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专访神舟六号飞船系统总设计师顾问戚发轫 


http://www.sciencehuman.com   科学人  网站 2005-10-23

 

  专访神舟六号飞船系统总设计师顾问戚发轫———

  “我一直充满信心,这是一次完美的天地航行。”神六归来前夜,神六飞船系统总设计师顾问戚发轫在北京这样自信地对记者说。

  17日凌晨4时33分,在绕地76圈之后,神六返回舱成功在内蒙古四子王旗主着陆场降落。费俊龙和聂海胜自主走出舱门,扑面而来的是久违了的地球的清风。

  这个美妙的时刻为中国首次2人多天的天地往返画上了精彩的句号。身为神五飞船系统总设计师,神六飞船系统总设计师顾问的戚发轫在接受本报记者专访时,对这次惊心动魄的飞行进行了全程点评。

  发射:最难忘“英雄冒雪出辕门”。

  北京科技报:神舟六号的成功发射,引发了全民族的航天热。我们都看了现场直播,当时聂海胜和费俊龙出发的时候天降大雪,我记得有媒体用了一个很精彩的标题,“英雄冒雪出辕门”,感觉很悲壮,就像上战场一样。那个画面把很多人感动了。下这么大雪对飞船发射有没有影响?天气预报当时有没有预报准确?能不能保证当时发射的安全?

  戚发轫:应该说对于发射场地的要求是非常高的。我们的发射场在西北,一个是希望地面风不太大,第二不能有雷电,现在在西北部不会有雷电,风力气象局已经报了,说发射时有风,而且会降温,这些当时都知道,这些都是在我们发射条件允许范围之内的。但是我没有听到报下雪,雪花一飘确实增加了气氛,据说中央电视台通过网站调查,有两个画面最感动人,一个是点火,一个就是降雪出发。当时下雪对发射没有太大影响。

  北京科技报:从发射和回收的整个过程来看,是不是回收阶段受天气状况的影响更大?

  戚发轫:因为发射阶段是运载火箭,所以影响较小,但是回收阶段则有降落伞,风力大小等天气变化可能会影响它的偏离。

  北京科技报:据报道,这次回收光地面就总共设置了13个落点,除了主副两个着陆场,国内外还有11个应急着陆场,在设计阶段有没有考虑在国外应急降落的可能多大?

  戚发轫:落在国外这种可能性有,但是很小很小。科学试验可能有意外,也可能有失败,总有可能在某一个时间出现意外。为此我们准备了100多种应急方案,每个方案都有很好的应对办法,这些办法都演练过。另外,外交部门也通过我们选定的应急着陆区的国家,告诉他们万一落在他们那里,请予以协助。

  返回:提前或者延后返回都属正常

  北京科技报:根据现在消息,神六按计划规定的时间返回,是什么原因让它选择这个时间返回?

  戚发轫:我们计划是5天,就是在17日落到既定地点。应该说神六有这种功能,就是每一天都可以回来,而且都可以回到主着陆区去。假如说没有特定的情况,甚至也可以多在天上待几天,因为飞船可以维持7天到8天的寿命。现在考虑到最近天气情况不怎么好,降落的时候不希望遇到比较大的地面风,因为假如风很大,降落伞就可能会横着飘。一是落不准,另外就是对飞船和人的冲击比较大。如果有提前的话也是为了保证航天员的安全。

  北京科技报:除了气候方面的原因,跟航天员本身的身体状况是不是也有一定的关系?

  戚发轫:也有关系,除了天气之外还有两种情况,一种情况大家都知道,太空只在大约300公里的地方有微薄的空气,因此不适合生活。航天员生活区域是密封舱,里面是人造的与地面氧含量相似的环境。由于太空中有很多空间碎片,万一撞破密封舱,这种情况下航天员来得及穿宇航服,能维持一段的时间,但时间长了生命就会受到威胁,此时就要紧急回收。航天员可以选一个落点,应急自动返回,不过这种情况极特殊。

  另外一种情况,就是时间长了万一宇航员身体不适应,无法坚持,他也可以申请早点回来,这都是极小概率的。我们有各种各样的应急措施,能够保证在任何情况下都不会危及宇航员生命。总之,在绕地76圈之后成功返回,成功完成了预定目标。

  飞行:神六两名航天员表现出很好的适应力。

  北京科技报:绕地76圈,大家都很关注航天员的健康。当时针对两个航天员的身体状况,都做了哪些准备或者检查才能让他们放心上天?

  戚发轫:第一,完全是生理上的。宇航员生理上要承受振动、噪声、冲击,在这种情况下有一定指标。应该说航天员接受训练以后要承受得了这种特殊环境。

  还有一件事情我们则无法改变,就是要承受失重的状态,我们没有办法在太空营造一个重力。除了这种情况我们改变不了,其他都可以按照人能承受的标准来制造,比如飞船外边温度两千度了,里边也要保持21度。噪声也是,实在不行还可以戴耳塞。但是失重的状态航天员必须要适应。按照国外统计数据,一个人适应的失重状态是三天以上,不过个体差异很大。

  北京科技报:在这次两个航天员5天的太空生活过程中,他们失重状态下比如睡觉,会不会有头重脚轻甚至有四肢和躯干分离的感觉?

  戚发轫:会有感觉,但是他们也很适应。地面医生通过对他们的生理参数的测量表明一切正常,他们的感觉也挺正常。睡觉时怕他冷,地面问他们冷不冷,他说“不冷,感觉还有点儿热”。

  现在看,一个是舱内环境不错,这个环境是医学专家根据人承受的能力制定的标准,我们有一个环境控制与生命保障系统。环境控制什么呢?温度环境、湿度环境……包括有害气体含量,这些环境都是有指标并可以检测的。比如要求不能有一氧化碳、不能有甲醛,这些都有指标的。这次宇航员身体素质的准备也是不错的,表现了良好的适应能力。两者结合在一块应该说很好。

  未来:太空行走之外将开展太空育种试验。

  北京科技报:神六返回以后,下一次将陆续开展太空行走和交会对接?需要在神六基础上解决哪些问题?

  戚发轫:要解决两个比较大的问题。现在航天员是在密封舱,穿舱内航天服,将来要出去离开这个舱,就会有舱外宇航服,这个航天服就相当于一个小型的航天舱。第二,要建造气闸舱。

  北京科技报:中国三舱式和美国、俄罗斯比较,最有自己特色的是什么技术?

  戚发轫:美国的返回舱比较大,俄罗斯有一个生活舱。我们在搞自己飞船的时候,觉得俄罗斯这个比较合适。我们的独创是搞了一个轨道舱,不仅人在里面生活,还可以在里面做一些试验。这是中国的特色。

  北京科技报:有报道说轨道舱每搭载一公斤物品的重量,要花费3万美金?

  戚发轫:这是6年前统计的数,我们当年返回式卫星上,给法国、德国都搭载过东西,就是按照这个价格收费。现在可能便宜了。

  北京科技报:神舟六号搭了多少公斤的载荷?

  戚发轫:400公斤以上。

  北京科技报:按照这个推算,也要接近1000多万美金。这一次神舟六号有没有商业目的和商业活动?

  戚发轫:没有,完全是科学意义上的。确实有很多人都找过我们,要求赞助冠名,但是都被拒绝了。

  北京科技报:以前听说过神舟曾经搭载过太空蚂蚁、进行过太空育种,这个到底是传闻还是真有过试验呢?

  戚发轫:确实搭载过。据我所知,搭载的东西大概有几方面,一方面是材料工程,再一个就是科学实验的物品。生物包括种子,包括小的细胞、蛋白,我知道的有老鼠,是研究在失重情况下这些有什么变异。确实发现很多种子经过空间经历之后,能筛选出个儿大、产量高的产品,但是机理现在还没有完全搞清楚。所以中国有一个计划,明、后年要有一个育种试验,我认为这还是一种研究阶段。

     [北京科技报]

 

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专家解读神六五大突破

  神舟六号飞船一飞冲天。从人造卫星到返回式卫星,从无人飞船到一人再到多人驾驶飞船,中国航天事业走过一条不平凡的发展道路。神六这个庞然大物和过去相比,都有哪些技术上的不同与突破?记者专门采访了两位权威专家予以评点。一位是曾经参与中国火箭研发的中国运载火箭技术研究院总体设计部的刘燕生研究员,一位是中国空间技术研究院研究员、国际宇航科学院院士朱毅麟教授。

  救生逃逸系统20分钟内保护航天员逃生。

  由于技术方面的原因,2003年10月杨利伟上天时只待了21个小时。“神五的生命保障系统还没有完善,这次将在神六上进一步更新。”刘燕生研究员说。

  神六采用了我国自主设计的逃逸救生塔。朱毅麟教授介绍,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。

  运载火箭里面有故障监测系统,会对运载火箭各个部分,包括测控系统、太空的控制系统、发动机和电源,一旦出现危险的话,会马上发出信号,让前面的逃逸塔开动,固定火箭启动,在运载飞船的火箭起飞前900秒到起飞后160秒期间,这个救生塔将紧急启动,拽着神六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。

  而如果在火箭点火前一旦发生紧急情况,航天员还可以通过发射塔上的逃逸滑道脱离险境。

  专家介绍,万一航天员有病了,需要紧急回来了,飞船里面出现大的故障,人不能再待了,就可以利用返回舱紧急返回,紧急从轨道上脱离。

  “利用推进舱,按照原来返回地面的程序来进行,只是返回的时间和地点不是在原来的地方,但是降落可能降落在大陆上,不可能的话降落在海上,海上也有办法,因为航天员带了一些救生系统。”

  发射塔架是飞船发射地面系统中很重要的一部分。为保证发射过程中发射塔架中上部、中部、下部动作的顺利回转和打开,酒泉发射中心77米高的塔架的技术角度垂直度误差几乎达到零。整个塔架用3.3万个高强度螺栓连接,仅现场安装就花了半年时间。

  刘燕生介绍,飞船的运行,除了发射阶段危险系数较大,还有一个难题就是怎么安全返回。据了解,神六着陆场地大概选址在内蒙古自治区四子王旗境内。这也是以前飞船多次落地的地方。

  朱毅麟认为:神六已经做了很多缜密的分析,有很高的可靠性,“安全没什么问题”。

  四大生命保障措施让神六在太空更安全。

  神六将为载人探月打前站,其生命保障系统比起之前的神五有了较大调整。

  “神舟五号”只有一名航天员杨利伟,而且他在太空只飞行了一天;而这次“神舟六号”将带两名航天员进入太空,且在太空的时间将近5天。

  杨利伟在“神舟五号”上的活动范围仅仅是飞船返回舱,而“神舟六号”在绕地球飞行时,两名航天员除在返回舱活动外,还将进入轨道舱开展相应的科学实验活动,这是“神舟五号”当时未能开展的。这一切都需要将“神舟五号”一人一天的状态调整到“神舟六号”多人多天的状态。例如,两名航天员这五天中的饮食系统、排泄处理系统等等都要在“神舟五号”的基础上进行改进。

  比如,两名航天员呆在直径只有2.5米的返回舱里,长时间会散发出大量的热量,使舱内温度升高,对仪器和航天员来说都有可能造成一定的影响。刘燕生介绍,为此,专家已为“神六”安装上了“空调”———环境控制系统,可以吸收热量,维持舱内恒温。

  朱毅麟介绍,太空温度很低,有很多辐射,是个危险到致命的环境。人在天上必须呆在飞船上面,因此可以把神六飞船看成是一个众多精密关键系统联合作业的产物。

  首先是电源,如果飞船上没有电,或者电源毁坏,太空中的一切工作都要停止。在飞船的飞行过程中,要随时调节姿态,使太阳帆板要对着太阳,保证供电。

  其次还有推进系统,它本身有一个发动机,这个发动机首先会调整轨道,其次保证飞船回来的时候发动机在相反的方向产生推力,使得飞船的速度降下来,然后慢慢进入大气层。

  还有比较重要的系统就是隔热系统,如果没有隔热系统,飞船进入大气层和大气层产生摩擦以后,会烧坏,里面的温度可能上升很高,航天员就受不了。

  最后,着陆的时候还要打开降落伞,慢慢下降,在地面的时候减速,使它能够平稳地着陆,如果没有降落伞,没有着陆的缓冲的火箭,以很高的速度降到地面,飞船必毁无疑。

  他介绍,仅仅以上说的就需要几个系统之间很好地配合工作,所以人上天之前一定要经过无人飞船的多次实验,保证整个飞船里各个系统都能够正常,这样人才敢上去。

  氧气和净水供应系统保证多名航天员同时工作。

  专家算了这样一笔账:每个航天员的热负荷在150瓦到270瓦,每个人每天产湿2.2公斤左右,加上呼吸的氧气、排出的二氧化碳,这些导致一个人的飞行和两三个人有巨大差异。因此,对于整个系统仅有一个人的考核还是不够的,所以围绕两个人五天飞行,是对神舟飞船真正的考验。

  供航天员居住、生活和工作的密闭舱是宇宙飞船上的一个主要部分,是保证航天员身体健康的环境控制与生命保障系统。生命保障系统最为重要的是供水系统。它的主要任务是供给航天员生活用水和饮食用水。

  为了提供给2名航天员足够多的氧气,飞船上还装有氧气供应系统,既可以散播氧气,还可以吸收航天员呼出的大量二氧化碳。飞船里面必须要保证它的氧气供应,保证里面有一定的湿度,有一定的温度,如果不调节,温度可能很高,或者很低,比如温度达到五六十摄氏度甚至一百摄氏度,人就受不了,同时还要排出二氧化碳、一氧化碳等有害的气体,要供给新鲜的氧气。

  朱毅麟介绍:经过12年努力,我们已经初步实现掌握了载人航天基本技术,下一步是神舟六号,接下去是神舟七号、八号,还要掌握交会对接,神舟六号主要掌握两个人多天在轨道上开展活动。

  航天员要离开返回舱,进入轨道舱进行各种活动。神舟飞船是三个舱道组成的,轨道舱、返回舱和推进舱,返回舱主要是航天员在回来期间坐在里面,推进舱主要是一些设备、发动机、一些推进器,轨道舱里面装有各种各样的仪器。航天员回来的时候再进入返回舱,返回舱同轨道舱分离以后就回来。

  首次进入轨道舱,为日后太空行走打基础。

  专家介绍,搭乘“神舟六号”飞船的两位太空人遨游太空时间已确定,他们将在太空飞行119小时,即5天差1小时。这将是“神舟五号”飞行时间的5倍,创中国人遨游太空时间长度的新纪录。

  刘燕生介绍,这次神六航天员的太空生活也将“丰富多彩”。最为与众不同的是,届时两位航天员在漫长飞行中将有机会脱下重达10公斤的太空服,打开返回舱与轨道舱连接处的舱门,首次进入轨道舱进行科学实验活动。

  “杨利伟基本上就在天上待了一天,没吃什么东西。而这次,航天员们在太空舱里已经可以使用微波加热器来烘烤食物了。”

  据介绍,这种微波加热器与地面上使用的加热器有所不同。它上面有一些特制的凹进去的小格。为用职权了防止加热时食物飘浮起来,需要加热的食物都必须固定在这些小格内,插上电源后,一会儿就可以将食物加热到可口的程度。有了它,航天员们就可以品尝到热乎乎、香喷喷的红烧牛肉、炒蛋、猪排等食物了,其口感与在地面没有多大区别。

  朱毅麟介绍,具体来说,飞船的作用将来是“天地往返系统”,从长远来看,有一个方向就是建一个空间站为未来的行星航行做准备。

  他认为,神舟六号主要是解决多人多天飞行这样的技术,下一步到了神舟七号、八号以后要解决的具体问题,是解决出舱活动,所谓的太空行走,人从舱里面出来,到外面活动。“当然不可能离得很远,飞船有坏的东西修一修,有一个天线张不开,我帮它张开,这样比较复杂的技术要解决。其中有一项怎么样从飞船上面出来,出来前后都有一定的操作程序,至少有两道门,否则你一道门一开,飞船里面的空气全跑出去了。”

  一人一天到两人多天飞行,神六为建立空间站打前哨。

  神舟六号从技术状态讲,与神五没有实质性的变化,因为,作为研制神舟飞船的目标,就是要形成标准的天地往返系统。

  朱毅麟认为,现在来看航天飞机还是最先进的载人航天的工具。因为它自己能够飞到天上去,也就是它带有火箭发动机,能自行上天,在天上像飞船和卫星一样运行,运行以后能自动返回,而且最大特点是可以部分重复使用,回来以后可以经过修复以后再上天,航天飞机每次最多可以载到七个人。

  美国航天飞机到现在已经飞行了114次,俄罗斯的联盟号飞船用火箭发射的,已经发射一百多次,联盟号飞船跟我们神舟号飞船一样,只能一次使用,飞船上去以后回来,表面就烧得很厉害,所以回来以后不能再用了,如果再要上天的话,就要生产另外一艘新的飞船。

  他介绍,从我国载人发展来看,第一步完成了神舟五号,包括神舟六号,我们掌握载人的基本技术,人怎么在太空生活、工作,怎么安全返回。中国下一步还是会发展空间站,因为载人飞船基本上还是运输工具,它在天上轨道上工作的时间不可能太长,只是几天,一个星期,飞船里所带的东西,如吃的、饮水或者仪器设备不可能带很多,因为它的体积有限。

  如果发展空间站的话,必须解决两个问题,首先解决两项技术,一项技术是太空行走。第二个要解决的是飞船上去以后,要同空间站能对接起来,对接起来以后,打开舱门,航天员从飞船走进空间站,到空间站里进行活动。

  他认为,目前神舟六号没有这个活动。“可能是下一步要进行,到神舟七号,神舟八号开展一些航天员的太空行走,两艘飞船进行对接,这些技术在今后几年研究。这些问题解决以后,才可能谈得上我们是不是要发展空间站或者第一步发展空间实验室就是小型的空间站。”

  中国航天大事记

  1965年10月8日,我国第一个火箭导弹研制机构———国防部第五研究院成立。1958年4月,开始兴建我国第一个运载火箭发射场。

  1964年7月19日,我国第一枚内载小白鼠的生物火箭在安徽广德发射成功。

  1968年4月1日,我国航天医学工程研究所成立,开始选训航天员和进行载人航天医学工程研究。

  1970年4月24日,第一颗人造地球卫星“东方红”1号在酒泉发射成功,我国成为世界上第五个发射卫星的国家。

  1975年11月26日,首颗返回式卫星发射成功,3天后顺利返回,我国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。

  1979年,“远望”1号航天测量船建成并投入使用,我国成为世界上第四个拥有远洋航天测量船的国家。

  1985年,我国正式宣布将“长征”系列运载火箭投入国际商业发射市场。

  1990年4月7日,“长征三号”运载火箭成功发射美国研制的“亚洲一号”卫星。

  1990年7月16日,“长征二号”捆绑式火箭首次在西昌发射成功,其低轨道运载能力达9.2吨,为发射载人航天器打下了基础。

  1992年,我国载人飞船正式列入国家计划进行研制,这项工程后来被定名为“神舟”号飞船载人航天工程。

  1999年11月20日:中国第一艘试验飞船“神舟”号发射成功。这使我国成为继美、俄之后第三个掌握发射宇宙飞船技术的国家。

  2005年10月神六再次发射。

    [北京科技报]

 

  

 

 

 

 

 

   

 

 

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