中國神舟七號載人飛船(3 / 3)

2,返回艙是載人飛船唯一返回地球的艙段,飛船起飛、上升到入軌及返回著陸時,航天員都在返回艙內。神舟六號的返回艙形狀像鍾,其艙門與軌道艙相連,航天員通過這個艙門,可以進入軌道艙。返回艙是飛船的指揮控製中心,艙內安裝了航天員的座椅。飛船在起飛、上升和返回地麵時,航天員躺在座椅上的。返回艙內還安裝了飛行中需要航天員監視和操作的儀器設備,航天員通過這些儀表可以隨時判斷、了解飛船的工作情況,還可以在必要時人工幹預飛船的係統和設備的工作。

3,推進艙形狀也是圓柱形的,艙內安裝推進係統發動機和推進劑,其使命是為飛船提供姿態高速和進行軌道維持所需的動力,飛船電源、環境控製和通信等係統的一部分設備也安裝在這裏。推進艙外部兩側也安裝了兩個太陽電池翼,為飛船提供所需的電能。

載人飛船的軌道艙和返回艙都是密封的艙段,艙內與外界完全隔絕,內部安裝的環境和生命保障係統,將為航天員提供一個與地球環境一樣的舒適生活環境。另外,還安裝了供著陸用的主、備兩具降落傘。返回艙側壁上開設了兩個圓形窗口,一個用於航天員觀察窗外的情景,另一個供航天員操作光學瞄準鏡觀察地麵駕駛飛船。

運載火箭係統

神舟七號使用長征二號F火箭發射升空。火箭功能及性能滿足工程總體和飛行任務要求;產品技術狀態受控,研製質量良好,出現的質量問題已經全部歸零或有不影響飛行任務的明確結論;完成了規定的可靠性安全性項目試驗,各項準備工作滿足載人航天飛行產品出廠放行準則的要求。

長征二號F火箭長征2F運載火箭主要技術指標:

火箭的可靠性為0.7,安全性為0.97:0.7的可靠性就是說100次發射裏,隻有3次火箭可能出現問題;0.97的安全性是指火箭出現1000次問題裏,可能有3次會危及航天員的生命安全。這是載人火箭的特性。一般的商用火箭可靠性為0.1到0.3,沒有安全性要求。

火箭起飛重量為479噸:火箭加上飛船重量約44噸,其它的都是液體推進劑。因此,火箭的90%都是液體,比人體含水量還大。水通常占人體的60%到70%。

飛船重量為8噸多,占船箭組合體起飛重量的六十二分之一:要把一公斤的東西送入軌道,火箭就得消耗62公斤。神舟六號飛船比神舟五號在重量上有所增加,因此發射神六的火箭也重了不少。

火箭芯級直徑為3.5米:我國鐵軌軌距定為1.435米,按照這個軌距修建的鐵路,能夠運輸的貨物最寬為3.72米,去掉車廂外殼,隻剩下3.5米。因此,用標準鐵路進行運輸的火箭最大直徑隻能達到3.35米。

火箭入軌點速度為每秒7.5公裏:這個速度是音速的22倍。

火箭軌道近地200公裏,遠地350公裏:地球半徑6400公裏,火箭軌道與地球的距離,為地球半徑的幾十分之一。

發射場係統

載人航天發射場的基本任務是,為運載火箭、飛船、有效載荷提供滿足技術要求的轉載、總裝、測試及運輸設施;為航天員提供發射前的生活、醫監、醫保和訓練設施;為載人飛船發射提供全套地麵設施;組織、指揮、實施載人飛船的測試、發射及飛行上升段的指揮、調度、監控、顯示和通信;組織、指揮、實施待發段和上升段的應急救生;完成運載火箭上升段的跟蹤測量和安全控製;為航天指揮控製中心提供有關參數和圖像;提供載人航天發射區的後勤服務保障酒泉衛星發射中心載人航天發射場。

酒泉發射場建在戈壁沙漠的綠洲上,西依山,東臨河,是當年聶榮臻元帥親自挑選的。至今,酒泉衛星發射中心,不在甘肅的酒泉。其實酒泉發射中心位於內蒙古自治區阿拉善盟額濟納旗境內,這裏距離酒泉還有210公裏。當時以“酒泉”命名,一是因為當時各國導彈衛星發射場起名時均避開真實地址,二是發射場地處茫漠戈壁,很難選一個有知名度的地名,而酒泉是與發射中心距離最近,且在曆史上是有名的城市。

酒泉衛星發射中心又稱“東風航天城”,是中國科學衛星、技術試驗衛星和運載火箭的發射試驗基地之一,是中國創建最早、規模最大的綜合型導彈、衛星發射中心,也是中國目前唯一的載人航天發射場。隨著任務的變化,發射場在神七任務中不僅要為艙外航天服提供測試環境和技術保障,還要重新製定測試和發射流程,把艙外航天服與飛船的聯試、艙外航天服與火箭的聯試等納入測試流程。

測控通信係統

在“神舟”飛船七大係統中,測控與通信至關重要。如果航天器好比是風箏,測控站和分布在三大洋的遠洋測量船就是牽住風箏的那一根線,地麵的控製係統就像放風箏的人,測控與通信總體方案設計水平的高低,直接關係著載人航天工程的成敗測控通信係統。

當運載火箭發射和載人飛船上天飛行以及返回時,需要靠測控通信係統保持天地之間的經常性聯係,完成飛船遙測參數和電視圖像的接收處理,對飛船運行和軌道艙留軌工作的測控管理。這個測控通信係統由北京航天指揮控製中心、陸上地麵測控站和海上遠望號遠洋航天測量船隊組成,執行飛船軌道測量、遙控、遙測、火箭安全控製,航天員逃逸控製任務額。

我國航天器測控係統已經形成了以西安衛星測控中心為中樞,以十多個固定台站、活動測控站和遠望號測量船為骨幹的現代化綜合測控網。在載人航天工程中,我國的飛船測控係統使用了統一S波段係統,通過同一套發射機和天線係統、接收設備發送或接收遙測和遙控信號以及話音和電視信號。探月的號角吹響後,我國的航天測控網又開始建設探月測控係統,月球探測二期工程將建設35米口徑天線深空測控網,提高我國深空測控的能力。未來我國還將進一步加強深空測控領域的國際合作。

著陸場係統

飛船著陸場係統是指擔負對飛船再入軌跡的捕獲、跟蹤和測量,搜索並回收返回艙,以及對航天員出艙後進行醫監醫保、醫療救護和緊急後送等相關分係統的總稱。

著陸場是我國載人航天工程新增加的一個係統。著陸場係統的主要任務是:飛船在太空飛行後,從返回艙再入大氣層開始,利用先進的無線電測量係統,對目標進行捕捉、分析和落點預報,然後組織迅速逼近返回艙,並且對返回艙進行處置,且將其安全運回基地。著陸場係統還包括:飛船上升段陸上和海上應急返回搜救分係統,在海上救生區部署了專門的打撈救生船和直升機,配備了能在複雜海況下打撈漂浮在海麵上的返回艙的設備。

要讓在300多千米高空飛行的飛船準確降落在旋轉著的地球上的預定地點,肯定不是一件簡單的事情,它需要多種技術保障,要有非常可靠的控製係統、跟蹤係統和安全的著陸場係統。前蘇聯曾有一次飛船返回時,因控製係統發生偏差,飛船偏離預定著陸點1000多千米。結果當飛船降落到距地麵一定高時,3名宇航員從飛船彈射出來後(那時是乘降落傘著地,不是乘飛船直接著地),有兩個宇航員落地了,還有一個宇航員掉到了森林裏。由於直升機無法在森林著陸,隻得專門派伐木工人緊急趕至現場,開辟一個停機坪,讓直升機降落才把人救走。當時天氣很冷,航天員在森林裏凍了一天一夜,差點凍死。所以除了對飛船的控製、跟蹤技術非常重要外,飛船著陸場地的選擇和建設也是非常有講究的。

當然,飛船的著陸場不是像跳傘員降落地點那樣,在一塊平坦的地麵上畫個圈,做個明顯標誌,跳傘員自己控製降落傘,落到裏麵就行了的。飛船著陸場的選擇遠不是這樣簡單,而且它的建設是一個非常複雜的係統。

“神七”費用低於“神六”

“神六”的成功,很多人都關注它到底花了多少錢?對此,王慶仁透露說,“‘神六’的總花費是9億元人民幣,其中,‘神六’宇航服造價就3000萬。”王慶仁表示,“擺在中國航天人麵前的一個比較重要的任務,就是用有限的經費取得世界上比較公認的成果。”

對於“神七”費用的問題,王慶仁向記者透露:‘神七’的花費應該少於‘神六’。因為我們‘神舟’係列航天技術的主體研製工作已經完成,所以‘神七’是在已有基礎上的研製,花銷會相應少很多。”

神舟七號航天員太空行走文字全記錄

17:10神舟七號報告艙門氣密性良好。

17:08從軌道艙外的攝像機上我們可以看到太陽出現在神舟七號和地球中間。

17:02航天員正在檢測艙門密封情況。

17:01軌道艙關閉正常。

17:00艙門已經關上。

16:59開始關閉艙門。

16:59我們從打開的艙口中可以看到藍色的地球。

16:58艙外工作完畢。

16:58翟誌剛已經完全回到艙內。16:57翟誌剛摘下艙外保護掛鉤。

16:56劉伯明在艙內協助收回電纜和保護帶。

16:55開始進入艙內。

16:55翟誌剛準備返回軌道艙。

16:52當前飛船狀態良好。

16:52翟誌剛報告感覺良好。

16:51翟誌剛開始艙外工作,將艙外試驗品交給劉伯明帶回艙內。

16:49已經出艙10分鍾。

16:48翟誌剛在太空中揮動五星紅旗。16:47飛行工作正常。

16:46在黑色的太空背景中,航天員白色的身影格外清楚。

16:45翟誌剛已經全部出艙。

16:44翟誌剛在艙外向大家致意,感覺良好,向全國人民問好。

16:43開始出艙 。

16:43翟誌剛把一個掛鉤掛在艙外。

16:42翟誌剛左手伸出艙口。

16:41艙門完全打開。

16:39艙門已經打開。

16:37翟誌剛用右手扭動把手,艙門已經打開一條縫。

16:34打開軌道艙門,神舟七號開始出艙。

16:33兩名航天員報告航天服工作良好,出艙準備完畢,身體狀態良好。

16:32兩名航天員進行通話試驗,把有線的話音轉到無線話音。

16:31航天員正在進行出艙前的最後確認工作。

中國航天員“太空第一步”

翟誌剛身著國產“飛天”艙外航天服,劉伯明身著俄製“海鷹”航天服。出於中國專家的考慮,由於此次任務的最重要部分是突破出艙技術,將派遣身著國產航天服的翟誌剛完成出艙任務。

在艙外,航天員將借助艙外活動扶手、栓係固定裝置等沿軌道艙外壁移動,並取回艙外的固體潤滑材料試驗樣品。然後用CCD立體相機近距離為“神舟七號”拍照,此外航天員還進行擰螺釘、設備安裝等模擬操作。

25日,載人航天工程總設計師周建平在酒泉衛星發射中心接受新華社記者采訪時說,除出艙活動外,“神舟七號”還承擔著其他三項任務,包括在太空中進行固體潤滑材料和太陽能電池極板艙外暴露試驗,釋放圍繞軌道艙進行伴隨飛行的小衛星以及“天鏈一號”太空中繼終端的試驗。“天鏈一號”將為中國地麵測控人員增加50%的天空覆蓋,建立陸海空天一體的測控網,並進而為載人航天今後從事交會對接等對測控覆蓋要求更高的活動奠定更好的基礎。

與“神舟六號”飛行相比,“神舟七號”的飛行手冊從三本增加到七本,航天員要進行的操作單元從幾百項增加到一千多項,而每個操作單元還包含數十個步驟和上百個動作。

在“神舟七號”起飛前,載人航天工程副總指揮張建啟在接受中央電視台采訪時說,國外航天員出艙前一般來說是在升空72小時後,以使宇航員適應空間失重狀態。但“神舟七號”任務宇航員升空第二天就要出艙,因此“神舟七號”對航天員的要求特別高,航天員的水平和能力將決定這次出艙的成敗。

飛船安全返回需過四關

安全返回是載人航天的最後一個環節,對於神舟號飛船來講,返回時要闖過“五道關”:

一是調姿關,使飛船從運行姿態調整到返回姿態,其中包括讓軌道艙與返回艙-推進艙分離。

二是角度關,飛船進入大氣層時,與大氣層夾角必須是20°左右,角度小了會被直接彈回,大了則會產生更高的溫度,瞬間燒毀飛船。

三是過載關,飛船高速進入大氣層時會產生巨大的衝擊過載,就像飛機撞山一般,所以必須使過載限製在人的耐受範圍內。其方法是通過開動推進艙的火箭發動機產生製動來降低飛船的速度。

四是火焰關,飛船返回時與大氣層的劇烈摩擦會產生幾千度的高溫,因此必須有先進的防熱措施,否則鋼筋鐵骨也要化成灰燼。返回艙在再入大氣層時,要使其用特製防熱材料做的艙底保持向前,從而保證它在與空氣劇烈摩擦所產生的高溫高壓下,艙內溫度正常。

五是著陸關,返回艙下降到稠密大氣層後,回收,控製係統開始工作,打開降落傘,進一步減速;著地前,著陸緩衝裝置開始工作,使返回艙以很低的速度(2~3 米/秒以下)實現軟著陸,保證航天員安全無恙。這最後一關極為重要,否則功虧一簣,前功盡棄。蘇聯1艘聯盟飛船就曾因為在過最後一關時,降落傘的傘繩被纏繞住,傘打不開,返回艙以極高的速度衝向地麵,致使船毀人亡。另外,要保證其落點精度,以便及時發現營救。蘇聯一艘飛船曾因落點精度差,結果營救人員一時找不到,被困在冰天雪地的森林中的航天員差點凍死。

中國是世界上第3個擁有返回式衛星的國家,已成功發射17顆,返回16顆。中國已熟練地掌握了衛星返回技術,擁有研製高可靠回收係統的豐富經驗,從而為神舟號載人飛船的安全返回著陸奠定了堅實的基礎。