系统必须要尽最大努力,来保证电测的安全性,总之,无论到哪儿都不能爆炸!”

其他委首长也同意沈荣骏副主任的这一意见。工程总体和各大系统的专家们经过反复激烈辩论、反复权衡安全和技术上的利弊轻重后,最后也认为沈荣骏副主任提出的这一“两次扣罩方案”是正确可行的。而这一意见与课题组事先准备的第二方案,即备用的“两次扣罩方案”,是不谋而合、完全一致的。最后,就正式启用了备用的“两次扣罩方案”,作为最终的方案。

这就是“风云二号”卫星爆炸事故教训对中国载人航天工程最直接、重大和深远的延伸性影响之所在,而且这种影响还会继续延伸下去,并在后续的空间实验室和空间站工程中引起新的变化、讨论和辩论。

虽然“两次扣罩方案”在技术上的弊端是很明显的,不仅大幅度增加了工作量,而且试验总周期也因此增加了10天,但是,这些付出的代价,是换来了在现实条件下能够做到的相对最高的安全性,而这是具有决定性意义的一点。因此,从“一次扣罩方案”演变到“两次扣罩方案”,尽管从整个工艺流程上看只是做了一个局部的大调整,但是,这是一个在工程总体上都具有重大安全改进意义的实质性调整。这个“两次扣罩方案”的工艺流程被王永志总师称为中国载人航天工程的基本型工艺流程。它是当代中国航天人遵循安全第一的最高原则所取得的集体智慧结晶。

◆为确保安全,对工艺流程了进行持续创新和优化改进设计

徐克俊从冯振彪对“两次扣罩方案”的敏锐判断和准确把握能力上,看到了这个年轻人思维大胆活跃又不失严谨细心,有主见,也很有潜力可挖,是一个很好的可造可用之才。于是,就有意识地进行耐心调教培养,悉心指导把关,进而放手大胆使用。

冯振彪在此以后的十年中精心钻研总体技术业务,不仅参加了基本型工艺流程的研制,而且还主笔设计编制了从“神舟一号”直至“神舟五号”全部5次飞行试验任务的测试发射工艺流程,并在“神舟六号”任务中承担了工艺流程的技术把关和后续编制协调工作;在创造性设计“人-船-箭-地”联合检查项目技术方案和技术状态,优化设计“两次扣罩方案”工艺流程具体项目和时间安排,用大胆创新突破的办法解决安全与技术的重大矛盾难题等许多方面,做出了突出的业绩和贡献,成为中国载人航天工程总体和七大系统测试发射工艺流程协作团队中的中坚骨干之一。

由于载人航天工程是一个庞大的系统工程,技术复杂,协调面广,各大系统的产品设计研制和工艺流程是互相关联、同步进行的,而且各大系统都有自己的特点和具体要求,每次的发射目的和技术状态也各有不同,因此必须在总体上进行严密论证和反复协调,针对每次任务都需要研制出一个科学合理、安全可靠性高、效率高和方便实用的应用型工艺流程,来统一规范各大系统在发射场的测试发射工作,为发射任务的实施提供直接依据。这相当于“多军兵种大规模联合战役作战的详细作战方案”,因此,这就决定了应用型工艺流程的研制必须采用一体化设计和协调的方式。这是在总装备部司令部和工程总体直接组织领导下,由发射场系统牵头、各大系统参与而共同实施完成的。

从1999年至2005年,中国载人航天工程连续组织实施了6次大型飞行试验任务。期间,对于每一次任务的应用型工艺流程,工程总体都高度重视,都组织了大总体协调会,作为工程总体两大顶层总体技术方案之一,对工艺流程的每一个具体环节都进行周密的协调和审定,遇到有分歧之处就反复协调直至达成共识,保证了工艺流程的正确性和完善性;在协调、审定之后,又以总装备部的最高红头文件形式直接审批、下发至工程七大系统,具有行政和技术的双重约束效力,要求各大系统遵照执行,确立和维护了工艺流程的权威性和严肃性。

由于每次任务的试验技术状态、试验目的和试验要求都存在很大差异,一次任务上一个大台阶,因此每次任务的应用型工艺流程所需重点解决的问题也不尽相同,必须采用持续创新和优化改进设计的办法来协调解决不断出现的、新的重大技术问题。在许多情况下,具体方案设计难度明显高于基本型工艺流程。

例如,1999年,中国载人航天工程实施了第一次飞行试验暨第二次发射场合练,意义重大,各方都高度重视。这是一次具有双重性质的任务,同一产品,既要搞合练,又要上天飞行,这在中国载人航天工程历史上是惟一的一次,在中国航天历史上也几乎是闻所未闻的。

以往搞合练,用的是专门生产的合练产品,它可以是真产品,也可以是“假”产品,还可以是“真假混合”产品,是不上天飞行的,允许在一定程度上做有“破坏性”的试验,允许被当做“高级玩具”反复“折腾”,以期充分暴露和发现问题,以便于改进设计和解决问题。对于上天飞行产品,就不能这么搞法,它是绝对真产品,不能当做“高级玩具”,既要充分进行测试检查,发现和解决问题,同时更要绝对确保产品本身的安全可靠性和质量不能受到任何损害或不良影响。

显然,运载火箭和飞船等上天产品,既参加合练、又参加飞行试验并且还必须保证安全性和可靠性,这是一个十分棘手的重大难题,涉及诸多的安全与技术重大矛盾。

如果按照基本型工艺流程,先搞一遍合练,然后重新开始,再搞一遍正式的,不仅试验总周期的有效工作日将长达130~140天,而且“两次扣罩”就变成了“四次扣罩”,总装对接等所有的装配工作也都翻了一倍,会对产品造成严重不良影响,甚至是损害。毫无疑问,这种方案是绝对无法接受的。

那么究竟应该怎么搞呢?最后,冯振彪找到了解决方案。他采用反常规的做法,以科学和灵活的大胆创新方式,通过非常巧妙合理的设计编排方式,独创性地提出了一种全新和特殊的“四阶段方案”,同时,扣罩次数仍然维持两次不变,从而一举突破性地解决了上述重大矛盾问题,并且将双重任务试验总周期的有效工作日控制在100天内,比其他方案缩短了整整一个多月,而电性能重复测试的充分性和有效性却大幅度增强了。这个方案在力图使上天产品可靠性增长的同时,避免了上天产品按照基本型工艺流程“重复走两遍”的机械做法,从而将总装对接和整流罩开、扣罩次数减少到了最低程度,大幅度减少了上天产品电气接口、机械接口和测试技术状态的频繁变动,保持了各种状态的相对稳定,使状态变化合理有序并且符合测试项目变化的内在逻辑关系和客观实际需要。

这个“特殊四阶段的两次扣罩方案”,虽然在具体形式上迥异于基本型工艺流程,却又完全遵循和符合基本型工艺流程的一贯指导思想,并充分灵活地运用了其全部精髓。所以,一经提出后,工程总体和各大系统的领导与专家们,都一致赞赏,认为这个方案思路新颖巧妙,设计编排科学合理,彻底解除了大家原先最担心忧虑的一系列安全与技术的重大矛盾问题,再也不用担心第一个宝贵的上天产品被“来回猛折腾”了!因此给予了高度肯定和满意评价,在工程大总体协调会上,当场拍板定案。

最终结果是,在各方的紧密配合、大力协同下,合练任务和飞行试验均达到了预期的目的,取得了圆满成功,实现了中国载人航天工程“第一炮”的开门红。

在这次首飞任务的应用型工艺流程中,发射场系统的冯振彪和飞船系统的陈灼华,紧密磋商协调,还通过交替间隔安排飞船不同类型推进剂的加注和停放观察、泄漏检测,有效地提高了飞船加注过程的安全性,缩短了其它各大系统在主线上等待的时间,妥善处理了飞船推进剂加注与停放观察周期与电测有效期的突出矛盾,比基本型工艺流程有了重大改进。此方法一直沿用至今。

又例如,“神舟二号”任务开始,冯振彪和陈灼华,这两位有着深厚工作友谊的测试发射专家再度通力协作,精心细致地推敲技术区工艺流程的每一个环节,通过非常努力地优化改进设计和挖掘潜力,使技术区工艺流程又缩短了10余天时间,从而把由于采用“两次扣罩方案”而增加的10天时间给抹平了,把试验总周期又重新控制到两个月的平均水平上(主要是飞船占用流程主线的时间相对较长,火箭测试周期只需要20多天)。

从“神舟二号”任务开始,直至“神舟五号”任务,进一步加强了总体协调的力度,应用型工艺流程重点解决和逐步实现了“(人)船箭地”联合检查从“飞船静态接口检查、火箭动态模飞”向“船、箭联合动态模飞”的转变,有效地检查到了“(人)船箭地”大系统之间的工作协调性和匹配性,特别是与航天员逃逸救生有关的系统间工作匹配关系。

正是由于正确合理地安排了联合检查,使得在“神舟二号”任务中有效地暴露了“船箭分离压力触点开关误信号故障”在设计和操作工艺上的重大技术质量隐患问题(成败型致命故障),并得到了及时的处理和解决。

此外,在确保可靠的前提下,对发射区工艺流程进行了改进、精简和优化设计,特别是取消了撤收脐带塔工作平台的传统发射演练项目,同时又保证了射前检查的完整性。这一举措充分体现和发挥了“三垂”模式的优越性,有效缩短了发射准备周期,提高了发射区的工作效率和测试检查的有效性,避免了发射区不必要的船箭地接口技术状态变化。这对于提高船箭的发射可靠性和适应冬季低温发射都起到了重大作用。

从“神舟三号”任务开始,由冯振彪创造性设计的〔具体次数略〕“(人)船箭地”联合检查项目方案与技术状态已经基本上完整和成熟定型了,并且突出重点,对系统间逃逸救生功能做了充分的重点考核,为今后确保航天员的逃逸救生安全打下了坚实的地面考核试验技术基础。

在“神舟四号”任务的应用型工艺流程中,还妥善处理了航天员系统工作对于流程的关联影响,有意识地使之向首次载人航天飞行的工艺流程进行平稳过渡和衔接,为制定首次载人航天飞行的工艺流程奠定了坚实技术基础。

在“神舟五号”任务的应用型工艺流程中,则重点协调解决了与航天员直接有关的“人-船-箭-地”联合检查的项目、方案、技术状态和工作程序的具体安排问题,对各系统都有关联影响的射前航天员进舱时间的重大调整问题,以及发射程序中飞船系统和火箭系统工作项目和次序的重大结构性调整问题。

其中,首先妥善地协调解决了关于联合检查的各种分歧问题,既保证了垂直总装测试厂房内联合检查的充分性、有效性和合理性,又保证了产品技术状态在联合检查过程中的稳定性和有序性,最大限度地保证了航天员安全和产品质量得到考核验证,并且免受不良影响。

其次,通过合理优化的流程安排,还进一步减轻了航天员系统和飞船系统在发射场的工作负担,特别是航天员两次空运进场的时间、间隔和工作项目安排更加合理,方便了试验工作计划安排,大幅度提高了试验工作效率。

再者,发射场系统与飞船系统、航天员系统一起研究确定了射前航天员进舱时间和相关的一系列复杂工作程序安排问题,为工程总体的最后决策提供了准确严密和高度可信的技术依据。

最后,为了解决因射前航天员进舱时间调整而对整个射前8小时程序所带来的重大影响问题,果断地对射前8小时至射前3小时的发射程序进行了结构性调整,飞船和火箭各自功能检查加电时段错开,使系统间工作衔接界面更加清晰和协调,减少了相互“掣肘”和牵连影响的矛盾环节,避免了发射程序的严重“忙乱”,有力地保证了“神舟五号”发射任务的规范顺畅和圆满成功。

经过“神舟五号”任务的充分检验考核之后,中国载人航天工程的测试发射工艺流程已经完全地成熟和稳定了。到了“神舟六号”任务时,仅仅根据飞船应用系统及其他有关系统在试验项目上的调整,做了少量适应性的修改和优化设计,没有再涉及到需要以创新设计来解决的重大问题,“神舟六号”飞船本身内部的一系列改进对整个全局性工艺流程的影响并不太大。而且,“神舟六号”任务是所有6次任务中实施得最顺利、最成功和最圆满的一次。

◆既要确保联合检查顺利实施,也要确保飞船安全

在基本型工艺流程中只规定了技术区要做“人-船-箭-地”联合检查,但是,具体究竟做几次?每次分别重点检查考核什么内容?检查考核目的和任务是什么?具体怎么做?各系统采用什么样的具体技术状态?具体工作程序怎么安排?等等一系列复杂问题,由于当时飞船还没有研制出来,所以都没有做过明确和具体规定。更不要说各大系统和分系统的操作规程和测试细则了,过去都是没有这方面任何内容的。

而所有的“人-船-箭-地”联合检查项目,都是由测试发射工艺流程专家冯振彪根据工程总体对每次任务所规定的总目的、总任务要求,并根据其积累的经验和所掌握的情况,创造性设计的,并且根据每次任务情况的不同,由少到多、由易到难、由简到繁,循序渐进,稳扎稳打。

但是,正是由于创造性设计的原因,过去谁都没有做过,加之每次次任务中还要根据新情况做出一些新的具体设计调整,包括比较大的项目调整和技术状态调整,因此让不少试验队的同志和发射场的同志都感到难以适应,批评冯振彪“不停地玩新花样”。

在神一和神二任务中曾经过出现飞船系统负责具体测试的同志公开声明反对和暗地里在联合检查中仅仅只做“静态”模飞的情况,而不是动态模飞跑实际程序,程序始终在待发段初始状态上,联合检查的考核是明显不够充分的。飞船系统的同志主要是担心在联合检查的动态模飞中可能会出现严重的安全风险问题,无论站在他们的立场上还是站在共同的立场上看问题,这种担心是有道理的,也是绝对不能忽视的,在确保安全这一根本点上其实大家并没有分歧,分歧主要在于具体处理和组织实施方法上,特别是在“要不要做”的问题上。

到了神三任务时,这种“反对”愈演愈烈,终于发展到公开强烈反对的程度,甚至公开强烈要求取消联合检查项目,包括基地的一部分同志也持这种观点,相互呼应,以至于第二天马上就要实施的联合检查有可能出现达不到预期检查考核效果甚至就根本“搞不下去”的情况。结合考虑到神一、神二任务中联合检查项目的实施情况,工程总体领导立即意识到了该问题的复杂性和紧迫性,感到需要采取有力措施迅速果断解决这一问题。

在神三任务联合检查实施前一天的下午,工程总师王永志同志让秘书用他的专车把冯振彪从试验现场的测发楼直接拉到了他的下榻之处。王永志总师亲自出面,与工程副总设计师陈炳忠和罗海银、工程办公室主任谢茗苞中将和基地司令员张建启少将等同志一起,认真详细地听取了冯振彪关于联合检查项目方案的设计思想、设计原则、设计方案要点、考核重点和矛盾焦点等问题的汇报与分析。

之后,王永志总师和工程总体的其他领导都分析认为,联合检查项目的设计是完全正确的,完全符合工程总体的意图和要求,联合检查项目绝对不能取消,必须组织实施;同时也认为飞船系统同志的安全风险顾虑也需要高度重视和认真对待,绝不能掉以轻心;在安全第一的前提下,既要确保完成任务又要确保安全,保了安全却完不成任务,那也是不行的。

〔原稿独有的实际操作与退出时序细节略〕

虽然问题复杂而且严峻,但是,大家都认为:只要采用相应措施后,有把握规避风险危害发生,能够确保飞船安全,从根本上讲都是为了确保航天员的安全!

于是在工程总体领导层上首先就统一了认识,坚定了必做的信心,一个字:“干!”

考虑到时间紧迫,工程总体这几位老总就立即下楼,驱车赶往试验现场,亲自而且集体出面,先做飞船系统有关领导同志的思想认识统一工作,再做具体负责同志的思想认识统一工作。这种情况在发射场是非常罕见的。

通过老总们耐心、有效而且高效的做思想工作,讲清楚了问题的关键和技术处理措施,飞船系统的有关领导和同志们也就很快从思想认识上转过弯来。飞船系统的同志们不再坚持自己原来的“公开强烈反对和抵抗”的做法,而是迅速转变为全力支持和配合。

既然要做了,飞船在模拟逃逸状态下的相应救生模式模飞程序要真的动态模飞起来,那就得竭尽全力消除一切可能存在的安全隐患和风险因素,他们积极开动脑筋,全力以赴地迅速动员组织相关的设计师、指挥和操作测试人员,共同分析研究相应的技术处理措施,最终保证了联合检查的如期、安全、顺利实施。他们不愧是一支能够打硬仗的高素质技术队伍!

◆为确保飞船返回舱安全返回地面,严格进行设计改进并反复进行空投试验

由于在“神舟二号”任务中出现了返回舱回收故障,即:由于返回舱降落伞包的伞绳出了点问题,导致返回舱在最后的降落过程中以非正常方式降落到地面,并造成了损失。

若不彻底查清原因并解决之,将对载人飞行时航天员的生命安全直接构成致命威胁。

因此该故障引起了工程总体及有关各方的高度重视。飞船系统组织各方专家,按照质量问题技术归零和管理归零的双“五条”标准,用了半年时间对该故障进行彻查,分析了故障原因,提出了技术改进措施,并组织专家组进行了严格评审。

为了验证改进措施的正确性和有效性,2001年6月至7月在东风副着陆场地区进行了返回舱空投试验。其中,首先用返回舱的模型舱重复进行了〔具体试验次数略〕空投试验,在取得完全成功的基础上,然后用结构船返回舱改装的正式返回舱又重复进行了〔具体试验次数略〕空投试验,返回舱开伞、着陆过程一切正常,空投试验取得了圆满的成功,并验证了改进措施的正确性和有效性。

在2003年10月中国实施首次载人飞行之前,为了确保万无一失,工程总体又组织实施了〔具体试验轮次略〕的反复空投试验,每个轮次都重复数次进行。其中,最后一次是真实模拟返回舱从开伞至着陆的全过程,与真实返回过程完全一样,在返回舱着地前缓冲着陆发动机点火工作。

所有试验均取得了圆满成功,这使工程上下所有人都对返回技术问题吃了一颗定心丸,也对“神舟五号”飞船返回舱的安全返回地面充满了坚定的信心。

◆为确保航天员安全,紧急重新设计和特急突击生产航天员座椅缓冲装置

众所周知,“神舟五号”任务是中国首次载人飞行任务,意义重大,影响深远。因此,为了确保首次载人飞行取得成功,工程总体组织了多个专家组对所有影响安全的技术问题都进行了严格的复查和评审,一旦发现问题,就立即采取改进措施解决问题,绝对毫不含糊。

就在“神舟五号”任务实施发射前的不到半年之内,专家组对飞船返回舱内航天员座椅缓冲装置进行复查时,经过反复计算和论证,竟然意外地发现:在假设返回舱着地前缓冲着陆发动机因故未能点火工作等情况下,航天员座椅缓冲装置原设计方案还存在一些欠缺,虽然不会造成致命伤害,但可能会导致航天员颈椎、脊椎或其他部位受到某种程度的伤害,在不同的具体假设条件下,伤害情况有所差别;在正常着陆情况下,则无此伤害问题。

当工程总体接到这个正式报告后,所有领导和专家的神经都一下子紧绷起来了!虽然这种情况的发生概率非常小,但是,不怕一万,就怕万一啊!如果万一发生这种情况,那意味着什么?

那就意味着:在全世界目光的注视下,中国航天员没有办法自己从返回舱里走出来了,没有办法站立在世人的面前挥手致意了!功亏一篑啊!这怎么向中国人民交待呢?怎么向航天员家属交待呢?

工程总体和总装备部的领导与专家们,对此问题都非常担心焦虑和紧张不安。

如果重新设计、重新试验、重新评审和重新生产新的座椅缓冲装置,在时间上还来得及吗?

工程总体立即组织召集了飞船系统和中国航天领域相关专业的一批最优秀的专家,紧急研究和论证这一个非同小可的问题。

中国人的确是极其富有创造性聪明智慧的!经过专家们的反复论证研究和创造性设计,在克服和战胜了一系列的挫折和困难后,终于在较短的时间内重新设计出一种完全崭新技术形式的、更加安全和更加巧妙的座椅缓冲装置!经过理论计算复核、模样部件试验和严格评审,完全行之有效,能够达到预期设计目的,能够确保航天员的安全!重新设计成功了!

但是,此时,留给正样试制、正样试验、正样评审和最终正样生产的时间,已经不多了。

座椅缓冲装置到底是能换还是不能换啊?

这个问题再次摆到了工程总体和总装备部领导的面前。毫无疑问,在中国载人航天工程安全第一的最高原则上,王永志总师和其他领导的回答都是斩钉截铁的:“无论再怎么困难,也要不惜一切代价、想尽一切办法克服困难!必须更换航天员座椅缓冲装置,确保航天员的安全!”

于是,工程总体立即在全国范围内紧急招标求援。许多厂家闻讯而来,又摇头而去:“在这么短的时间内要制造出这个高科技东西来,难度实在是太大了!我们实在是做不了!”

经过多方努力,最后,终于在湖南省找到了一家确实有强劲技术实力、能够在如此短时间内完成如此极端精密产品试验性生产和正式制造的专业工厂,这家工厂做出了正式明确的和郑重严肃的承诺,但是价格也很不菲:〔具体合同金额与保障时长略〕——没有讨价还价余地。

工程总体别无选择,回答非常坚定和干脆:“中国航天员的安全是无价的!”

工程总体二话不说,在当时的年度经费比较紧张的情况下,仍然想方设法立即筹措和调集了资金,并立即按照合同要求调拨到位。

湖南省的当地政府也非常支持和配合这一项关系到中国载人航天工程航天员安全的特殊重要任务,全力保驾护航,在工厂用电等一切相关保障方面都一路绿灯、畅通无阻。

而这家工厂也确实毫不含糊,厂领导亲自挂帅坐阵指挥,调集了厂里最强的工程技术人员和工人师傅,昼夜连续不停地加班加点,突击攻关试生产!也经过了不少次的试生产失败,但是,终于成功地生产出了几件正样试制产品,然后用它们反复地做严格试验,包括破坏性试验,取得详尽的试验结果和数据。再立即组织专家组进行严格评审,评审结果非常满意:完全合格!最后,就在最严格管理的生产工艺条件下进行正式的生产制造,在合同规定的严格期限内,成功地制造出并准时交付了这两件看起来并不大的、但是足以令中国人引以骄傲和自豪的宝贝产品!

当这两件产品全程接力紧急空运,飞越了半个中国,在中国美丽的天空上飞出了一个巨大的“V”字形航迹,轻轻地降落在大漠戈壁中的鼎新机场,最后又小心翼翼地护送到中国载人航天发射场垂直总装测试厂房内9层工作间内的时候,人们的内心是多么的喜悦啊!

当工作人员拆封检验合格后,将她们整齐地摆放在工作桌上时,她们是这样的短小精悍,又是如此的精致完美!简直就像一对美丽的双胞胎!王永志总师慈祥地端详着她们,就像端详自己的孩子一样!

王永志总师细心地询问了解情况后,满意地微笑着点点头,示意工作人员可以开始正式装配了。然后自己就退出了工作间,来到门外工作平台上,在一把座椅上安祥地坐下,始终默默微笑着,长时间地看着飞船的舱门,看着工作人员有条不紊进出、更换和安装新的航天员座椅缓冲装置,眼前仿佛浮现出了这样的一幕场景:航天员自己从返回舱门里走了出来,站立在世人的面前,面对着无数的镜头和闪光灯,骄傲而自豪地挥手致意!……

★中国载人航天工程七大系统的基本任务和中国特色

中国载人航天工程七大系统的中国特色,如果用最简洁的一句话来概括,那就是:中国制造!

而且,是具有世界先进水平、令中国人引以骄傲和自豪的中国制造!

◆航天员系统

航天员系统,简称921-1系统,由隶属总装备部的中国航天医学工程研究所牵头负责。

中国航天医学工程研究所,目前又称为中国航天员科研训练中心,是继俄罗斯加加林航天中心和美国约翰逊航天中心后,世界第三个能能够独立承担航天员的选拔训练任务的科研训练中心。建设有世界一流的航天员训练设施设备和比较完备的科研体系。

航天员系统主要负责航天员的选拔训练,并从正式航天员中选拔训练出合格的飞行乘组,承担航天服、航天食品、飞船环境控制与生命保障系统等有关装船产品以及参试地面设备的研制任务。

航天员系统是中国载人航天工程的第一标志系统。其关键任务之一是要突破航天员在空间环境的生命保障等技术(包括飞船相关支持系统的配合)。在此基础上,再进一步开展航天员在空间环境的各项研究及应用任务。载人飞船在轨运行期间,在有航天员照料空间应用任务的情况下,将对增强中国空间应用能力产生质的飞跃及深刻而久远的影响。

航天员系统在空军的大力支持下,从1000余名优秀的歼击机飞行员中选拔出12名预备航天员,他们的年龄大约为30多岁,均已婚,有子女。为积累航天员训练工作经验,另外挑选了2名飞行员作为航天员教练员,赴俄罗斯加加林中心进行为期一年的系统培训,完成培训后,回国指导预备航天员的训练;此外,还派出专家组赴俄进行有关航天员医学保障方面的训练。12名预备航天员和2名教练航天员均按要求完成了严格的基础训练,体能训练,野外生存训练,操作技能训练等,完成了专业理论学习,目前均已通过严格考核,成为正式航天员,共14名,均为校级军官,是中国航天员大队的主要成员。

中国航天员的航天服,是中国人自行设计研制的。中国和俄罗斯之间在航天领域有良好和互利的技术合作关系,通过技术合作,中国人从俄罗斯人那里学习和借鉴到了一些有益的技术和经验。但是中国的航天服,从头到脚,全部都是中国的航天员系统通过科技攻关自主研发的,在许多关键技术环节上都采用了中国自己的独创性技术,例如:压力航天服的气密性技术,通风供氧技术,恒温除湿技术,头盔密封圈技术,手套密封圈技术,等等;尤其是手套密封圈技术,设计得非常灵活和巧妙,卸脱和穿戴非常方便;此外,中国的航天服设计得比较合身,即使在航天服内增压充气的压力状态下,也不显得很臃肿,航天员仍然可以比较灵活自如地活动和操作。而且,中国的航天服,通过了严格的试验和考核,各项性能指标非常优异。

目前,航天员系统正在全力以赴地进行舱外航天服的技术攻关和自主研发,进展顺利。舱外航天服,做一个严格的比喻的话,就好像是一个“密封的微型飞船”,它的技术要求难度和复杂性,都远远超过了舱内航天服。预计将在2008年左右“神舟七号”飞船做太空飞行时,中国航天员将首次穿着中国自己设计研制的舱外航天服进行太空出舱活动。

而中国的航天食品是非常有中国菜特色的,花色品种非常丰富繁多,口感口味俱佳,凡是曾经有幸品尝过的人,都交口称赞不已。中国航天员们是很有口福的,会让外国的航天员们馋得直流口水的。

被授予“航天英雄”荣誉称号的杨利伟,被授予“英雄航天员”荣誉称号的费俊龙、聂海胜,均为中国航天员大队的杰出代表。其实,所有14名中国正式航天员都非常优秀,都具有超越普通常人的出类拔萃的综合素质,全部都符合太空飞行的条件,只是限于目前中国载人航天的规模还不太大,受到上天名额的限制,所以暂时还难以人人都参加上天飞行。但是,相信在不远的将来,他们每一个人都会有机会遨游龙的太空。

◆飞船应用系统

飞船应用系统,简称921-2系统,由中国科学院牵头负责,院内外50余各单位承担,分为15个分系统,共29项任务。

飞船应用系统主要负责飞船有效载荷设备和参试地面设备的研制,并充分利用飞船的在轨试验能力,积极开展和负责空间科学及技术试验。

迄今为止,已经研制了135种184件船载设备(不包括备份设备),分别安装在“神舟一号”至“神舟六号”的各艘飞船上。不仅是许多空间科学试验设备的设计研制达到了世界一流水平,而且许多成果也达到了国际先进水平,取得了极其丰硕和令人喜悦的空间应用成果。

开展有较大规模的、长期有人照料的空间应用任务,是中国载人航天工程“三步走”发展战略的终极任务目标,也是最具有实际应用价值和研究发展潜力的领域之一。

可以说,应用系统中国载人航天工程最重要的系统之一。

空间应用任务是体现中国特色和科技进步、增强中国空间技术应用发展、提高载人航天工程综合效益的重要方面,对于促进中国国民经济与科技发展、提高中国综合国力有着非常重大的作用、价值和意义,并且可以造福和惠及全体中国人民。

在各艘“神舟”号飞船上开展的空间应用任务,都是经过精心筛选的项目,主要包括材空间料科学实验,空间生命科学实验,地球与空间环境物理科学试验,地球海洋、陆地和大气环境探测试验,空间天文观测和空间环境高层大气监测等空间环境监测和预报,等等。

虽然中国的空间应用任务目前还没有达到空间站的大规模开展程度,但是,由于“神舟”号飞船提供了比以往返回式卫星大得多的有效载荷空间,因此,从“神舟一号”至“神舟六号”以来,中国的空间应用任务仍然达到了中国航天有史以来的最大规模的开展程度。

除了“神舟一号”试验飞船由于是采用“最小配置”方案,应用系统只安装6件设备,主要开展多工位晶体生长炉试验和微重力测量试验之外,其余各艘飞船上均安装了应用系统的大量试验设备,尤其是在“神舟二号”、“神舟三号”飞船上,应用系统两次都是全系统执行任务,达到了高峰阶段。

其中,在“神舟二号”飞船上,应用系统装船有效载荷和有效载荷公用设备多达10项共64件设备(返回舱15件、轨道舱12件、附加段37件)。

在“神舟三号”飞船上,应用系统装船有效载荷和有效载荷公用设备也多达10项共44件设备(返回舱13件、轨道舱11件、附加段20件)。

由于中国载人航天工程在“第一步”任务中不进行空间飞行器交会对接试验,所以,充分利用在飞船轨道舱前端的交会对接机构位置,安装了一个附加段,使飞船形成“三舱一段”的舱段结构,而轨道舱的附加段是完全用于安装应用系统设备并开展空间科学试验的。中国“神舟”号飞船的轨道舱和附加段在综合利用效率和价值上非常高,仅其在轨、留轨利用价值,就相当于一颗高价值的重型科学试验卫星。这是聪明智慧的中国航天人善于利用一切有效载荷空间资源的典范事例。

以“神舟三号”飞船上的应用任务为例做一个简单的科普,以增进外界对中国应用科学的了解。

▲地球海洋、陆地和大气环境探测试验任务

这主要是由中国科学院和国家海洋局牵头主持的一项民用遥感应用研究技术的试验任务,是为了验证中分辨率成像光谱仪的技术性能和遥感图像在地球海洋、陆地和大气环境探测中的应用效果。

在“神舟三号”飞船上安装的中分辨率成像光谱仪是我国最新研制的空间遥感器,采用了具有国际先进水平的技术方案和工艺结构设计,是新一代对地观测设备,可以同时获取从可见光至热红外多通道连续光谱的地图景象,具有广泛的应用前景。

这台仪器是继美国1999年发射的MODIS-N90(EOS卫星)之后第二台进入空间的中分辨率成像光谱仪。其在轨试验目的是考核先进的成像光谱技术、红外焦平面技术和机械制冷等关键技术,对仪器的性能进行检验,为今后研制长寿命空间仪器积累经验;同时进行初步应用。

▼中分辨率成像光谱仪在轨探测内容

主要包括:

海洋 —— 以海洋水色和水温探测为主,兼顾海冰和海岸带探测。海洋水色要素以叶绿素浓度、悬浮泥沙含量、污染物探测为重点,兼顾水深和浅水地形探测。

大气 —— 以水汽和气溶胶探测为主,兼顾卷云探测。

陆地 —— 以大尺度土壤和植被分布等地表探测为主,兼顾大尺度地质构造探测。土壤探测主要是土壤沙化和土壤水分。

▼中分辨率成像光谱仪地面配合试验

为了验证中分辨率成像光谱仪的技术性能和遥感图像的应用评价,由民用遥感应用研究分系统(主持单位中国国家海洋局)牵头,在飞船留轨期间,配合在轨测试和试验,进行以遥感探测的真实性检验为主的地面试验。主要包括:

海上同步测量 —— 选择黄海海域和东海舟山、嵊泗、长江口和浙江沿海等区域,派出考察船进行实地测量,力求与飞船过境准同步进行海上垂直剖面光谱测量和水色水温等参数测量,其结果与飞船上中分辨率成像光谱仪探测数据进行比较评价。

陆地测区同步测量 —— 在甘肃敦煌地区进行同步观测,获取可见光近红外通道同步观测数据,完成辐射校正处理,提供辐射校正系数和定标检测结果,用以评价中分辨率成像光谱仪的可见光近红外通道动态范围。

▲大气卷云探测试验任务

卷云探测是气象学的重要前沿课题,对全球气候变化和中期天气预报也有十分重要意义。

在“神舟三号”飞船上安装的卷云探测仪,主要试验目标是利用利用其可见光、近红外通道对卷云的光学特性进行遥感测量,开展卷云探测原理和数据处理及反演方法等方面的研究,检测出大尺度卷云及物理特性,为大气科学研究提供有价值的数据。

▲地球环境监测试验任务

地球环境变化主要取决于地球环境自然变化和人类自身活动影响两大因素。为了预测未来的全球环境变化,需要科学建立地球系统定量模型,以具备描述地球层圈内物理、化学、生物学耦合过程的能力。这是全世界地球环境科学家共同关心的重大热门课题。

在“神舟三号”飞船上安装了地球辐射收支仪、太阳紫外光谱监视仪、太阳常数监测器三套探测设备,主要科学目标是通过定量监测太阳常数与太阳紫外光谱绝对辐照度,地球对太阳短波辐射的反辐射,地气系统自身的长波热辐射,大气臭氧总浓度分布及其垂直结构变化等,进行全球环境变化的监测,并开展地球系统科学研究。

▲空间环境监测和预报试验任务

空间环境及其变化是载人航天任务十分关注的问题,涉及载人航天器和航天员的安全。空间环境监测和预报是载人航天工程任务的保障和支持系统之一。

为了实时监测飞船轨道空间的环境参数,丰富空间环境预报中心(地面站)的资料,在“神舟三号”飞船上安装了高层大气探测设备2台(大气成分探测器、大气密度探测器)和探测重粒子的固体径迹探测器3件,在飞船运行时监视飞船轨道大气的变化,监测高能带电重粒子的成分和能量,为空间环境预报和警报提供依据。

▲空间材料科学实验

在空间微重力条件下开展材料科学研究,着重于材料制备及材料工艺有关的规律性研究,有助于加深对材料物理过程本质的认识,指导改进地面材料的制备工艺,制备各种优质材料,有潜在的重大经济效益。

在“神舟三号”飞船上继续使用多工位空间晶体生长炉开展空间实验,获得了回收样品,深化了研究工作。多工位空间晶体生长炉上进行了6个工位12种合金、半导体材料的实验,这些材料在微波器件、超高速集成电路、红外探测器基底材料、光信息存储功能材料以及在航空、航天等领域有重要的应用前景。

▲空间生命科学实验

空间环境独特的微重力、高能辐射、节律变化为生命科学研究和生物技术发展提供了新的机会。空间生命科学研究有助于揭示生命科学中不可能在地面环境下获知的一些本质特征,有可能获取以至生产高纯、高效和高价值的生物制品,发展新的空间生物工程方法。

在“神舟三号”飞船上生命科学实验的重点是空间生物加工的方法、技术和应用研究,凝聚了中国近百名科学家数年乃至十几年的心血。主要有以下两大项目任务:

一是利用空间蛋白质结晶装置,进行蛋白质和其它生物大分子的空间晶体生长实验(共16种样品,其中8种在“神舟二号”飞船上实验过)。

二是利用细胞生物反应器,进行生物细胞空间培养实验(选择具有制药前景的4种细胞样品,争取获得突破性研究成果)。

曾经有一些国内外人士认为,中国载人航天工程不过是“把人送上太空兜几圈然后就回来”,图的仅仅是“名”,完全是“政治得分工程”。其实,这是一种严重的误解和曲解,主要是由于不了解情况而导致的。以飞船应用系统在空间应用任务领域中的广泛深入开展和丰硕成果为标志,充分证明了中国载人航天工程是一个综合性工程,不仅是“政治得分工程”,同时更是科技得分工程、经济得分工程、社会得分工程和造福惠及全体国民的全民得分工程。

◆载人飞船系统

载人飞船系统,简称921-3系统,由中国航天科技集团公司五院牵头负责,八院(上海航天局)负责飞船太阳能电池帆板及飞船推进舱的研制生产。

载人飞船系统主要负责飞船和参试地面设备的研制,保证航天员能安全顺利地在太空飞行,并安全可靠地返回地面。

其主要任务是:在上升段装载航天员和有效载荷,并利用运载火箭将他们一起安全送入太空轨道;在轨道运行段为航天员提供必要的生活和工作条件,进行空间对地观察和空间科学及技术实验;在再入段保证航天员和有效载荷安全返回地面。

飞船系统是中国突破载人航天基本技术的核心系统,也技术最复杂的系统之一。

江泽民主席曾经亲笔为中国的飞船题名为“神舟”。

尽管中国的“神舟”号飞船在外观上与俄罗斯的“联盟”号飞船比较相似,但是,中国的“神舟”号飞船确实完全是由中国人自行设计研制的,并且在飞船类型的航天器设计领域里达到了世界先进水平。工程总师王永志院士在赴俄罗斯访问交流期间,曾经向俄罗斯同行们介绍了中国“神舟”号飞船的基本情况和设计特色,俄罗斯同行们听了后不禁大为欣赏和赞叹:“这不是俄罗斯飞船的翻版,而是中国人自己的飞船,中国飞船的设计起点非常高,也非常先进,有些方面比我们俄罗斯的飞船还要好,这是中国人了不起的成就和骄傲!应该中国的同行们表示衷心的祝贺!”

中国的飞船主要由十三个分系统和供配电电缆网组成,包括:结构与机构分系统;热控分系统;GNC(制导、导航与控制)分系统;推进分系统;测控通信分系统;数据管理分系统;电源分系统;回收着陆分系统;环境控制与生命保障分系统;仪表与照明分系统;应急救生分系统;乘员分系统;有效载荷分系统。

以陈祖贵为杰出代表的中国优秀科学家和科技专家们,在飞船GNC分系统中采用了包括对日定向和对地定向技术、全姿态捕获技术、偏航和机动变轨控制技术、返回舱升力式返回精确落点控制技术等在内的一系列世界先进技术,其中,小推力矢量控制技术已经拿捏运用得炉火纯青。其他各分系统的科技设计水平也是非常高超。

飞船的舱段结构从上至下依次为附加段和轨道舱、返回舱、推进舱。

附加段:位于飞船的最上部,主要用于应用系统部分有效载荷设备的配置布局。

轨道舱:位于飞船的上部,是由圆柱段和前后两个锥段组成的密封结构舱,供航天员工作、休息、进餐、更换航天服和照料有效载荷的场所。

返回舱:位于三舱的中间,是航天员的座舱,也是一个密封舱段。它是飞船三个舱段中唯一可以返回的舱段,由上半球、锥壳和球型底构成,呈“钟”形结构,与轨道舱对接的一端有航天员的通道及内外均可开关舱门的密封舱门。

推进舱:位于飞船的下部,其外形为圆柱形的非密封舱结构。舱外布置有一对24平方米的主太阳能电池帆板、各种发动机及天线,飞船在轨道自主飞行期间主太阳能电池帆板展开供电。

中国的“神舟”系列飞船,研制试验分为三个大的状态阶段:

第一个阶段,是初样无人试验飞船阶段,只有1艘,即“神舟一号”初样无人试验飞船。按照“最小配置”方案实施,经过试验飞船的飞行试验考核,证明设计方案正确有效,并检验飞船的返回技术满足总体要求。

第二个阶段,是正样无人飞船阶段,有3艘,即“神舟二号”、“神舟三号”、“神舟四号”正样无人飞船。其中,第一艘正样无人飞船“神舟二号”、第二艘正样无人飞船“神舟三号”的技术状态以有人时状态为目标分步实施,到第三艘正样无人飞船“神舟四号”时满足有人飞船状态要求。

第三个阶段,是正样载人飞船阶段,有2艘,即“神舟五号”和“神舟六号”载人飞船。其中,利用前面三次正样无人飞船的飞行试验来验证、提高飞船的可靠性,确保第一艘载人飞船“神舟五号”成功实现载人飞行,突破载人航天的基本技术,并满足工程大总体提出的其它任务要求;在此基础上,进一步改进设计,确保第二艘载人飞船“神舟六号”成功实现多人多天载人飞行。

因此,从“神舟一号”到“神舟六号”,基本上是每发射一艘飞船就上一个大台阶。

飞船系统的地面测试检查项目非常多。为了应对在发射飞行过程中可能出现的各种突发紧急情况和危险情况,确保航天员的安全,飞船系统设计了很多种类的救生模式飞行程序。在发射场组织实施的“人-船-箭-地”联合检查项目,就是有重点、有针对性地设计了几种最典型的紧急危险情况,对各系统之间逃逸救生功能的配合关系进行综合性的全系统考核检查;而飞船在本系统的地面测试中,则进行独立的考核检查。两种考核检查方式加起来,就构成全面而系统的考核检查,凡是上天飞行所涉及的项目,原则上在地面都要进行充分的考核检查。

研制飞船系统的目的和意义,不仅在于提供一个天地往返运输系统,确保航天员安全往返天地,圆中华民族千年飞天梦想,而且还将为中国今后研制载人空间实验室和空间站工程大系统积累丰富经验,为空间应用任务开辟一个更为广阔的舞台和灿烂前景。这对于中华民族的伟大复兴,进一步确立和巩固中国在二十一世纪的大国地位,有着非常重大的战略意义。

◆运载火箭系统

运载火箭系统,简称921-4系统,由中国航天科技集团公司一院牵头负责,四院(西安)负责火箭逃逸塔头部动力装置及高空逃逸发动机的研制生产。

运载火箭系统主要负责大推力、高可靠性运载火箭(CZ-2F)及其参试地面设备的研制,确保火箭能将飞船安全可靠地送入太空,并在紧急情况下,利用火箭故障检测处理系统和逃逸系统,确保航天员能快速、安全地逃离危险区。

因此,运载火箭系统也是中国突破载人航天基本技术的关键系统之一。

CZ-2F运载火箭的研制成功,将为中国研制下一代高可靠性的和更大推力的巨型捆绑式运载火箭,奠定坚实的高可靠性设计技术基础,为未来空间事业的进一步发展储备雄厚的运载技术实力,同时,对于今后进一步增强中国国际商业发射竞争力也具有非常重大的作用和意义。

CZ-2F运载火箭全长58.3米,起飞重量497.7吨,低轨道运载能力约7.7吨。

火箭结构主要由芯一级、芯二级、四个助推器、整流罩和逃逸塔组成。

火箭系统由箭体结构、动力装置、控制、推进剂利用、故障检测处理、逃逸、遥测、外测安全、附加和地面设备等系统组成。其中:

控制系统:在火箭飞行过程中按程序发出各种控制指令,以控制火箭飞行姿态,并使火箭按照预定的轨迹将飞船送入预定轨道。

推进剂利用系统:通过减小二级主发动机混合比偏差,达到减少二级不可用推进剂的余量,提高运载能力。

故障检测处理系统:通过检测火箭的重要参数,进行故障判断,当出现故障时,进行故障处理和逃逸控制。

逃逸系统:是当运载火箭发生重大故障,威胁到航天员的生命安全时,负责使航天员脱离危险区,并为航天员返回着陆提供保障。逃逸系统由逃逸塔、高空逃逸发动机和高空分离发动机组成。

CZ-2F运载火箭的故障检测处理系统和逃逸系统,是具有中国特色并达到世界先进水平的两个技术系统,是专门为了确保航天员安全而研制设计的。它们进一步结合整流罩承力结构和内部支撑结构的特殊设计技术,再加上飞船的推进舱、返回舱和轨道舱之间分离结构的特殊设计技术,就形成了独特的逃逸飞行器设计技术。这种技术是载人航天领域里特有的。

确保航天员的安全,是载人航天发射飞行试验中的首要任务。载人航天史上每出现一次事故,每牺牲一名航天员,都促使人们不遗余力地改进技术,以提高载人航天的可靠性和航天员的安全性。但是,无论是运载火箭,还是载人飞船,单纯提高可靠性还难以完全保证航天员的安全,还要考虑在发射试验中,万一发生事故,危及航天员的生命安全时,必须能够采取应急救生措施,使航天员迅速脱离危险区。这就是所谓的航天员安全性要求,或安全性设计的概念。

航天员安全性设计,对于运载火箭和载人飞船来说,主要是增设“逃逸救生系统”。在载人航天历史上,前苏联利用这种逃逸救生技术,在1975年4月5日发射“联盟18A”和1983年9月27日发射“联盟T10”时,曾经2次成功地将载人航天器牵引离开了有危险的运载火箭,共挽救了4名航天员的宝贵生命。

在发射、飞行过程中逃逸救生系统有两个非常重要的环节:一是能迅速发现正在威胁航天员生命安全的危险因素,并判断逃逸的故障检测系统;二是能迅速实施逃逸,使航天员安全脱离危险区的逃逸飞行器。这就构成了涉及运载火箭和载人航天器的两大逃逸救生技术:故障检测技术和逃逸飞行器技术。

中国自行研制设计的逃逸飞行器,由火箭的逃逸塔、飞船上部整流罩以及飞船的轨道舱和返回舱等组成。其中逃逸塔置于整流罩的顶端,逃逸塔和整流罩上安装了许多固体发动机,提供逃逸动力。

逃逸时,逃逸分离面解锁分离,即上、下部整流罩水平分离,同时飞船下部的推进舱(处于逃逸分离面之下)与返回舱(处于逃逸分离面之上)分离;飞船返回舱和轨道舱被上部整流罩及上、下支撑机构“裹挟”着,随逃逸飞行器固体发动机点火后一同离开火箭,直至返回舱从逃逸飞行器中按照预定程序安全地分离出来并开伞、着陆。

逃逸飞行器实施逃逸控制的方式主要有两种,即:地面控制和箭上自动控制。

这是中国载人航天工程领域里的一项重大关键技术。主要由运载火箭系统负责总体设计,载人飞船系统负责配合。

逃逸飞行器研制难度很大,其重要组成部分栅格翼生产工艺复杂,经过攻关,产品达到了设计要求;五种逃逸发动机均完成了地面试车;此外,还进行了飞船返回舱与火箭整流罩的分离试验,试验的目的是验证分离系统和分离时序设计的正确性,3次试验均取得了圆满成功。

为检验逃逸飞行器系统设计的正确性,以及与飞船等系统之间的协调性,1998年9月至10月,在酒泉卫星发射中心进行了零高度逃逸救生试验。该项试验主要模拟运载火箭在发射台上出现致命性故障时,逃逸飞行器将飞船轨道舱和返回舱带离危险区以确保航天员生命安全的真实过程。10月20日,逃逸飞行器点火升空后,返回舱成功地与逃逸飞行器中分离出来,伞系统正常工作,返回舱减速,缓缓下落,抛防热大底,返回舱平稳着落。由于准备工作充分,该项高难度的试验取得了圆满成功。

中国自行研制的逃逸飞行器,与俄罗斯、美国均有较大区别,不仅在结构和外观上有显著差别,而且技术上也有重大差别,但基本原理相似。这一技术的重大突破,标志着中国的逃逸飞行器技术在航天员安全性设计领域达到了世界第一流水平。

◆发射场系统

发射场系统,简称921-5系统。主要负责组织实施中国载人航天工程各大系统在发射场的发射试验任务,并为它们提供在总体设计和布局上具有世界先进水平的试验场所,主要包括技术区和发射区及其配套设施设备,最终确保船箭组合体准时、成功发射;紧急情况下,实施待发段航天员紧急撤离、逃逸及救生。

发射场的概念和范围要比发射场系统更大。中国载人航天发射场由技术区、发射区、航天员区、试验协作区、试验指挥区、首区测量区(新测控站等)、首区应急救生区和东风副着陆场及相应的配套设施设备等组成。其主要任务是为各参试系统提供测试条件,并完成运载火箭、飞船等测试发射任务,为航天员提供医监医保、生活及锻炼设施,完成上升段的跟踪测量和通信任务,进行待发段和上升段的逃逸、救生及运载火箭的安全控制,完成飞船返回副着陆场的测控、通信及搜救等任务。

因此,发射场涉及921工程七大系统,并且是其中三个大系统的重要组成部分,即:发射场系统(921-5系统),测控通信系统(921-6系统)的首区部分,着陆场系统(921-7系统)的东风副着陆场部分。

921工程测试发射模式与以往的测试发射模式相比,有两大技术进步点,即采用了垂直总装、垂直测试、垂直运输的“三垂”模式和远距离测试发射控制方式。另外,在设施设备布局上和区域任务分工上,强化技术区,简化发射区。测试发控设备采用“一点多工位”的布局配置方式,即:飞船、火箭等参试系统等利用在测发楼的主控设备及布置在飞船总装测试厂房、垂直总装测试厂房及发射工位的前置设备分别对各工位的产品进行远距离的测试或发射控制。

发射场系统这些技术措施对提高产品测试发射的安全性、可靠性及对缩短产品在发射工位的占位时间、提高发射频率、增强择机发射能力等都提供了有力的保证。

▲发射场系统技术区、发射区简介

▼技术区

技术区主要进行船、箭等各系统进入发射区前的技术准备,完成船、箭垂直总装、测试、联合检查和飞船加注等工作,组织实施远距离测试和发射控制。

技术区主要设施设备有:垂直总装测试厂房、飞船有效载荷总装测试厂房及航天员测试楼、测试发射指挥控制楼、轨道转换车、水平转载准备间、飞船加注及整流罩装配测试厂房、逃逸塔总装测试厂房,以及供配电、供配气、空调通风、火灾自动报警和消防联动等配套设施设备组成。

▼发射区

发射区距离技术区约1.5公里,主要完成船、箭等系统功能检查,火箭推进剂加注,航天员登船,临射检查、瞄准、发射,并提供发射区救生、消防及其它保障。

发射区主要设施设备有:脐带塔、紧急撤离滑道(即逃逸滑道,其原理和形式直接学习借鉴了法国消防系统在高层建筑火灾救人时所采用的逃逸滑袋)、航天员安全掩体、导流槽、地下设备间和加注库房以及相应的配套设施设备等组成。

▲技术区、发射区主要设施设备简介

垂直总装测试厂房

简称垂直厂房,是载人航天发射场及其“三垂”模式的标志性建筑物和核心建筑物,也是亚洲最高的工业厂房,高度近百米。厂房采用钢筋混凝土巨型框架-多筒体结构,有两个垂直总装测试工位,可同时测试一枚、停放一枚火箭(增加前置设备后可以同时测试两枚火箭),主要用于运载火箭的垂直总装、垂直测试,船、箭、塔的垂直总装对接和测试,“人-船-箭-地”联合检查等。

飞船有效载荷总装测试厂房及航天员测试楼

简称飞船总装测试厂房或飞船厂房,是规模仅次于垂直厂房的技术区第二大建筑物。可同时进行两艘飞船的检查、装配、测试等工作;同时可进行应用系统有效载荷的技术准备、航天员系统仪器设备和航天服的技术准备等工作。

测试发射指挥控制楼

简称测发控制楼或测发楼,是发射场产品测试发射控制中心。由火箭测发厅、测发大厅、飞船测试厅及测试工作间等组成,配置了火箭、飞船、有效载荷及航天员系统的综合测试主控设备,加注、电缆摆杆及发射台消防的远控设备,以及逃逸指挥控制台、测发指挥监控系统(C3I)设备等。主要用于完成产品远距离测试发射、远距离加注控制、待发段逃逸救生决策及应急救生组织指挥等任务。

飞船加注及整流罩装配测试厂房

简称飞船加注扣罩厂房,由转载间、飞船加注厅及整流罩装配测试厅组成。主要完成飞船三舱垂直加注、称重,整流罩装配测试及飞船开、扣罩等任务。

逃逸塔总装测试厂房

简称逃逸塔厂房,由总装检测厅、固体发动机贮存间等组成。主要用于完成逃逸塔系统固体发动机分解、探伤及水平状态下的总装检测等任务。

脐带塔

脐带塔总高度105.5米(含避雷针)。由塔体结构、回转平台、升降平台、吊车、摆杆装置、电缆井道、电梯、工作间及航天员紧急撤离滑道等组成。为运载火箭、载人飞船等在发射工位进行测试检查、加注、瞄准、航天员登船、紧急撤离等提供工作场所,可完成CZ-2F运载火箭及载人飞船的发射任务。在船箭故障状态下及在必要时,其吊车可直接吊下逃逸塔、船罩组合体。其稍加改造可完成国内外其它型号卫星的发射任务;经过一定程度的改造,可完成5米直径芯级巨型捆绑式火箭及空间站的发射任务。

导流槽

导流槽〔具体槽体尺寸略〕,双面导流。主要用于支撑活动发射台,对火箭发动机点火时进行可靠的排焰及消防处理,火箭发射后把消防污水排放到污水处理站。

地下设备间

地下设备间主要为飞船、火箭及地勤系统等提供前置设备工作场所。

燃烧剂库、氧化剂库

主要由泵控间、贮罐间、转注间、废气处理间及加注外管线等组成。主要功能是进行火箭液体推进剂的转注、贮存,根据加注要求,调节推进剂温度,对运载火箭实施推进剂加注及泄出,并处理推进剂废气。具备同种推进剂大流量、多管路、多贮箱同时加注的能力,加注控制方式有测发楼加注远控台远控、库房PLC近控和库房手动控制等三种方式。

活动发射平台

活动发射平台是技术区、发射区的共用设备,高8.4米,自重约700吨,在技术区垂直总装测试厂房内它是船箭组合体的承载平台,在技术区至发射区的转运过程中它是船箭组合体的垂直转运平台,在发射区它是船箭组合体的发射平台。

中国西部大漠戈壁中的载人航天发射场,是美丽的,是雄伟壮丽的,也是充满诗情画意的。

正如中国载人航天发射场的一位业余诗人所激情直白描绘的那样:

〔引诗,原稿未署名〕

垂直总装测试厂房的大门
缓缓开启
高昂的船箭组合体
雄伟地矗立活动发射台上
缓缓驶出
这是中国人的杰出智慧!
这是中华民族进军太空、征服宇宙的英雄气概和宏大气魄!
活动发射台那巨大的车轮
在大漠深处笔直宽长的钢轨上缓缓辗过
这就是中华民族在通往宇宙的征途上那无比沉稳、坚定、有力的步伐!
向前,向前,再向前!势不可挡!
夜色中
远方的脐带塔
矗拥着“神舟”飞船和“长二F”火箭
在灯光的照耀下
显得分外美丽
漫漫的长夜
是静静的长夜
是不眠的长夜
是中华航天好儿女热血沸腾的长夜
漫漫的长夜
是充满期盼渴望的长夜
是充满动人故事的长夜
是充满诗情画意的长夜
漫漫的长夜呵
是东风航天城之夜
是美丽的爱的长夜
当东方的天边露出微微的曙光
就如同那热切渴盼的希望之光
当东方的天边朝霞满天
一轮红日
在一望无际的地平线上喷薄而出、冉冉升起之时
那就是——中华民族千年飞天圆梦的伟大壮丽时刻!

随着从“神舟一号”到“神舟六号”的连续6次发射成功,中国酒泉卫星发射中心载人航天发射场,这一颗中国西部大漠戈壁中神秘的璀璨明珠,这一块神奇的土地,这一个屡屡创造中国航天辉煌奇迹的神秘地方,已经成为了全世界瞩目的焦点,也成为了全球炎黄子孙引以骄傲和自豪的地方!

杨利伟、费俊龙、聂海胜这三条“中国之龙”,就是在这里向祖国和人民庄严宣誓,代表中国航天员大队,乃至整个中华民族,相继出征太空,实现了“中国龙首圆飞天梦想”和“中国龙再圆飞天梦想”的伟大壮举!

◆测控通信系统

测控通信系统,简称921-6系统,主要负责测控通信设备的研制。其主要任务是在运载火箭和飞船相应系统的配合下,完成载人飞船在发射上升段、轨道运行段和再入返回段全过程的测量、控制和通信,是地面任务指挥和操作人员对飞船进行管理的主要技术支持系统。具备上升段故障模式判决与逃逸控制实施能力,具备支持飞船大气层外应急救生数据注入能力,远望号测量船具备上行遥控功能。

为适应载人航天的需要,中国在原有航天测控网的基础上,发展了新的载人航天测控通信网。北京航天指挥控制中心、东风航天发射指挥控制中心、西安卫星测控中心、国内各测控站、中国驻境外测控站以及四艘远望号测量船(分别位于日本以南海域、新西兰东部海域、南非西部海域和印度洋海域)构成陆海测控网。

◆着陆场系统

着陆场系统,简称921-7系统,主要负责着陆场的建设,负责实施飞船返回舱着陆后的搜索回收和航天员的应急救生。

着陆场系统主要由内蒙古中部地区主着陆场、东风副着陆场和首区应急救生区等组成。

搜索回收分队主要包括:空中搜索回收分队,地面搜索回收分队,空运机动搜救队。

搜索回收的主要任务是:在载人飞船正常或应急返回时,在规定的时间内搜索回收返回舱或营救航天员,并将返回舱和有效载荷送到指定地点。

搜索回收的基本要求是:在有落点预报、信标机正常工作的前提下,从着陆时刻算起,搜索寻找返回舱时间,正常返回主着陆场时〔具体搜救时限略〕(实际搜索回收时比这迅速得多),弹道式返回主着陆场扩大区时〔具体搜救时限略〕,应急返回至应急着陆区(除主场及其扩大区外)时应尽快。

▲主着陆场搜索回收

包括空中搜索回收、地面搜索回收和转运等部分。

在主着陆场设置搜救指挥所,任务时搜救指挥所直接受北京搜索回收指挥部指挥。

▲应急搜索回收

对于应急着陆在主着陆场及其扩大区的返回舱仍由主着陆场的搜救人员和设备完成搜索、回收和转运。对于应急着陆在除主着陆场及其扩大区以外地区,即飞船上升段应急着陆的区域、运行段应急返回的鄂尔多斯高原西部地区和四川遂宁地区,返回舱搜索、回收与有效载荷转运由东风基地负责,其他有关基地、空军、航天员系统、飞船应用系统、飞船系统、应急着陆区当地政府和当地驻军等单位协同完成。

东风基地利用空运机动搜救队进行返回舱搜索和着陆现场保护,并在应急着陆区当地政府和当地驻军的配合下等待主着陆场现场处置人员到来,之后完成返回舱和有效载荷的回收与转运。

★中国载人航天工程的6次重大飞行试验任务

◆第一次飞行试验暨第二次发射场合练

1999年7月至11月在中国载人航天发射场进行了921工程第一次飞行试验暨第二次发射场合练。

其中,921工程第一次飞行试验是中国航天史上首次带有载人色彩的飞行试验,主要目的是为了检验火箭系统设计的可靠性与合理性,并检验飞船的返回技术。“神舟一号”为初样无人试验飞船,采用“最小配置”方案。

此次任务中,正确妥善地解决了上天产品既参加合练、又参加飞行试验并且还必须保证安全性和可靠性的重要问题,同时对第一次发射场合练遗留的问题进行了全面的整改和验证,确保了各系统之间的匹配性和协调性。

1999年11月20日6时30分,“长征2号F”运载火箭托举着“神舟一号”试验飞船,从中国酒泉卫星发射中心载人航天发射场飞向太空。

飞船在太空中运行21小时,完成一系列空间科学技术试验任务后,11月21日3时41分,飞船返回舱在内蒙古中部地区的预定着陆区域成功着陆。轨道舱继续留轨运行。

此次飞行试验的圆满成功,这标志着中国航天事业的发展跨上了一个新的台阶,是中国载人航天工程的一个重要里程碑。

◆第二次、第三次、第四次飞行试验

“神舟二号”飞船于2001年1月10号成功发射,这一次,飞船运行时间从“神舟一号”的一天增加到了七天。“神舟2号”飞船是中国第一艘正样无人飞船。

此次飞行试验的主要目的是进一步考核工程总体设计方案的正确性和各系统之间的协调性;检验、考核工程各系统工作的可靠性和安全性;考核航天员系统部分方案的正确性,考核密封舱内生命保障环境并进行力学试验;检验、考核飞船应用系统方案的正确性,完成神舟二号飞船应用项目试验,考核有效载荷公用设备及信道的性能;进一步考核载人飞船系统方案的正确性与协调性,考核载人飞船系统的性能;进一步考核运载火箭系统的性能,考核故障检测处理分系统和逃逸分系统性能;进一步考核发射场系统、测控通信系统和着陆场系统的性能。

航天员系统的装船产品为正样状态,即返回舱和轨道舱各安装—套人体代谢模拟装置及监控设备,返回舱安装形体假人及相关设备,舱载医监设备和舱内辐射环境监测设备等。其中,人体代谢模拟装置相当于是“模拟宇航员”,能够模拟真人呼吸和心跳、血压、耗氧以及产生热量等重要生理参数。

飞船应用系统是第一次全系统执行任务。返回舱在最后返回着陆过程中,由于降落伞系统的伞绳出了点故障,导致以非正常方式着陆,应用系统在返回舱部分的损失不小,但因处理及时,仍然挽救了一些试验成果;轨道舱按计划留轨运行了约半年时间,获取了大量宝贵的数据,收获很大。

2002年3月25日,“神舟三号”飞船升空。与前两艘飞船相比,“神舟三号”飞船进一步完善了飞船系统功能,重点是与航天员生存环境保障有关的功能,供气及相应净化能力等要求按2人7天飞行考虑,整个密封舱内气体压力和成分按有人时要求进行控制;同时,进一步加强了航天员的安全性措施,本艘无人飞船具备大气层内外应急救生功能和轨道运行段应急返回功能。

此次任务的主要目的是:进一步考核工程各系统之间的协调性;进一步考核工程各系统的工作性能及可靠性和安全性;考核前两次飞行试验中暴露问题解决措施的有效性;考核逃逸与应急救生、火箭控制分系统冗余等新增功能,进行飞船留轨舱偏航试验;进行“神舟三号”飞船应用项目试验;进一步考核飞船载人环境,获取航天员船上生活环境和航天员安全有关的数据。

航天员系统的装船产品为正样状态,装船产品与第二次飞行试验一样,即安装同样的人体代谢模拟装置、形体假人及相关设备等。技术状态与第二次飞行试验稍有区别,即:在此次飞行试验中,通信头戴和话音放大器要加电工作,在地面测试和上天飞行中要进行通信头戴话音试验;此外,整船飞行过程中,前两天时间内,人体代谢模拟装置有效工作,模拟有人存在的热环境时,返回舱空气温度控制在规定值,轨道舱温度控制保证仪器设备能正常工作;人体代谢模拟装置不再工作时,两舱温度控制要保证仪器设备能正常工作,以便充分考核环境控制和生命保障系统的工况。

2002年12月30日成功发射了“神舟四号”飞船。这是中国实施首次载人航天飞行前的最后一次无人飞行试验,除航天员系统某些部分之外,飞船的技术状态与载人飞行时完全一致,载人航天所涉的各系统包括应急救生区全面启动。

“神舟三号”和“神舟四号”飞船连续两次无人飞行试验获得圆满成功,表明中国已经作好发射真正载人飞船的准备了。

◆第五次、第六次飞行试验

2003年10月15日,在酒泉卫星发射中心载人航天发射场,中国第一艘载人飞船“神舟五号”载着38岁的中国空军上校杨利伟成功进入太空,在地球上方343公里的轨道飞行21小时,并旋绕地球14圈。“神舟五号”返回舱于10月16号降落,轨道舱则继续留在地球轨道进行独立的科学实验,并在5月30日完成使命。“神舟五号”的成功发射和安全返回,获得了世界性的广泛称誉。这是中国载人航天工程历史性突破的重要里程碑,标志着中国突破和掌握了载人航天基本技术,成为世界上第三个有能力独立实现载人航天的国家。

中国第二艘载人飞船“神舟六号”,于2005年10月12日载着中国航天员费俊龙、聂海胜再升太空,在为期五天的飞行中,他们脱下航天服,从返回舱首次进入轨道舱进行了空间科学实验和日常生活活动,飞船首次在全面完整意义上启用了环境控制和生命保障系统。这标志着中国突破和掌握了载人航天多人多天飞行技术,是中国载人航天工程的又一个重要里程碑,宣告中国载人航天工程第一步任务目标已经全部圆满完成了。

五、龙的未来梦想和激情追求

(中国航天未来的明天)

毋庸质疑,中国的航天成就是举世瞩目的:航天技术的突破,国际市场上太空服务的商业化,以及空间技术的应用对中国社会的经济推动。

中国在成功发射自己的载人飞船后,将展开一系列的太空计划:发射各种用途的卫星到地球轨道,实施空间实验室工程,研制新一代运载火箭,论证建设新的航天发射场,开展月球探测工程等。

发射地球轨道卫星可以说是中国在数量规模上最大的太空工程之一:中国计划在未来8~10年内发射大约100多颗卫星,以气象卫星系列、资源卫星系列、海洋卫星系列和环境与灾害监测小卫星群组成长期稳定运行的卫星对地观测体系。

另外,预计在2012~2015年左右,中国将建立自己的20吨级空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题,作为未来进行太空实验和太空探索的永久性近地轨道空间平台。

太空漫步和太空接吻

载人航天技术,是航天高科技领域里具有质的飞跃性意义的一道门槛,它是迄今为止人类活动中涉及科学技术门类最多、最具有综合性的庞大系统工程。跨越这一道门槛,需要一个国家具备比较先进完善的科学技术体系和工业技术体系,以及强大的自主创新能力和必要的经济实力。能够完全依靠本国能力跨越这一道门槛的,目前只有俄罗斯(前苏联)、美国和中国这三个国家。无论哪一个航天大国,突破和掌握载人航天基本技术,都是出于本国国家发展战略的综合性需要和长期可持续发展战略需要。

中国为了跨越这一道门槛,三代航天人付出了极其艰辛和卓越的努力,以中华民族所具有的忍耐、坚毅、吃苦、拼搏、奉献牺牲和创造精神,承受和克服了无数难以想像的困难与压力,才有今天来之不易的成就。

万事开头难,中国第一代航天人,以最艰苦拼搏的奉献牺牲精神,以最艰苦卓绝的巨大努力,为梦想开创了伟大的基业!

时运不济,中国第二代航天人,在最顽强的忍耐中,坚守梦想,传递接力棒,终于迎来了崭新的时代!

适逢盛世,幸运的中国第三代航天人,盛世谋发展,意气风发!为了实现梦想,以前所未有的突破创新胆识,大胆迎接挑战!他们在上两代航天人的提携传承下,在各种困难、压力和客观限制条件下,始终坚持不懈地走中国特色的载人航天工程之路,突破!创新突破!顽强创新突破!终于与梦想握手!——中华民族圆了千年飞天梦想!

突破和掌握了载人航天基本技术,跨越了这一道巨大门槛之后,就是一个崭新的殿堂和舞台,就是一个崭新的美妙世界,“心有多大、舞台就有多大”,就有机会与更多的梦想握手,就有机会再进行神奇的“太空漫步”和浪漫的“太空接吻”。

当然了,这些即将登台“表演”项目的科技含量和难度也更大了。

——突破航天员空间出舱活动技术和载人飞船与空间飞行器(如轨道舱)的交会对接技术,并利用载人飞船技术改装、发射一个空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题,这就是中国载人航天工程发展战略的“第二步”任务。目前,已经进入了正式实施阶段。

按照中国的计划,将先进行“太空漫步”,再实现“太空接吻”,然后“把爱献给空间实验室”。

将来到了“第三步”任务的时候,就要移情别恋,最后“与空间站白头偕老”。

预计在2008年实施的“神舟七号”飞船发射计划,将会成为“第二步”任务阶段的新开端。

“神舟七号”飞船的主要任务,将是实现中国航天员的首次空间出舱活动,即“太空漫步”或称“太空行走”。

其中,舱外航天服是实现出舱活动的关键技术装备之一,目前正在抓紧研制生产。由于舱外航天服是非常复杂的系统,研制生产周期较长。因此“神舟七号”的发射日期安排自然就要相对稍晚一些。

此外,为了实现出舱活动,需要对飞船原来的轨道舱进行更改设计,使其变成一个独立气闸舱,作为飞船与外部真空之间的过渡性舱段。在平时一般情况下,气闸舱也作为生活工作舱。

这个气闸舱的一端与返回舱连接,航天员可以打开返回舱舱门。返回舱内的三名航天员,留一人在返回舱内负责指挥和联络,另外两名航天员就相继进入这个气闸舱,相互协助,换上舱外航天服,系好安全系绳,然后关闭返回舱舱门。

接着,气闸舱按照一个安全的放气泄压速度,将气闸舱的空气排放到真空中,当气闸舱压力下降到出舱压力时(基本上已接近真空环境),然后再打开气闸舱通往外部真空环境的外舱门。

然后,激动人心的出舱活动——“太空漫步”,就正式开始了!一名航天员轻歌曼舞式的飘出气闸舱的舱门外,美妙之极的飘向太空!另外一名航天员则继续留在气闸舱的舱门内,负责协助收放安全系绳,并负责密切观察,如果万一发生意外紧急情况,还要负责迅速营救。

完成规定任务后,实现“太空漫步”的航天员,在另外一名航天员的协助下,回到气闸舱内。在必要的时候,另外一名航天员也可以重复这一过程。

最后,按照反程序操作,关闭气闸舱通往外部真空环境的外舱门,对气闸舱重新充气和增压,恢复到正常压力,重新打开气闸舱与返回舱之间的舱门,航天员脱下舱外航天服,再去做其他工作。

整个过程将在地面航天指挥中心的全程严密监控之下进行的。

以上描述,估计大概就是中国航天员将来实施出舱活动时的一般情形。如果一切准备工作都进展顺利的话,预期在2008年金秋左右,中国就有望实现这一激动人心和引人入胜的“太空漫步”计划。

当然,第一次进行“太空漫步”可能是高风险的,但是,我们相信,以中国人的聪明智慧和杰出才干,一定会有能力将安全风险因素控制到完全可以接受的最低程度上,确保整个过程的安全实施。

而载人飞船与空间飞行器(如轨道舱)的交会对接——“太空接吻”的情形,比这个“太空漫步”还要复杂困难得多,风险也比较大,但所采用的“接吻”技术和技巧却是相对比较成熟的,大多已经过了实践考核。这个浪漫的“太空接吻”故事,将来可能是这样发生的:

首先,要发射一位魅力迷人的“大嘴美女”(有对接机构的目标飞行器)到太空中;接着,再发射一位风流倜傥的“大嘴美男”(有对接机构的追踪飞行器)到太空中去;然后,帅气的“美男”追上迷人的“美女”,俩人一见钟情,自动慢慢靠拢;开始时,相互小心翼翼地、试探性地“浅吻”,经过几番含情脉脉的相互调情和试探,等到时机火候成熟了,最后就转入嘴对嘴紧密咬合的、激情长久的“深吻”——“太空接吻”就成功了!

“美男”和“美女”就保持着这种激情专注的浪漫接吻姿态,浪漫地融为一体,浪漫地在深蓝色的太空中飞行,而他俩身体的下方就是一颗水晶般的蔚蓝色星球——人类美丽的家园,地球。

直到需要无言地说“再会”的时候,“美男”和“美女”才松开了深吻的唇舌,相互深情凝视,依依惜别,无论慢慢分开的距离有多远,也永远隔不断他俩遥相守望的温情视线……

“美男”以变换姿态的方式,向“美女”做了默默的最后道别,仿佛是在说:我一生只爱过您一次,这是我惟一的爱,也是最后的爱,我的使命已经完成了,我会一直守候在您不太遥远的地方,直到我重返大气层而离去……您不要难过,不久以后,我的弟弟会接替我,再来看望您的,他会吻您的,还会带着航天员来看望您的,您不会孤单的,多保重!……

而这一幕,让地面指挥控制中心的男男女女们,看得热泪盈眶,激动得心潮起伏不已……

交会对接时,需要将追踪飞行器发射到与目标飞行器同一个轨道面上,因此,需要采用“零窗口”的载人航天准时发射技术,并且需要发射场具备并行测试两发火箭和两艘飞船、在较短时间间隔连续发射的能力,难度要求都非常高。但这些都是可以做得到的,早在多年以前,就已经有中国航天测试发射专家,对这些问题做过深入彻底的专门研究,并开创性地做出了世界一流水平的先进技术方案。

追踪飞行器,估计将在现有的载人飞船基础上,增加轨道舱的交会对接功能,并进行一系列优化改进设计,形成新的和标准的载人运输飞船——“大嘴美男”阵列。

目标飞行器,估计将在现有载人飞船轨道舱的基础上,以另外一种有差异的方式,做部分改进而形成——第一位体态娇小的“大嘴美女”。一是增加交会对接机构,二是增加轨道舱的推进剂容量以便较大幅度地延长其在轨运行寿命。

根据一般的猜测和估计,可以利用考核载人运输飞船的第一次发射的机会,先把目标飞行器发射上天,然后留轨利用。这可能是“神舟八号”的任务,估计不太可能做载人飞行,而可能是无人飞行,也可能会利用这次任务做一次模拟交会对接的飞行演练。

到“神舟九号”时,估计将在无人飞行状态下实施第一次交会对接试验。如果成功了,就可以在“神舟十号”时,在载人飞行状态下实施第二次交会对接试验,可能会有1~3名航天员参与这次任务。

只有突破和掌握了“太空接吻”的交会对接技术,,并且达到“如胶似漆,炉火纯青”的安全和熟练程度,中国才能进一步实施“第二步”任务的后期项目——“把爱献给空间实验室”,即:首先发射一个空间实验室——第二位体态健美的“大嘴美女”,然后再相继发射数艘载人运输飞船——“大嘴美男”们,与空间实验室进行交会对接,对空间实验室的空间应用任务进行短期照料。

在此基础上,通过空间实验室的技术验证就可以突破和掌握空间站所必然涉及的某些关键技术,从而为研制20吨级永久性空间站奠定最坚实的直接技术基础。

由于空间实验室不是永久性的,而是临时性的、试验性的和过渡性的,她的寿命到期后也就宣告了其历史使命的光荣完成。而今后的“大嘴美男”们,也就没有办法再“把爱献给空间实验室”了。

于是,作为逻辑的必然,为了不要使“大嘴美男”们“伤心欲绝”,为了让“爱情”找到一个最好的和永久性的归宿,再加上其他更多的重要理由,实施“第三步”任务,建造和发射一个20吨级永久性空间站——永久性“大嘴大胖美女”,将成为未来历史的必然。到了那个时候,毫无疑问,载人运输飞船们——“大嘴美男”阵列,就要移情别恋,前赴后继,以接力方式“与空间站白头偕老”了。

在龙的太空中,未来中国太空版的《爱情的故事》,其大致故事情节,估计就是如此这般吧。

新型运载火箭让梦想飞得更高更远

为了与中国载人航天工程发展战略的“第三步”任务相适应和配套,中国运载火箭技术研究院早在上个世纪90年代就已经开始着手重点研制新一代大推力巨型捆绑式运载火箭,准备采用大推力低温推进剂发动机新技术。同时,为了适应多元化任务的需要,以及更新原有“长征”系列运载火箭的需要,新一代运载火箭采用了全新的设计理念和设计方式。

新一代运载火箭是按照“通用化、系列化、组合化”原则设计的火箭系列,其特点可概括为“一个系列、两种发动机、三个模块”。“两种发动机”即新研制的50t液氢液氧发动机和120t液氧煤油发动机以及相应的增压输送系统;“三个模块”是指使用液氢液氧推进剂的5m直径模块、使用液氧煤油推进剂的3.35m直径模块和2.25m直径模块;在三个新研制模块和现有技术(上面级、整流罩)基础上,第一步组合出芯级5m直径的大型运载火箭,通过对模块的改进,进一步组合出3.35m直径中型运载火箭和2.25m直径小型运载火箭,从而形成新一代运载火箭系列,简称新型运载火箭或新型火箭。

该系列火箭近地轨道(LEO)运载能力覆盖1.5~25t、地球同步转移轨道(GTO)运载能力覆盖1.5~14t;最大过载小于5.5g(载人时最大过载小于4.5g);使用无毒、无污染推进剂;单位质量有效载荷的入轨成本比目前长征系列运载火箭降低20~30%;执行非载人任务时,全箭可靠性指标为0.98;执行载人任务时,可靠性指标为0.99;发射周期小于15个工作日。

新型运载火箭的研制共分两步走,第一步完成新型运载火箭关键技术攻关及基本型的研制,力争今后几年内完成基本型的首次飞行,缩小与国外先进技术水平之间的差距,形成5m直径大型火箭系列构型,并推向国际商业发射服务市场;第二步完成新型运载火箭中小型系列构型的研制,形成新型火箭系列,全面替换现有火箭。

因此,对于921工程后续的交会对接发射任务、空间实验室发射任务而言,除了可以使用CZ-2F及其改型运载火箭系列之外,还可以选择新一代低温推进剂运载火箭系列(视过渡期具体情况而定,目前准备选择使用CZ-2F运载火箭)。发射20t大型空间站则只能选择巨型捆绑式大推力新型火箭。

研制新一代运载火箭,首先必须突破大推力低温推进剂发动机新技术。经过十多年坚持不懈的技术攻关和创新研制,50t液氢液氧发动机和120t液氧煤油发动机已经初步研制成功,发动机试车结果令人满意。

其次,在新型火箭总体设计和各分系统的设计中,以及在地面设备配套系统的设计中,还必须突破高安全性、高可靠性设计技术和高效率测试发射技术等一系列重大关键技术难题。随着中国载人航天工程的实施和带动,以及在老一代火箭设计专家的带领和悉心指导培养下,在新型火箭设计领域里已经成长和涌现出了以王小军为杰出代表的新一代火箭设计专家,以及一批出类拔萃的中青年科技专家,成为新型火箭设计的中坚骨干技术力量和主力军,他们攻克和解决了新型火箭设计中所遇到的一系列重大关键技术难题,目前进展非常顺利,研制设计任务已告基本完成。

毫无疑问,在不久的将来,可靠性将比发射载人飞船的“长征二号F”火箭还更高一筹的中国新型火箭系列,一旦研制成功并投入商业发射,必将以世界第一流水平的杰出性能和非常实惠的价格,再次震动全球市场,并占据更大的国际商业发射份额。而中国航天,龙的传人,目前正在以惊人的“中国速度”加快了高性能新型火箭研制性试验任务的准备步伐和进程。距离试验成功的日子已经不再很遥远了,而新型火箭,将让中国人的梦想飞得更高、更远。

当然,实施新型火箭的研制性试验任务,还与发射场地面配套设施设备的建设紧密关联,而这不仅与酒泉卫星发射中心载人航天发射场有关,也与太原、西昌这两个发射中心有关,此外还与论证中的海南航天发射场有关。

海南航天发射场之梦

早在20世纪70年代,中国航天专家们就曾经对海南航天发射场做过专门的研究论证,并认为在低纬度地理位置这一点上,海南是建设航天发射场的“比较理想场所”,这曾经是那一代航天人的一个梦想。当然,当时的论证并不是非常全面深入的,由于种种因素的影响,这一件事情就搁置下来了。

当时光的脚步跨入了新的世纪,在海南省地方政府和中国航天工业部门的积极推动下,这件事情又重新被提到议事日程上来。目前,关于海南航天发射场的技术经济可行性论证工作正在进行之中。

建设海南航天发射场的最大好处,是可以带动当地经济的迅速发展,因此,地方政府和一些单位的热情和积极性都非常高涨。当然,不利因素也是很大的,涉及到七个棘手的重大关键问题。由于建设海南航天发射场的有利因素和不利因素都非常明显或突出,中国有关部门对此非常审慎。

其中,海南航天发射场所涉及的气象问题、测控问题、箭体残骸与航区安全问题、战略安全问题、高额建设经费问题,以及大直径尺寸产品运输问题或就地建设产品总装厂问题,还有对于国内现有三个发射场的任务分工和前途命运走向的重大影响问题,是七个主要的重大关键问题。

其中,通过火箭偏航机动飞行和关机时间合理控制等措施,在技术上有办法可以基本上解决箭体残骸与航区安全问题,但是,针对不同射向的发射任务而言,可用的发射方位角扇形区域范围,实际上可能会有某些具体限制,并且可能会远小于原来普遍乐观毛估的允许射向范围;关于测控问题,目前可能正在酝酿和研究探讨天基测控方案的技术可行性,以试图避免海基远洋测量船队的数量不足和限制问题;至于其他不少问题,关联因素也都非常复杂,要做出正确、合理、可行的决策定论,目前为时尚早。

至于中高纬度发射场与低纬度发射场之间所涉及的火箭运载效率相对高低的比较问题,对于选择范围余地很大的新型运载火箭的这个系列产品而言,实际上并不是主要技术经济因素,甚至在某些特定情况下只是涉及到多加注或少加注一些推进剂等差异问题,在发射任务总经济费用中所占比例和影响是相对微不足道的。

在使用相同运载火箭的情况下,对于为数不多的地球同步轨道通信卫星等低倾角轨道的有效载荷,在海南发射场实施发射相对明显有利一些;但是,对于发射中高倾角轨道的飞船、空间实验室、空间站以及很多的科学探测卫星等有效载荷,无论计算比较结果还是综合论证结果均表明在酒泉卫星发射中心等其他发射场实施发射相对更加有利一些;而且,酒泉卫星发射中心载人航天发射场的许多重要大型基础设施设备在论证、设计和建设过程中,就已经充分兼顾和预留了满足未来20吨空间站测试发射需要的余地,如果不充分利用这一有利条件,无疑将导致重复性投资的浪费。这些问题中的利弊因素,对于熟悉火箭飞行轨道设计理论、同时又熟悉发射场论证设计的真正内行的专家们而言,实际上都是非常清楚的,但是对于外行们而言往往是不容易真正搞清楚的。

此外,海南岛经常是台风的直接登陆地,台风所带来的强风、强降雨和雷电天气,无论对于发射场设施设备的论证设计,还是对于实施发射任务而言,都是最糟糕透顶的情况;而沿海大气中的盐雾成分对于发射场设施设备外表及内部电气线路所产生的腐蚀作用影响,所导致的防盐雾设计问题,也令专家们头痛不已。

总之,海南航天发射场所涉及的复杂情况、不确定因素和可能变数,为数不少,而且都是不可回避的,要圆海南航天发射场之梦还不是那么太容易。是急急忙忙地上这个项目呢,还是在反复权衡论证后再做出慎重的抉择?这可能是中国未来航天发射场发展规划中很令人关注和感兴趣的事情之一。

奔月寻嫦娥

中国正在积极开展本国的“探月工程”,这个工程也被称做“嫦娥工程”。

不过,首先让我们来了解为什么人类要去月球,人类在那里将要做些什么。

诚然,我们都有一个模糊的概念,那就是再次踏足月球将造福整个人类。当今科学技术的发展比过去任何一个时代都要迅猛,而科技的本质就是为了人类社会能够持续发展。因此,登月的意义体现于以下几个方面:一些科学家提出利用月球的资源作为地球未来的能源供给,例如,在月球表面建立太阳能收集站为地球输送能源,成本将大大低于当今地球上任何一种能源方式的投资;此外,月球能够作为天文观察的基地,例如在月球南极建立直径为20米的望远镜,这不仅将成为在地球以外观察宇宙的最好据点,也将极大丰富和更新我们对宇宙现有的了解,因此月球的天文探测潜力是非常可观的;更重要的是,重返月球被认为是未来人类前往火星或者其他星系的跳板。月球并不是人类的最终目的地,但通过利用月球的资源以及月球基地的支持,人类将以一种更快更有效的方式到达火星以至更远。因此,如何利用月球上的资源是人类在月球上最重要的活动,掌握了资源,也就掌握了一切。人类前往火星的计划是异常宏大的,单靠一个国家的实力是很难实现这个目标。如果我们能够很好地开采月球的资源,人类在未来踏足火星就不只是一个梦想了。

中国的月球探索将从下一年正式展开。第一阶段实施的是由机器操作的无人登月计划,之后才可能会考虑派送航天员前往月球探测。运载月球探测卫星的火箭是“长征三号A”,它将在四川西昌卫星发射中心把“嫦娥一号”卫星送往月球轨道。

第一阶段的探月工程将分三步走。

第一步,计划在2007年发送“嫦娥一号”卫星到月球轨道。目的有四个:一是获取月球表面三维立体影像,从而划分月球的基本地貌和构造单元,为后续优选软着陆区提供参考依据。探测飞行器将覆盖月球南北极两侧阴影,是目前仍未被探测的部分。二是对月面有用元素进行探测,初步编制各元素的分布图。三是探测月壤特性,获取月壤厚度的全月分布特征,研究月表年龄及演化,估算月壤中氦3的分布和资源量。四是探测地月空间环境(4万至40万公里范围),记录原始太阳风数据,研究太阳活动对地月空间环境的影响。

第二步,从2007年至2011年,期间的科学研究包括发射航天器,以软着陆的方式降落在月球,探测仪器如巡视车、自动机器人,将会在月球表面进行为期大概五年的探测,包括着陆区岩石与矿物成分,测定着陆点的热流和周围环境。

第三步,时间初步定在2011至2020年,目标是月面巡视勘察与采样返回。其中前期主要是研制和发射新型软着陆月球巡视车,对着陆区进行巡视勘察。后期即2015年以后,研制和发射小型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器人操作臂等,采集关键性样品返回地球。

只有完成这三步工程后,中国才可能展开第二阶段的月球探索,即载人登月计划。

六、尾声

(全文结束语)

〔叶晓露原稿〕

21世纪将是太空探索的新时代。太空技术与应用不仅将深刻改变人类的生活模式,更是促进国家走向现代化的重要推动力。在过去半个世纪里,中国的航天事业取得了举世瞩目的成就,成为当今世界拥有高端太空技术的少数国家之一;在新的世纪中,中国将继续推进航天事业的发展,为人类的文明和进步作出应有的贡献。


同稿系阅读:龙的太空(早期素材稿) · 龙的太空(异文选读)

《龙的太空》B版本