书城科普读物神秘的太空世界丛书:飞向宇宙
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第12章 遨游太空的宇宙飞船(3)

此次“神舟7”号准备了两套航天服,一套是俄罗斯海鹰号航天服,一套是中国自主研究的“飞天”号航天服。“飞天”号航天服接口各方面都是按照中国的模式来做的。“飞天”号是我们的自主知识产权,以后航天员出舱可能依赖中国造的航天服,而不是俄罗斯的航天服。这次外出行走的航天服是“飞天”,我们的航天服。

下面再简单介绍下有关“神舟7”载人飞船的几大应用系统:

飞船应用系统

该系统是一个实用性的系统,它与人们的生活、环境息息相关。飞船应用系统的主要任务是利用载人飞船的空间实验支持能力,开展对地观测、环境监测,进行材料科学、生命科学、空间天文、流体科学等实验,安装有多项任务的上百种有效载荷和应用设备。飞船试验阶段的应用属试验性质,实验内容非常广泛,研究成果将广泛用于医药发展、食品保健、防治疑难病症以及工业、农业等各行业之中。载人飞船系统采用由轨道舱、返回舱和推进舱组成的三舱、两对太阳电池帆板构型和升力控制返回、圆顶降落伞回收方案。其中轨道舱位于飞船的前部,装有船上各分系统为飞船自主飞行和留轨飞行工作所需的设备及有效载荷。

从1992年以来,应用系统完成了近200台全新有效载荷的研制,共200多台次有效载荷设备分别参加了“神舟1”号至“神舟5”号飞船的发射和在轨试验,取得了圆满成功;地面应用中心的接收、预处理、监控管理等系统全部无故障运行。建成了系统集成测试平台、有效载荷应用中心和空间环境预报中心,开展了67个课题的科学研究,创造了100多项具有自主知识产权的新技术、新方法,取得了丰硕的科技成果。

在对地观测方面,应用系统为我国成功地研制出中分辨率成像光谱仪、多模态微波遥感器、地球辐射收支仪、太阳紫外光谱监视器、太阳常数监测器等一批先进空间遥感器。其中,“神舟3”号中分辨率成像光谱仪,是继美国1999年发射MODIS之后进入空间的第二台中分辨率成像光谱仪,图像质量清晰,光谱分辨率好,应用部门已利用这些成果开展试验性应用研究,这标志着我国可见光和近红外遥感技术上了一个新的台阶,我国可见光和近红外遥感技术已跨入美国和欧共体等国际上先进行列;“神舟4”号多模态微波遥感器,在轨运行取得大量具有应用价值的科学数据,一举试验成功微波辐射计、微波高度计和微波散射计,是我国空间遥感技术的重要突破;配合微波高度计的飞船精密定轨,达到我国低轨道空间飞行器全球定轨的最高精度;卷云探测仪具有探测大面积卷云和薄卷云的能力,结果超出预期,受到用户的高度评价,为我国首次实现对全球环境重要参数绝对量的探测,对太阳和地—气紫外、太阳常数和地球辐射收支状态等进行了系统监测,观测成果达到国际水平。

在空间生命及微重力科学领域,研制了一批先进的实验装置,进行了数十项空间实验。其中微重力液滴热毛细迁移的空间实验和理论研究,达到国际领先水平;空间细胞培养、细胞电融合、蛋白质结晶、空间生物效应和空间连续自由流电泳,以及在空间微重力条件下进行的金属合金、氧化物晶体、半导体光电子材料的生长实验,也取得了丰硕的科学成果,部分已经达到国际先进水平。

在空间天文方面,在国内率先对宇宙及太阳的高能暴发现象进行空间观测,取得了γ射线暴探测研究的重要成果。载人航天工程一期空间科学计划的成功,使我国掌握了空间科学实验的重要关键技术,空间科学实验和探测水平跨上了一个新台阶。作为为载人航天安全保障而安排的空间环境监测及预报研究,获取了大量有价值的飞船轨道空间环境参数,准确预报了对飞船发射有危害的流星暴事件和其他灾害性空间环境状态,保障了飞船和航天员的安全,建立了空间环境预报中心,有力地推动了我国空间环境预报保障体系的建设和发展,同时促进了相关学科的研究水平。

发射场系统

载人航天发射场的基本任务是:为运载火箭、飞船、有效载荷提供满足技术要求的转载、总装、测试及运输设施;为航天员提供发射前的生活、医监、医保和训练设施;为载人飞船发射提供全套地面设施;组织、指挥、实施载人飞船的测试、发射及飞行上升段的指挥、调度、监控、显示和通信;组织、指挥、实施待发段和上升段的应急救生;完成运载火箭上升段的跟踪测量和安全控制;为航天指挥控制中心提供有关参数和图像;提供载人航天发射区的后勤服务,保障酒泉卫星发射中心载人航天发射场发射。

酒泉卫星发射中心又称“东风航天城”,是中国科学卫星、技术试验卫星和运载火箭的发射试验基地之一,是中国创建最早、规模最大的综合型导弹、卫星发射中心,也是中国目前唯一的载人航天发射场。随着任务的变化,发射场在“神七”任务中不仅要为舱外航天服提供测试环境和技术保障,还要重新制定测试和发射流程,把舱外航天服与飞船的联试、舱外航天服与火箭的联试等纳入测试流程。

测控通信系统

如果把航天器比作风筝,测控站和分布在三大洋的远洋测量船就是牵住风筝的那一根线,地面的控制系统就像放风筝的人。测控与通信总体方案设计水平的高低,直接关系着载人航天工程的成败。

当运载火箭发射和载人飞船上天飞行以及返回时,需要靠测控通信系统保持天地之间的经常性联系,完成飞船遥测参数和电视图像的接收处理,对飞船运行和轨道舱留轨工作的测控管理。这个测控通信系统由北京航天指挥控制中心、陆上地面测控站和海上“远望”号远洋航天测量船队组成,执行飞船轨道测量、遥控、遥测、火箭安全控制,航天员逃逸控制任务等。

我国航天器测控系统已经形成了以西安卫星测控中心为中枢,以10多个固定台站、活动测控站和“远望”号测量船为骨干的现代化综合测控网。在载人航天工程中,我国的飞船测控系统使用了统一S波段系统,通过同一套发射机和天线系统、接收设备发送或接收遥测和遥控信号以及话音和电视信号。探月的号角吹响后,我国的航天测控网又开始建设探月测控系统,月球探测二期工程将建设35米口径天线深空测控网,提高我国深空测控的能力。未来我国还将进一步加强深空测控领域的国际合作。

着陆场系统

飞船着陆场系统是指担负对飞船再入轨迹的捕获、跟踪和测量,搜索并回收返回舱,以及对航天员出舱后进行医监医保、医疗救护和紧急后送等相关分系统的总称。

着陆场是我国载人航天工程新增加的一个系统。着陆场系统的主要任务是:飞船在太空飞行后,从返回舱再入大气层开始,利用先进的无线电测量系统,对目标进行捕捉、分析和落点预报,然后组织迅速逼近返回舱,并且对返回舱进行处置,且将其安全运回基地。着陆场系统还包括:飞船上升段陆上和海上应急返回搜救分系统,在海上救生区部署了专门的打捞救生船和直升机,配备了能在复杂海况下打捞漂浮在海面上的返回舱的设备。

要让在300多千米高空飞行的飞船准确降落在旋转着的地球上的预定地点,肯定不是一件简单的事情,它需要多种技术保障,要有非常可靠的控制系统、跟踪系统和安全的着陆场系统。前苏联曾有一次飞船返回时,因控制系统发生偏差,飞船偏离预定着陆点1000多千米。结果当飞船降落到距地面一定高度时,3名宇航员从飞船弹射出来后(那时是乘降落伞着地,不是乘飞船直接着地),有2个宇航员落地了,还有1个宇航员掉到了森林里。由于直升机无法在森林着陆,只得专门派伐木工人紧急赶至现场,开辟一个停机坪,让直升机降落才把人救走。当时天气很冷,航天员在森林里冻了一天一夜,差点冻死。所以除了对飞船的控制、跟踪技术非常重要外,飞船着陆场地的选择和建设也是非常有讲究的。

当然,飞船的着陆场不是像跳伞员降落地点那样,在一块平坦的地面上画个圈,做个明显标志,跳伞员自己控制降落伞,落到里面就行了的。飞船着陆场的选择远不是这样简单,它的建设是一个非常复杂的系统工程。

“神舟1”号飞船

“神舟1”号是中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“长征2”号载人航天火箭。在发射点火10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。

“神舟1”号飞船于21日凌晨3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。这次试验飞行没有载人,主要验证了有关创新技术。它是中国载人航天工程的首次飞行,标志着中国在载人航天飞行技术上有了重大突破,是中国航天史上的重要里程碑。