航天追梦路上
——我们信心满满,我们斗志昂扬
2021-02-24杨伊静
◎ 本刊记者 杨伊静
东方红唱响神州
50 年前,一首熟悉的东方红乐曲响彻太空。中国成为继美、苏、法、日等国家之后第五个能制造和发射人造卫星的国家。从那时开始,中国的卫星事业开始起步,到如今,中国已初步形成了遥感、通信广播、气象、科学探测与技术实验、地球资源和导航定位等六大卫星系列。
1957 年秋,苏联发射世界上第一颗人造地球卫星成功,紧接着在1958 年初春,美国也发射了自己的第一颗人造地球卫星:这引起了全世界人民的关注。正是在这个时候,我国著名地球物理学家赵九章,向政府提出了研制中国人造地球卫星的建议。当时的毛泽东主席对这个建议很重视,并在中共八届二中全会上说:“我们也要搞人造卫星。”
中国卫星研制工作开始于20 世纪50 年代末期,是在基础工业比较薄弱、科技水平相对落后、国家财力有限的条件下发展起来的。为了使中国人造卫星早日上天,中国科学院组织我国著名科学家制定了一个分三步走的发展规划:第一步,实现卫星上天;第二步,研制回收型卫星;第三步,发射同步通信卫星。
1970 年4 月24 日,“东方红一号”卫星从中国西北酒泉卫星发射中心发射升空。卫星为近似球形的72 面体,质量173 千克,直径约1 米、采用自旋姿态稳定方式,转速为120 转/分,外壳表面由按温度控制要求经过处理的铝合金为材料,球状的主体上共有四条2 米多长的鞭状超短波天线,底部有连接运载火箭用的分离环。卫星升空后的飞行轨道为近地点439 公里、远地点2384 公里、轨道平面和地球赤道平面为倾角68.5度的近地椭圆轨道,运行地球一圈周期为114 分钟,“东方红一号”卫星除了装有试验仪器外,同时还以20.009兆赫的频率发射《东方红》音乐。“东方红一号”卫星肩负的主要任务是进行卫星技术试验、探测电离层和大气层密度。设计工作寿命20 天(实际工作寿命28 天),期间把遥测参数和各种太空探测资料传回地面,至同年5 月14 日停止发射信号。
孙家栋是这颗卫星的总体设计负责人,科研人员面对的最大挑战就是用最简陋的设备实现中国第一个太空使命。为了让卫星“看得见”,科研人员在运载火箭的第三级上增加了一个观测球,涂抹了反光材料,可以大面积反射太阳光。很多人都会记得东方红一号卫星升空时播放的这段熟悉的旋律,而我们听到的旋律是通过短波发射系统传递到地面接收站并广播至全国。
20 世纪70 年代初,中国第一颗人造地球卫星东方红一号上天之后,开始了东方红二号、东方红二号甲、东方红三号等多颗通信卫星的研制工作。
进入80 年代后,中国的空间技术取得了长足的发展,具备了返回式卫星、气象卫星、资源卫星、通信卫星等各种应用卫星的研制和发射能力。
特别是1975 年,中国成功地发射并回收了第一颗返回式卫星,使中国成为世界上继美国和前苏联之后第三个掌握了卫星回收技术的国家,这为中国开展载人航天技术的研究打下了坚实的基础。
载人航天工程启动
1992 年,中央正式批准了载人航天工程,并命名为“921 工程”,同时确定了我国发展载人航天“三步走”的战略:第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验。第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。第三步,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。中国载人航天事业由此踏上征程。
1992 年9 月21 日,中央政治局常委会扩大会议批准中国载人航天工程开始实施。从此,我国航天史上迄今为止规模最大、系统组成最复杂、技术难度和安全可靠性最高的国家重点项目正式启动。
由于中央专委批准载人航天工程的日期是1992 年1 月,中共中央政治局常委会扩大会议批准日期又是当年的9 月21 日,所以中国载人航天工程被命名为“921工程”。早在20 世纪六七十年代,我国就曾对实施载人航天工程进行过论证,提出过“曙光号”载人飞船的方案,后被搁置。1986 年,我国改革开放总设计师邓小平在著名科学家王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允联合提出的《关于跟踪研究外国战略性高技术发展的建议》上做出“此事宜速作出决断,不宜拖延”的重要批示,“863 计划”由此诞生。该计划的实施,使我国载人航天相关技术正式列入了国家重点发展计划。1987 年2 月,以屠善澄为首席科学家的“863”航天领域专家委员会在京成立,并对航天领域未来高技术尤其是载人航天发展技术途径重新进行论证。
1990 年12 月,当时的航空航天工业部成立了载人航天领导小组,由任新民担任首席顾问。1991 年1 月7日,由19 名专家组成的载人航天联合论证组成立,由钱振业具体负责。经过3 个月的论证,载人航天联合论证组完成了《载人航天工程实施方案》。随后,航空航天工业部讨论了该方案,并明确:载人航天由飞船起步,发射飞船的运载火箭以长征二号E 火箭为基础进行改进。
1991 年初,多位中央领导在航空航天工业部呈报的《航空航天重大情况(5)》上作出批示,并决定召开中央专委会专门讨论载人航天问题。经过多次讨论后,中央专委终于在1992 年8 月召开的第七次会议上通过了航空航天工业部和国防科工委联合提交的《载人飞船技术经济可行性论证报告》,随后又向党中央、国务院、中央军委呈上了《关于开展我国载人飞船工程研制的请示》,并于1992 年9 月21 日获得批准。“921 工程”立项以后,各个系统的工作都开展起来。按照规划,“921 工程”包括载人飞船系统、航天员系统、空间应用系统、运载火箭系统、陆地发射系统、测控通信系统和返回着陆系统七大系统。
1999 年11 月20 日,第一艘试验飞船“神舟一号”在酒泉卫星发射中心发射升空,21 小时后,飞船成功着陆,中国载人航天工程首飞取得圆满成功。随后,相继发射了“神舟二号”“神舟三号”“神舟四号”三艘飞船,飞船的各项性能得到不断完善,为载人航天飞行奠定了坚实的基础。
神舟飞天耀东方
2003年10月15日,我国第一艘载人飞船“神舟五号”发射成功,中国人几千年的飞天梦想终成现实。中国成为继苏联和美国之后世界上第三个将人类送入太空的国家,由此拉开了中国人探索太空的序幕。中国载人航天工程通过一次次任务的成功不断实现新的突破和超越。工程自立项实施以来,先后突破掌握天地往返、空间出舱、交会对接、航天员中期驻留、推进剂在轨补加等核心关键技术,成功组织实施15 次飞行任务,11 名(14 人次)航天员飞上太空并安全返回,取得了举世瞩目的辉煌成就,充分彰显了伟大的中国道路、中国精神和中国力量。
现代宇宙航行学的奠基人、航天学和火箭理论的奠基人康斯坦丁•齐奥尔科夫斯基曾说:“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”我国古代就有嫦娥奔月的美丽传说、夸父逐日的动人神话、牛郎织女的凄美故事,以及敦煌壁画中千姿百态的飞天图景,可见飞天梦一直在华夏民族的血液里,激励有志之士去实现。
2003 年10 月15 日,“神舟五号”载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空,飞船载着中国飞天第一人—杨利伟在太空遨游14 圈后,安全着陆于内蒙古自治区四子王旗。首次载人航天飞行的圆满成功,初步实现了我国载人航天战略三步走的第一个目标,是我国航天发展史上一座新的里程碑,标志着我国已经成为世界上独立自主地完整掌握载人航天技术的国家之一。中共中央、国务院、中央军委贺电:“这是中华民族在攀登世界科技高峰征程上完成的一个伟大壮举。全世界为之瞩目,全国各族人民为之自豪。”新华时评称:“这标志着中国人民在攀登世界科技高峰的征程上又迈出具有重大历史意义的一步”。2003 年11 月20 日,12 名航天科研和管理专家获“载人航天功臣”荣誉称号。我国首位航天员杨利伟被授予“航天英雄”称号。
航天事业不断突破
2005 年10 月12 日,费俊龙、聂海胜两名航天员驾乘“神舟六号”在酒泉卫星发射中心冲破云霄。飞船在太空中飞行了115 小时32 分钟,成功绕地球77 圈后安全返回,“多人多天”成功巡天,圆满实现了工程第一步任务目标。
2008 年9 月25 日,翟志刚、刘伯明和景海鹏三名航天员驾乘“神舟七号”飞船冲破夜空的寂静,一飞冲天。27 日,航天员翟志刚打开飞船轨道舱舱门,迈出中国人漫步太空的第一步,他挥舞国旗,在太空中向世界问好!此举使我国成为世界上第三个独立掌握空间出舱活动关键技术的国家。
2011 年9 月29 日,我国“天宫一号”空间目标飞行器成功发射。2011 年11 月3 日凌晨,经过捕获、缓冲、拉近、锁紧四个步骤,“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实现刚性连接,形成组合体,我国首次空间交会对接试验获得成功,成为世界上第三个自主掌握空间交会对接技术的国家。
2012 年6 月,“天宫一号”和“神舟九号”先后通过自动控制和手动控制两次对接成功,航天员景海鹏、刘旺,以及中国首飞女航天员刘洋入驻“天宫一号”。2013 年6 月,“神舟十号”航天员聂海胜、张晓光和王亚平在成功完成交会对接后进入“天宫一号”。20 日,航天员王亚平进行了中国首次太空授课,6000 万名中小学生通过电视转播同步收看,产生了巨大的社会反响。
2016 年6 月25 日,“长征七号”一飞冲天,完成新一代中型运载火箭和海南文昌新型滨海发射场的首秀之战。2016 年9 月15 日,“天宫二号”空间实验室在“长征二号”F T2 火箭的托举下飞入太空,这是中国第一个真正意义上的太空实验室,安排开展了地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和实(试)验,应用载荷数量大幅增加,领域进一步拓展,载人航天事业进入了应用发展的新阶段。2016 年10 月17 日,“神舟十一号”飞船载着航天员景海鹏、陈冬搭乘“长征二号”F 遥十一火箭冲入太空。19 日凌晨,“神舟十一号”与“天宫二号”空间实验室交会对接。组合体飞行期间,相继开展了一系列体现国际科学前沿和高新技术发展方向的空间科学与应用任务。“神舟十一号”载人飞船在轨飞行33天,是我国迄今为止持续时间最长的载人飞行。33 天,简单的数字背后凝聚的是无数载人航天追梦人的心血和汗水,铺就着华夏独有的登天云梯。
2017 年4 月20 日,我国第一艘货运飞船“天舟一号”出征太空,验证了货物补给、推进剂在轨补加等一系列关键技术,“天舟”货运飞船与“长征七号”运载火箭组成的空间站货物运输系统,使得我国空间站建设具备了基本条件。至此,空间实验室阶段任务完美收官!
中国航天跨越式发展
2020 年10 月9 日23 时,在我国首次火星探测任务飞行控制团队控制下,天问一号探测器主发动机点火工作480 余秒,顺利完成深空机动。
在航天专业术语中,为了减少飞行偏差,使探测器沿着正确的轨道飞行而进行的变轨控制称为修正。天问一号在奔赴火星远达数亿公里的长途飞行中,飞行轨迹难免发生微小误差,需要对其进行精确修正。此前它已经进行过两次轨道修正。而改变当前轨道,使探测器进入另一条轨道而进行的变轨控制称为机动。这次轨道机动是在距离地球约2940 万公里的深空实施。,天问一号这次轨道调整是本次火星探测任务到目前为止控制量最大的一次。
2020 年11 月6 日11 时19 分,我国在太原卫星发射中心用长征六号运载火箭,此次火箭发射任务成功将13 颗卫星送入预定轨道。此次发射的13 颗卫星中其中有10 颗卫星为阿根廷Satel logic 公司研制的NewSat卫星,其他另外三颗卫星分别是搭载我国一颗太原号科普卫星(八一03 星)、另一颗天雁05 卫星以及一颗北航空事卫星一号卫星。
2020 年11 月24 日凌晨4 时30 分,长征五号遥五运载火箭成功在中国文昌航天发射场发射探月工程嫦娥五号探测器,火箭飞行约2200 秒后,顺利将探测器送入预定轨道,开启我国首次地外天体采样返回任务。
历史上人类采集过9 次月壤,其中美国6 次,前苏联3 次。其中,苏联月球16 号、月球20 号和月球24号3 个无人月球探测器进行了3 次月球采样返回任务,带回的月球土壤样品仅约330 克,而时隔44 年,我国仅嫦娥五号1 个探测器就计划带回2 千克月球样品,堪称是我国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务之一。嫦娥五号成功发射有望实现五项“我国首次”,分别是:地外天体的采样与封装;地外天体的起飞;月球轨道交会对接;携带样品高速地球再入;样品的存储、分析和研究。2020 年12 月17 日1 时59 分,嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗成功着陆,标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。
2020 年12 月22 日12 时37 分,我国自主研制的新型中型运载火箭长征八号首次飞行试验,在中国文昌航天发射场顺利实施,火箭飞行正常,试验取得圆满成功。
长征八号运载火箭充分继承长征五号、长征七号运载火箭技术成果,采用无毒无污染推进剂,芯一级直径3.35 米,芯二级直径3 米,整流罩直径4.2 米,捆绑2 枚直径2.25 米助推器,全长约50.3 米,起飞质量约356 吨,700 公里太阳同步轨道运载能力不小于4.5 吨。长征八号运载火箭填补了我国太阳同步轨道3 吨至4.5吨运载能力空白,对加速推进运载火箭升级换代具有重要意义,将与长征五号、长征六号、长征七号等无毒无污染运载火箭,构成运载能力大、中、小布局合理的新一代运载火箭型谱。
长征八号运载火箭首飞搭载的5 颗试验性卫星准确进入预定轨道,相关卫星载荷将对微波成像等技术进行在轨验证,开展空间科学以及遥感、通信技术试验与应用。
当前,中国载人航天工程已经全面转入空间站建设任务准备阶段。2021 年与2022 年,我国载人航天工程预计将实施包括空间站核心舱、实验舱、载人飞船和货运飞船在内的11 次发射任务。从第一颗人造卫星东方红一号到今天,神舟号、嫦娥号、空间站、天问系列、长征系列运载火箭、北斗导航系统、通信卫星等在中国航天史上书写了可歌可泣的壮丽诗篇,承载着无数航天科技工作者的初心使命,沐浴新时代发展的春风,中国航天事业将不断发展壮大,中国人探索太空的脚步会迈得更大、更远。星河浩瀚,我们信心满满,我们斗志昂扬!
(本文综合中国航天网、中国科普网、人民网、科技日报等报道内容)