随着神舟十三号飞船的成功发射,中国的航天事业再次成为人们关注的焦点和热议的话题。从2003年的“神五”到2021年的“神十三”,中国航天九次豪情问天。这漫长而又短暂的18年间,我国的航天技术经历了哪些翻天覆地的变化呢?让我们一起来回顾一下中国航天的辉煌历程,直观地感受一下中国航天的“神进步”。
神舟五号:飞天梦圆
2003年10月15日9时,中国第一艘载人飞船神舟五号在长征二号F遥五运载火箭的托举下前往太空,10分钟后进入了预定轨道。杨利伟成为了中国第一位进入太空的航天员。
神舟五号围绕地球14圈,完成了21小时23分、60万公里的安全飞行,标志着中国已成为世界上继前苏联和美国之后第三个能够独立开展载人航天活动的国家。
作为我国第一代载人飞船,神舟五号直接采用了三舱组成的多功能飞船方案,其任务主要是考察航天员在太空环境中的适应性。因此尽量减少机舱内的实验项目及仪器,以腾出更多空间来供航天员活动并执行科学观察任务。
飞船共装有52台发动机,能够精确调整飞船的飞行姿态和运行轨道。火箭首次增加了故障自动检测系统和逃逸系统,更大限度地保障航天员的安全。此外,飞船采用了多种先进的通信手段,确保航天员与地面指挥控制中心通信联络的顺畅。
飞船返回舱高2.2米、重3吨,是当时世界上最大的返回舱。为了确保返回舱安全返回地面,研制人员为飞船降落减速设计了一个面积为1200平方米的世界最大的返回着陆伞,使返回舱的降落速度在十几分钟的时间里减少20多倍。返回舱外壁防热材料技术也是神舟五号上多项关键技术之一,使得飞船在外部气温无论是零下100度还是零上3000度,舱内温度仍能保持在零上20度左右。
由于是我国第一次载人飞行,飞船上条件比较简陋,航天员饮食多为即食食品,并且只能用尿不湿解决生理需求。杨利伟在升空以及落地时也被共振、落地反弹等险情所影响,所幸无恙。
“神舟五号”实现了中国人几千年的飞天梦想,杨利伟也成为国人心目中的英雄。
神舟六号:多人多天
2005年10月12日,神舟六号载人飞船成功发射,进入预定轨道。神舟六号载人飞船乘组有费俊龙、聂海胜两名航天员,实现了多人多天的飞行。
承担发射任务的长征二号F型火箭经过75项技术改动,更加安全、可靠和舒适,仅是故障检测处理系统和逃逸系统就采用了30多项具有自主知识产权的新技术。
在神舟五号载人飞船的基础上,神舟六号又进行了载人绕地飞行、轨道舱功能、航天员安全保障以及一些常规技术的改进,尤其是在航天材料方面的改进巨大。整个系统增加了40余台设备和6个软件,使飞船的设备达到600余台,软件82个,元器件10万余件,做出了4个方面110项技术改进,“黑匣子”的存储量扩大了100倍,数据的写入和读出速度也提高了10倍以上,体积则不足此前的一半 。
神舟六号载人飞船飞行过程中,航天员首次进入轨道舱吃饭、睡觉,并开展科学实验活动,这是我国第一次有人参与的空间科学实验。神舟六号还首次全面启动了环境控制和生命保障系统,确保飞船湿度控制在80%以下。对航天员的坐椅缓冲器进行了重新设计,返回前可提升坐椅,使航天员可以看到舷窗外的情况。在生活方面,航天员可以吃到热食热饮,同时首次设置卫生间,解决了基本的生活需求。
2005年10月17日,神舟六号载人飞船在绕地球飞行了76圈、115小时之后顺利返回,费俊龙、聂海胜也成为了中国当时飞得最远的人。
神舟七号:太空行走
2008年9月25日,神舟七号载人飞船由新型长征二号F遥七火箭发射升空,进入预定轨道,航天员乘组三人,分别是翟志刚、刘伯明、景海鹏。
“神七”与“神六”相比,载荷有所增加。这对运载火箭的推力提出了更高要求,特别是针对火箭上升振动采取改进措施,提高了乘坐的舒适性,并在火箭关键部位安装生成遥测图像的测量装置,可以实时监视和记录火箭的主要飞行动作。
因为神舟七号任务要实现太空行走,为了适应真空环境,新航天服是此次任务的一大突破,这种新材料能够防火、抗辐射,具有防微流星、真空隔热屏蔽、气密、保压、通风、调温等多种功能。当然,这套太空服的价值也创下了地球最贵服装纪录。
神舟七号的轨道舱也进行了改进设计,一舱两用,成为生活舱和气闸舱的结合体,增加了泄复压控制功能、出舱活动空间支持功能、舱外航天服支持功能、出舱活动无线电通信、照明摄像、出舱活动准备期间的人工控制和显示功能等。
同时在出舱活动飞行程序设计上,设计了具备在轨飞行支持出舱活动的程序平台,使飞船自动控制与航天员手动操作匹配、协调。航天员翟志刚在太空的首次行走,标志着我国舱外航天服和气闸舱技术成熟。
2008年9月27日,中国完成首次太空出舱,中国航天员翟志刚在太空挥舞国旗向世界人民挥手致意。出舱活动结束后,释放了伴飞卫星,绕轨道舱试验伴飞。飞船在轨期间,还成功进行了“天链一号”卫星数据中继试验。
飞船共飞行68小时27分钟,绕地飞行45圈,实现了真正的“太空行走”。中国人从此开启了漫步广阔宇宙空间的征程。神舟七号载人航天飞行标志着我国成为世界上第三个独立掌握空间出舱关键技术的国家。
神舟八号:空间实验室元年
2011年11月1日,神舟八号飞船被长征二号F遥八火箭成功送入初始轨道,准备与天宫一号目标飞行器实施交会对接。神舟八号无航天员参与。
在以往飞船的基础上,神舟八号飞船进行了较大的技术改进,全船所有的600多台套设备,一半以上发生了技术状态变化,增加了微波雷达、激光雷达、CCD敏感器等交会测量设备,以及主动式对接机构,具备自动和手动交会对接与分离功能。
为适应交会对接任务,飞船还增配了平移和反推发动机,对接机构采用导向板内翻式的异体同构周边式构型,对接后可形成0.8米的航天员转移通道。
神舟八号飞船电源帆板采用了新的太阳能电池片,推进舱增加了12台发电机,使发电能力提高了50%。飞船的停靠时长由57天提高到了180天。
为提高发射可靠性和飞船入轨精度,长征二号F遥八火箭对助推器、控制系统、故障检测处理系统等进行了改进,以确保飞船安全入轨,并能够在距离目标飞行器1万多千米之外,通过制导控制,使两个飞行器相对位置偏差不超过18厘米。2011年11月3日神舟八号根据地面指令,两次与天宫一号实验空间站完成刚性连接。
神舟八号飞船任务的圆满完成,标志着中国继前苏联、美国后,成为第三个独立掌握空间自动交会对接技术的国家,为后期空间站的建设打下了坚实基础。
神舟九号:进驻天宫
2012年6月16日,神舟九号载人飞船由长征二号F遥九火箭发射升空,进入预定轨道。飞行乘组由航天员景海鹏、刘旺、刘洋组成。刘洋作为我国首位女航天员进入太空。
神舟九号飞船与神舟八号飞船技术状态基本一致,为进一步提高安全性与可靠性,进行了部分技术状态改进。飞船轨道舱还增加了前舱门,航天员可以打开舱门进入天宫一号目标飞行器。
从2012年6月16日发射升空,到2012年6月29日返回着陆,飞船在轨飞行十余天,与天宫一号进行了两次交会对接。第一次为自动交会对接,第二次由航天员手动控制完成。虽然手动对接成功率比自动对接成功率要高,但对航天员的考验则更大,刘旺在景海鹏和刘洋的配合下首次完成手动交会对接。
手动对接成功后,神舟九号首次实现与天宫一号的空间连通,成为运行在太空中连在一起的两个大房间。航天员穿过神九前舱门,首次进入天宫一号,进行相关物品转移、工作和生活,并进行相关实验操作,驻留时间首次大于一周。
天宫一号内的二氧化碳净化装置、微生物控制装置等环境控制和生命保障等设备开机运转,为航天员创造了一个与地面一样的工作生活环境。
航天员从神舟九号迈向天宫一号目标飞行器的每一步,都充满着未知的喜悦,也意味着中国已彻底完成和验证空间对接技术,并为实现长期有人驻守的太空实验室提供了关键性的技术保障。
神舟十号:太空一课
神舟十号载人飞船于2013年6月11日由长征二号F遥十火箭发射升空,进入预定轨道。飞行乘组聂海胜、张晓光、王亚平3人。
神舟十号进行了载人天地往返运输系统的首次应用性飞行,所谓应用性飞行,是相对以验证技术为主要目的试验性飞行而言的。与神舟九号相比,神舟十号主要是从实验性向应用性的进一步验证,为以后进一步开展空间实验室研究和建造空间站奠定天地往返运输系统。
虽然神舟十号飞船还要继续进行与天宫一号的自动和手动空间交会对接,但是其重点转为对这些技术的验证和应用,并首次增加了飞船围绕目标飞行器天宫一号进行绕飞。这一实验的成功对建造空间站同样非常重要,因为空间站上可能有多个对接口,飞行器要从多个方向与它对接,这就需要对飞行器绕飞进行考核。神舟十号飞船与天宫一号组合体飞行12天,女航天员王亚平首次在天宫一号内进行太空授课,实现了天地连线。
太空空调和太空厨房也得到了进一步升级,完善了舱内生活垃圾处理,同时增加了食品种类,通过改进工艺提高了食品的感官接受性。此次任务还优化了航天员的工作程序和作息安排,增加了工作项目的时间余量。
神舟十号载人飞船任务的圆满成功为标志,中国载人航天工程全面进入了空间站工程建设阶段。
神舟十一号:超长驻留
2016年10月,神舟十一号载人飞船由长征二号F遥11运载火箭发射升空,并与天宫目标飞行器熟练对接。此次飞行乘组由景海鹏、陈冬组成。神舟十一号乘组在天宫二号内完成33天的中期驻留,实现了在轨生存时长的跨越式增长。
前有神舟十号飞船众多专利技术可借鉴,神舟十一号飞船在此基础上通过新配的宽波束中继通信终端,显著扩大了测控覆盖范围,提升了飞船姿态快速变化时的天地通信保障能力,从而提高了航天员的安全性和飞船的可靠性。
神舟十一号飞船舱内照明设备和交会对接照明设备采用了LED光源,当飞船进入地球阴影区时,航天员在舱内仍然可以正确判读仪表,手动操作各种开关。
飞船内部通过热控分系统和环控生保系统,采用流体换热技术进行温度控制,保持了内部环境恒温舒适。轨道舱及返回舱外表面,还喷涂了特殊设计的有机热控涂层,以提高航天员的安全系数。
此次返回舱也实现了“软着陆”,使用了全国首创特大型降落伞,降落伞系统可以将进入大气层的返回舱从高铁速度降到普通人慢跑的速度,同时加装的着陆缓冲系统也提升了航天员的乘坐舒适度。
另外,航天员还开展了由意念控制的脑机交互实验等40余项空间科学与应用技术、航天医学、在轨维修技术等方面的实(试)验项目,成功释放伴随卫星并对组合体进行了伴飞拍摄和近距离飞越观测。
神舟十二号:“空间站”时代
2021年6月17日,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空。
神舟十二号载人飞船入轨后,采用自主快速交会对接模式,对接于天和核心舱的前向端口,与天和核心舱、天舟二号货运飞船形成组合体。
航天员进驻核心舱,执行天地同步作息制度工作生活,进行了为期3个月的太空驻留,大于过去我国所有载人驻留时长之和,从而进一步验证了载人天地往返运输系统的功能和性能,全面验证了航天员长期驻留保障技术。
同时在轨验证了航天员与机械臂共同完成出舱活动及舱外操作的能力。在两次出舱行走中,航天员刘伯明、聂海胜分别利用机械臂抵达了出舱操作位点。
飞船还首次绕飞空间站,并实施与空间站的径向交会,神舟十二号载人飞船的交会能力得到加强,具有了更复杂的交会对接飞行模式,具备了与空间站进行前向、后向、径向对接口对接和分离的功能。
为保障飞船内部环境,针对空间站复杂构型和姿态带来的复杂外热流条件,研制团队对返回舱、推进发动机和贮箱等热控方案,以及船站并网供电方案进行了专项设计,提高了供电、热环境保障的能力。
为实现满足飞船长期停靠要求,研制团队对返回轨道重新进行了适应性设计,使载人飞船返回高度从固定值调整为相对范围。
从神舟五号搭载杨利伟实现载人天地往返,神舟六号实现多人多天天地往返,神舟七号实现航天员出舱,神舟八号到神舟十号突破无人交会对接和有人交会对接,神舟十一号实现航天员中期驻留,最终,神舟十二号集齐了以往的全部“技能点”,具备了冷静解决任何突发问题的能力。
神舟十三号:径向停靠
2021年10月16日零时23分,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,飞行乘组翟志刚、王亚平、叶光富。飞船于6时56分采用自主快速交会方式对接成功,首次径向停靠空间站。
而在神舟十二号发射之前,神舟十三号就已经就位,因此神舟十三号是从应急备份的状态转为发射状态,此后载人航天任务也将以此类推。神舟十三号载人飞船乘组将首次在轨驻留6个月,完成我国空间站的关键技术验证任务。
自北京时间2021年10月16日顺利进驻空间站组合体以来,神十三航天员已先后开展了货运飞船物资转移、空间站组合体管理、新上行舱外服启封和测试、在轨医学检查、失重防护锻炼、空间试(实)验等日常工作,进行了在轨紧急撤离、机械臂操作、医疗救护演练等在轨训练项目。
饮食起居方面,据介绍,航天员每晚10点左右熄灯休息,中午有两小时左右午休时间,这一次的太空餐,品类更加丰富。
神十三航天员们将在太空中利用遥操作技术,开展舱转位的辅助工作。他们将在太空中操作小机械臂,将与天和核心舱前向对接口对接的天舟二号货运飞船,从前向对接口卸下,转移至横向停泊口对接。中国空间站将实现核心舱、2艘货运飞船、1艘载人飞船共4个飞行器组合运行。
此次遥操作实验,也是为了2022年的“问天”、“梦天”两个实验舱与核心舱的对接打下坚实的技术和实践基础。届时,神舟十四号载人飞船乘组将开展同样的操作,将两个实验舱对接到天和核心舱的停泊口,最终完成空间站的建造工作。
从2003年到2021年,从神舟五号到神舟十三号,我们见证了中国共产党领导下的中国航天事业的日益强大,见证了“两弹一星”精神给中国航天事业注入的强大动力,见证了一代代中国航天人铸就的座座丰碑!
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