航天技术研究院高工细说宇宙飞船和载人飞行

央视国际 (2003年09月16日 12:01)

　　中国国防报消息：中国载人航天工程已进入关键阶段，目前各项准备工作进展顺利。飞船是怎么一回事？载人航天又是怎么一回事？带着这些问题，记者采访了中国航天技术研究院高级工程师庞之浩(以下简称庞)。

　　记：宇宙飞船作为第一种载人航天器，在人类飞天的过程中发挥了怎样的作用？

　　庞：载人航天是20世纪人类最伟大的壮举。它大大扩展了人类的活动范围，实现了人类飞天的梦想，是进一步大规模开发与利用空间资源的重要手段，对国家的政治、军事、经济和科技等方面的发展均有重要的战略意义。

　　1961年4月12日，前苏联航天员加加林乘坐“东方”号载人宇宙飞船升空，成为世界航天第一人，开创了载人航天的新纪元。此举不仅使加加林名扬四海，宇宙飞船作为第一种载人航天器也因此蜚声全球。

　　宇宙飞船与返回式卫星有相似之处，因为载人，故增加了许多特设系统，以满足航天员在太空工作和生活的多种需要。例如，用于空气更新、废水处理和再生、通风、温度和湿度控制等的环境控制和生命保障系统，报话通信系统，仪表和照明系统，航天服，载人机动装置和逃逸救生系统等。空间交会对接技术是载人飞船工程的一项关键技术，因为只有这样才能为别的航天器提供运输功能。

　　当然，掌握航天器再入大气层和安全返回技术也至关重要。尤其是宇宙飞船，除了要使飞船在返回过程中的制动过载限制在人的耐受范围内，还应使其落点精度比返回式卫星更高，从而及时发现和营救航天员。前苏联载人宇宙飞船就曾因落点精度差，使航天员困在了冰天雪地的森林中差点被冻死。目前，掌握航天器返回技术的国家只有美国、俄罗斯和中国。

　　从结构上来看，人类已研制出了3种结构的宇宙飞船，即一舱式、两舱式和三舱式。其中一舱式最为简单，只有航天员的座舱。两舱式飞船由座舱和提供动力、电源、氧气和水的服务舱组成。它改善了航天员的工作和生活环境。世界第一个出舱的航天员列昂诺夫乘坐的前苏联“上升”号飞船以及美国的“双子星座”号飞船均属于两舱式。最复杂的就是三舱式飞船。它是在两舱式飞船基础上或增加一个轨道舱(卫星式飞船)，用于活动空间、进行科学试验等，如前苏联/俄罗斯“联盟”系列飞船；或增加一个登月舱(登月式飞船)，用于在月面着陆和离开月面，如美国“阿波罗”号飞船。

　　从种类上说，在发射的宇宙飞船中，除了载人飞船外，还有货运飞船和载人货运混合飞船。按照飞行任务的不同，载人飞船又可分为卫星式载人飞船、登月式载人飞船和行星际式载人飞船。前两种在20世纪已经发射成功，后一种有望在21世纪实现，很可能是载人火星飞船。

　　记：虽然宇宙飞船和航天飞机、空间站相比简单一些，但对技术上的要求也一定很高吧？

　　庞：当然。虽说载人飞船是当今最简单的一种载人航天器，具有飞行时间短、沿弹道式或半弹道式路径返回、一次性使用等特点，其实它也很复杂，所以现只有中、俄、美3国拥有它。

　　宇宙飞船在返回地面时，为了减速、防热及结构上的需要，返回重量越小越好。为此，一般真正返回地面的只有座舱，这也是分舱设计的重要原因。它要像飞机在空中抛掉副油箱和多级火箭抛掉熄火后的子级火箭似的“轻装下阵”。所以，飞船座舱的外形设计十分重要。

　　座舱是载人飞船的核心，通常采用无翼的大钝头旋转体，有的是球形，有的是钟形。采用这种简单外形具有结构简单、工程上易于实现等特点。同时，座舱一般均有视野开阔的舷窗，以便航天员观察发射前的准备活动、在轨交会对接情况、返回点火时的姿态和再入着陆的地面情况等。俄罗斯航天员曾多次在自动对接系统失灵情况下，通过舷窗进行手动对接获得成功。此外，为保持航天员高效率工作，座舱内的大气压力和成分、供氧、二氧化碳和水气的清除、水和食物、航天服等都要细致研究，都需要很复杂的技术才能完成。

　　飞船的气闸舱有两个闸门，一个与座舱连接叫内闸门，另一个是可通向太空的外闸门。航天员出舱前要在座舱内穿好航天服，然后走出内闸门，关闭内闸门，把气闸舱内的空气抽入座舱内，当气闸舱内和舱外压力相等时就可打开外闸门进入太空了。航天员返回气闸舱时按相反的顺序操作。内外闸门的气密性绝对可靠是气闸舱工作的基本条件，闸门的启闭须十分小心和熟练，避免漏气很重要，否则极危险。前苏联“上升”-2飞船于1965年3月率先应用了气闸舱。航天员列昂诺夫通过它走出舱外，成为世界太空行走第一人。

　　飞船在上升或返回过程中，若发生故障，需要应急弹射时，座舱门应可以迅速打开；而在轨运行或降落在海面时，则要求座舱门严格密封。航天员除可由座舱门进出以外，还能从应急逃逸口爬出座舱。在载人飞船上升、轨道运行和返回地球3个不同的飞行阶段，有不同的飞行环境，所以其救生手段不同。例如，发射飞船的火箭起飞后发生危险。如果火箭飞行高度低于两万米，航天员则可像飞机的飞行员一样启动弹射坐椅从座舱弹出，再打开降落伞返回地面；若火箭的飞行高度超过两万米，航天员就只能启动飞船顶部的逃逸用的小火箭，用它把飞船拉离运载火箭，飞向安全区后，再打开飞船的降落伞，使飞船软着陆。

　　目前，载人飞船还是一次性的，要想重复使用须解决座舱热防护层能经受10 00℃以上高温及返回着陆系统可保证准确着陆和很小的着陆速度这两大关键，从而不被烧坏和撞坏。国外正从这两方面入手研制可重复使用的载人飞船。

　　记：随着人类航天活动的不断深入，宇宙飞船的用途越来越广泛，您能否具体谈一下这方面情况？

　　庞：载人飞船在载人航天史上有着不可磨灭的功绩。在送人上太空后，宇宙飞船被用于对地观测、航天员出舱作业和生物学研究等多种科学研究和各项航天技术试验，取得了巨大的成果。

　　宇宙飞船最重要的用途之一就是为空间站和月球基地等接送航天员和物资，且费用较航天飞机低许多。目前在轨的国际空间站和以前的“和平”号空间站、“礼炮”号系列空间站以及美国“天空实验室”空间站都是用宇宙飞船作为天地往返交通工具的。宇宙飞船犹如太空“公共汽车”，立下了汗马功劳。

　　人在空间站内长期工作和生活，随时都可能出现危险。例如，航天员突发急病或飞船出现意外时，就需要航天员马上撤离空间站，返回地面。由于宇宙飞船体小质轻、成本低，因此很适于长期停靠在空间站上用作救生艇。若用价值连城的航天飞机作救生艇长期停留在空间站上，则得不偿失。1984年前苏联“礼炮”-7空间站出现故障时，就是靠停靠在站上的“联盟”号飞船把站上的两名航天员紧急撤回地面的；1998年开始建造的国际空间站也用“联盟”-TM飞船作为救生艇。

　　由于宇宙飞船带有推进系统，能机动变轨，因而还可以迅速降低高度进行侦察等军事活动。美国“双子星座”-7飞船在轨道飞行期间，飞船上航天员曾用红外遥感器监视和跟踪了一枚潜射导弹的发射，所获信息比潜艇上的观察人员报告的还要快。

　　国外开始用宇宙飞船进行太空旅游。自美国加州百万富翁丹尼斯·蒂托2001年4月乘“联盟”-TM飞船登上国际空间站成为第一位登上太空的旅行者之后，很多人都对太空之旅充满了期待。为此，俄罗斯Energia火箭航天公司表示，其计划为未来的太空旅客提供为期一周的太空服务。旅客可以乘坐俄罗斯的“联盟”号宇宙飞船前往太空参观。在飞船内，游客既能体验失重的感觉，又能透过舷窗博览群星，遥看美丽的地球。

　　另外，未来的行星际载人飞行从目前和可预见的将来来看，将由宇宙飞船率先实现，而且很可能是载人火星宇宙飞船。

　　简言之，宇宙飞船无论在过去、现在，还是将来，都是大有作为的，因而可以说是方兴未艾。

　　记：谈到宇宙飞船，不能不说一下最值得中国人骄傲的“神舟”号。请您具体谈一下好吗？

　　庞：我国的“神舟”号是比较先进的载人飞船，目前已4次遨游太空。“神舟”号飞船由轨道舱(也叫工作舱)、返回舱(又称座舱)、推进舱(仪器舱)和一个过渡段组成。其中载人的轨道舱、返回舱可谓“一室一厅”，作为“一室”的返回舱是航天员在发射、返回和驾驶飞船时待的地方，作为“一厅”的轨道舱则是航天员工作和休息的场所。

　　轨道舱位于返回舱前面，这是为了增加航天员的活动空间。它里面装有多种试验设备和实验仪器，可进行对地观测。其两侧装有可收放的大型太阳能电池翼、太阳敏感器和各种天线以及各种对接机构。

　　返回舱位于飞船中部，是航天员乘坐的舱段，也是飞船的控制中心。它不仅和其他舱段一样要承受起飞、上升和轨道运行段的各种应力和飞行环境，而且还要经受返回时再入大气层阶段的减速过载和气动加热。其为密闭结构，前端有舱门，供航天员进出轨道舱使用。

　　推进舱紧接在返回舱后面，通常安装推进系统、电源、气瓶和水箱等设备，起保障和服务作用，即为飞船提供动力，进行姿态控制、变轨和制动，并为航天员提供氧气和水。推进舱的两侧还装有20多平方米的主太阳能电池翼。过渡段则在飞船顶部，用于与其他航天器对接或空间探测。

　　飞船顶部还有一个高8米的逃逸救生塔。它装有10台发动机。在发射飞船的火箭起飞前900秒到起飞后160秒期间(0～110公里)，如发生故障，它能拽着返回舱和轨道舱与火箭分离，并落到安全地带，使飞船上的航天员转危为安。记：感谢您接受我们的采访。祝愿中华飞天梦早日实现。

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