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蘇聯宇宙飛船到達金星附近
關於中國的航天事業。
中國載人航天工程已進入關鍵階段,目前各項準備工作進展順利。飛船是怎麼一回事?載人航天又是怎麼一回事?據《中國國防報》報道,帶著這些問題,記者采訪了中國航天技術研究院高級工程師龐之浩(以下簡稱龐)。
記:宇宙飛船作為第一種載人航天器,在人類飛天的過程中發揮了怎樣的作用?
龐:載人航天是20世紀人類最偉大的壯舉。它大大擴展了人類的活動範圍,實現了人類飛天的夢想,是進一步大規模開發與利用空間資源的重要手段,對國家的政治、軍事、經濟和科技等方麵的發展均有重要的戰略意義。
1961年4月12日,前蘇聯航天員加加林乘坐"東方"號載人宇宙飛船升空,成為世界航天第一人,開創了載人航天的新紀元。此舉不僅使加加林名揚四海,宇宙飛船作為第一種載人航天器也因此蜚聲全球。
宇宙飛船與返回式衛星有相似之處,因為載人,故增加了許多特設係統,以滿足航天員在太空工作和生活的多種需要。例如,用於空氣更新、廢水處理和再生、通風、溫度和濕度控製等的環境控製和生命保障係統,報話通信係統,儀表和照明係統,航天服,載人機動裝置和逃逸救生係統等。空間交會對接技術是載人飛船工程的一項關鍵技術,因為隻有這樣才能為別的航天器提供運輸功能。
當然,掌握航天器再入大氣層和安全返回技術也至關重要。尤其是宇宙飛船,除了要使飛船在返回過程中的製動過載限製在人的耐受範圍內,還應使其落點精度比返回式衛星更高,從而及時發現和營救航天員。前蘇聯載人宇宙飛船就曾因落點精度差,使航天員困在了冰天雪地的森林中差點被凍死。目前,掌握航天器返回技術的國家隻有美國、俄羅斯和中國。
從結構上來看,人類已研製出了3種結構的宇宙飛船,即一艙式、兩艙式和三艙式。其中一艙式最為簡單,隻有航天員的座艙。兩艙式飛船由座艙和提供動力、電源、氧氣和水的服務艙組成。它改善了航天員的工作和生活環境。世界第一個出艙的航天員列昂諾夫乘坐的前蘇聯"上升"號飛船以及美國的"雙子星座"號飛船均屬於兩艙式。最複雜的就是三艙式飛船。它是在兩艙式飛船基礎上或增加一個軌道艙(衛星式飛船),用於活動空間、進行科學試驗等,如前蘇聯/俄羅斯"聯盟"係列飛船;或增加一個登月艙(登月式飛船),用於在月麵著陸和離開月麵,如美國"阿波羅"號飛船。
從種類上說,在發射的宇宙飛船中,除了載人飛船外,還有貨運飛船和載人貨運混合飛船。按照飛行任務的不同,載人飛船又可分為衛星式載人飛船、登月式載人飛船和行星際式載人飛船。前兩種在20世紀已經發射成功,後一種有望在21世紀實現,很可能是載人火星飛船。
記:雖然宇宙飛船和航天飛機、空間站相比簡單一些,但對技術上的要求也一定很高吧?
龐:當然。雖說載人飛船是當今最簡單的一種載人航天器,具有飛行時間短、沿彈道式或半彈道式路徑返回、一次性使用等特點,其實它也很複雜,所以現隻有中、俄、美3國擁有它。
宇宙飛船在返回地麵時,為了減速、防熱及結構上的需要,返回重量越小越好。為此,一般真正返回地麵的隻有座艙,這也是分艙設計的重要原因。它要像飛機在空中拋掉副油箱和多級火箭拋掉熄火後的子級火箭似的"輕裝下陣"。所以,飛船座艙的外形設計十分重要。
座艙是載人飛船的核心,通常采用無翼的大鈍頭旋轉體,有的是球形,有的是鍾形。采用這種簡單外形具有結構簡單、工程上易於實現等特點。同時,座艙一般均有視野開闊的舷窗,以便航天員觀察發射前的準備活動、在軌交會對接情況、返回點火時的姿態和再入著陸的地麵情況等。俄羅斯航天員曾多次在自動對接係統失靈情況下,通過舷窗進行手動對接獲得成功。此外,為保持航天員高效率工作,座艙內的大氣壓力和成分、供氧、二氧化碳和水氣的清除、水和食物、航天服等都要細致研究,都需要很複雜的技術才能完成。
飛船的氣閘艙有兩個閘門,一個與座艙連接叫內閘門,另一個是可通向太空的外閘門。航天員出艙前要在座艙內穿好航天服,然後走出內閘門,關閉內閘門,把氣閘艙內的空氣抽入座艙內,當氣閘艙內和艙外壓力相等時就可打開外閘門進入太空了。航天員返回氣閘艙時按相反的順序操作。內外閘門的氣密性絕對可靠是氣閘艙工作的基本條件,閘門的啟閉須十分小心和熟練,避免漏氣很重要,否則極危險。前蘇聯"上升"-2飛船於1965年3月率先應用了氣閘艙。航天員列昂諾夫通過它走出艙外,成為世界太空行走第一人。
飛船在上升或返回過程中,若發生故障,需要應急彈射時,座艙門應可以迅速打開;而在軌運行或降落在海麵時,則要求座艙門嚴格密封。航天員除可由座艙門進出以外,還能從應急逃逸口爬出座艙。在載人飛船上升、軌道運行和返回地球3個不同的飛行階段,有不同的飛行環境,所以其救生手段不同。例如,發射飛船的火箭起飛後發生危險。如果火箭飛行高度低於兩萬米,航天員則可像飛機的飛行員一樣啟動彈射坐椅從座艙彈出,再打開降落傘返回地麵;若火箭的飛行高度超過兩萬米,航天員就隻能啟動飛船頂部的逃逸用的小火箭,用它把飛船拉離運載火箭,飛向安全區後,再打開飛船的降落傘,使飛船軟著陸。