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第24章 重大发明与发现(11)

在“长征三号”研制成功后,我国又着手研制“长征四号”。在攻克了一系列技术难关之后,1988年9月7日和1990年9月3日,“长征四号”两次发射我国太阳同步轨道“风云一号”气象卫星均获圆满成功。“长征四号”全长41.9米,最大直径3.35米,起飞质量249吨,起飞推力300吨,具有性能优良、结构可靠、成本低廉等特点,由于它配有两种不同直径的卫星整流罩,既可适应不同尺寸的有效载荷的发射需要,也可一箭多星发射,特别是为发射太阳同步轨道卫星和极轨卫星创造了有利条件,从而使我国继“长征三号”之后,又增添了一种具有发射多轨道卫星能力的运载工具。

目前,我国的火箭最大运载能力只有10吨,不仅无法将体积更大、重量更重的空间实验室发射升空,也满足不了空间实验室在运行期间所需大量物资的运输要求。为此,我国的航天工作者们正在研制新一代重型运载火箭系列——“长征五号”,这是一种无毒无污染的高性能火箭,它有4个助推器,身高59.5米,起飞重量为643吨,起飞推力为833.8吨。在“长征五号”重型运载火箭问世后,我国将具备25吨的近地轨道运载能力和12吨的地球同步轨道运载能力,可发射20吨级长期有人照料的空间站、大型太空望远镜、返回式月球探测器、深空探测器和超重型应用卫星,这必将大大推动我国空间应用产业、载人航天技术和天文科学的发展,进一步提高我国在国际航天发射市场上的竞争能力。

2009年,我国“长征”火箭家族新成员——“长征六号”运载火箭的研制工作也已正式启动。这是一种无毒无污染的新一代运载火箭,有许多新技术是在中国国内首次使用,研制难度很大,预计“长征六号”首发火箭将于2013年出厂。

“亚洲一号”升空记

1986年1月,美国“挑战者号”航天飞机失事。这一重大挫折,使得原计划由航天飞机发射的部分商用通信卫星业务,转而求助于一次性使用的运载火箭。而恰恰就在这个时候,美国的主要运载火箭和欧洲空间局的“阿丽亚娜”火箭又接连出事,使国际商业卫星一时出现排队等待发射的局面,这为中国进入国际市场提供了难得的良机。1988年,香港亚洲卫星公司购买的亚洲一号卫星准备让中国的长征三号火箭将其送入太空。

亚洲一号卫星的前身是美国休斯飞机公司为美国一家通信公司设计制造的地球静止轨道通信卫星。卫星呈圆柱体,直径2.2米,高6.5米,重1.25吨。1984年2月,美国“挑战者号”航天飞机携带该卫星进入太空。这颗卫星在脱离航天飞机后,卫星上的近地点发动机没有按预定计划点火,因而均未能进入预定轨道,卫星发射失败。所幸的是,地面跟踪站监测到并计算出了卫星的具体位置,同时发现卫星的状况良好。休斯飞机公司和美国宇航局紧急探讨了回收卫星的可行性,双方一致认为回收这颗卫星是可行的。承保卫星发射的保险商支付了卫星发射失败的保险费之后,拥有了这颗卫星的所有权。在核算了相关费用后,保险商也认为回收这颗卫星在经济上是划算的。于是,保险公司委托休斯飞机公司和美国宇航局共同完成卫星回收任务。1984年11月8日,另一架名为“发现号”的航天飞机发射进入太空,用机械手将这颗卫星抓回货舱。11月16日,“发现号”航天飞机安全返回地面。回收的卫星被运送到休斯公司,有卫星技术专家组作了彻底检查。1985年4月,专家组向保险商提交了一份关于翻新检修及重新发射的建议书。

1988年2月24日,亚洲卫星有限公司在香港成立。亚洲卫星公司决定从保险商手中购买这颗卫星,并将其重新命名为“亚洲一号卫星”。卫星的有关技术参数也根据覆盖亚洲地区的要求做了重新调整和更新。

1989年初,亚洲卫星公司与中国长城工业公司就“亚洲一号卫星发射服务合同”达成一致,1989年1月23日,双方在北京人民大会堂举行了隆重的合同签字仪式。1990年2月12日,亚洲一号卫星从美国洛杉矶由包机空运到中国四川省西昌卫星发射中心。

1990年4月7日,分别从北京和香港出发的两架飞机直飞西昌,来自中国各部门的领导和用户代表、保险公司、设备商及媒体代表等集聚西昌卫星发射中心,共同观摩及见证亚洲一号卫星发射的历史时刻。由于气象原因,当晚的两个发射窗口均未能满足发射条件。就在第三个发射窗口,也就是最后一个发射窗口出现后,天空放晴,指挥大厅里传出倒计时的声音,北京时间21时30分,“长征三号”运载火箭成功地发射了“亚洲一号”卫星。火箭发射升空后,一、二级火箭先后脱落成功,三级火箭相继两次点火,载着“亚洲一号”卫星在太空飞行。三级火箭工作16分钟以后,星箭分离,卫星进入近地点距地面200公里、远地点距地面36000多公里的大椭圆轨道,从而成功地把我国首次承揽发射的第一颗外国卫星送上了太空。

“亚洲一号”的成功发射标志着我国已正式进入国际航天发射市场。截至2007年,我国共进行了24次国际商务卫星发射服务,成功地将美、法等国制造的28颗卫星送入太空。

亚洲一号卫星进入轨道以后,揭开了亚洲地区卫星通信历史的新篇章。它为在北京举行的第11届亚运会提供了卫星电视转播服务,我国的广播电视行业自此进入了卫星电视时代。2003年4月,亚洲一号卫星在让位于性能更加优异的亚洲四号卫星后光荣退役。

“神舟”问天

1992年,我国载人航天工程正式立项。航天科技人员仅仅用了7年时间就攻克了三大技术难题——研制大推力火箭、安全返回技术和太空飞行生命保障系统。1999年,验证这一成果的时刻到来了。

1999年11月20日凌晨,在酒泉卫星发射中心新建的载人航天发射场上,高达100多米的发射塔架各层平台陆续打开,露出了运载火箭和试验飞船的雄姿。长征二号F运载火箭昂首挺立,顶部安装着我国自行研制的第一艘试验飞船——“神舟”飞船。

6时30分,随着“点火”口令的下达,运载火箭喷出一团红色烈焰,托举着试验飞船,像一条巨型火龙,呼啸着向太空飞去。飞行约10分钟后,飞船与运载火箭成功分离,准确进入预定轨道。这是长征系列运载火箭的第59次飞行,它为我国本世纪的航天发射史册增添了新的一页。

在北京航天指挥控制中心,上百台终端微机的显示屏上跳动着令人眼花缭乱的数字;四个大屏幕显示着试验飞船进入太空的运行状态曲线,三维动画把一组组数字变成形象逼真的图像投影于巨幅屏幕上……“神舟”号升空之后,一场探索太空奥秘的科学试验,在距发射场千里之遥的北京航天指挥控制中心展开了。20日6时30分07秒,就在试验飞船进入苍穹的瞬间,描绘着我国西北地区版图和理论弹道曲线的大屏幕上开始出现一个小小的亮点,标示着船箭实际飞行的曲线与理论运行弧线相吻合,开始向前延伸……来自地面测控站和远望号测量船的测控数据,则源源不断地会聚到指挥控制中心。上百名技术人员目不转睛地监视着荧屏上的一行行流动的数字,飞速敲击着微机键盘。工程技术人员沉稳地按下了发令键,向飞船发出了入轨指令。轨道专家组综合技术人员的计算结果,确定了轨道选优,表明飞船已经进入预定轨道,指控大厅里爆发出一阵阵热烈的掌声。

当地时间11月20日18时,当围绕地球运行了14圈的“神舟”号试验飞船飞临南大西洋海域上空时,在南大西洋海域待命的远望三号航天测量船及时准确地向飞船发出了返回指令。随后,飞船建立返回姿态,制动发动机点火,飞船从宇宙空间开始返回。与此同时,布阵在太平洋上的远望一号、远望二号以及在印度洋上的远望四号船已先后完成了各自担负的测控任务。这时海况突然发生变化,海面上翻腾起高达3米的涌浪,船舷两侧飞溅起高高的浪花。远望三号按任务要求的航线劈波斩浪,昂首前行。

18时48分,广播里传来了北京指挥中心指挥调度员下达的“一分钟准备”的指挥口令。船舶顶部巨大的雷达跟踪测量天线徐徐转动,牢牢指向了“神舟”号试验飞船将要飞出地平的方向。

当北京指挥中心下达的“调姿开始”的调度口令传到船上统一测控系统机房时,显示屏上一串串数字符号在不断跳动,打印机发出有节奏的轻响,有关飞船调姿态、轨道舱分离和返回制动的一系列遥控指令已经顺利地送上了飞船。

18时58分,远望三号船圆满完成了“神舟”号试验飞船最后一个圈次的跟踪测控任务。19时41分,当最后一抹晚霞从西方消失的时候,已是北京时间21日凌晨的3时41分,一直在等候飞船着陆的人们,终于盼来了北京指挥中心发布的飞船成功着陆的消息。船上骤然响起的掌声与欢呼声,伴随着阵阵波涛,在大西洋的上空久久回荡。

北京时间21日凌晨3时多,“神舟”号飞船从无际苍穹犹如被驯服的烈马,脱离原先的轨道、按照航天专家的意愿,向着它的归宿——内蒙古中部地区降落。此刻,内蒙古中部的飞船预定着陆场区,各种测量设备翘首以待,技术人员时刻准备捕获“巡天使者”。“各号注意,飞船进入黑障区。”听到这一口令时,着陆场区所有人的心都缩紧了。此刻,飞船已划过太空,进入距地面只有80公里的大气层,正以每秒约7.5公里的惊人速度与大气层剧烈摩擦,下降至40多公里高度时,船体外部产生等离子壳,形成电磁屏蔽,致使地面与飞船通信暂时中断。

“回收一号发现目标”,前置雷达站的报告打破了片刻的沉默,这表明雷达捕捉到了“神舟”号。“神舟”号在下降,“神舟”号穿过黑障区,回收部队在行动,雷达不停地跟踪着,3架直升机在落区上空盘旋。当“神舟”号距地面还有30公里时,操作员果断地向它发出了打开电源开头的指令。喜讯接踵而来——“减速伞分离”,“主伞全开”。3架直升机根据信标信号飞去。“神舟”号距地面越来越近,在约有1.5米的一刹那,只见船载着陆缓冲发动机同时喷出的烈焰,划破夜空,染红了草原,满载着一系列科学试验数据飞船,稳稳地落在了大地上。至此,我国第一艘试验飞船——“神舟”号,从发射升空到返回地面,共遨游太空21个小时,获得圆满成功。

作为我国航天史上的又一里程碑,“神舟”试验飞船的成功发射与回收,标志着我国载人航天技术获得了新的重大突破。此后的3年里,“神舟”一号至四号无人飞船试验飞行连续获得成功。发射、返回、测控、环境控制……一项项关键技术陆续突破,为我国实施载人航天打下了坚实的基础。不久,“神舟”五号的成功发射为中国载人航天一期工程画上了一个完美的句号。

神舟飞船自问世以来一直在改进:“神舟”一号是实验型飞船,没有搭载其他设备;“神舟”二号是第一艘正样飞船,各种技术状态与载人时基本一样;“神舟”三号增加了部分载人所需设备和保证航天员安全的逃逸救生功能;“神舟”四号在设备配备和技术上已经达到了可以载人的程度;“神舟”五号是我国第一艘载人飞船。

中国宇航员的诞生

宇航员是指以太空飞行为职业或进行过太空飞行的人。选拔和训练宇航员是一个国家可以独立自主实施载人航天的重要标志之一。我国的载人飞船工程由七大系统组成,其中宇航员系统的任务便是选拔和训练宇航员。

世界上现在只有美国、俄罗斯和我国三个国家能够独立完成宇航员的训练。美国和俄罗斯的宇航员一般是从具有航空飞行经验的试飞员和优秀的空军歼击机飞行员中挑选出来的。这是因为优秀的飞行员熟悉航空飞行技术和理论,具备了学习航天飞行和航天技术的良好基础,特别是飞行员具有很好的身体素质和心理素质,具有在各种紧急情况下冷静果断处理问题的快速反应能力和应变能力。我国的宇航员也是从空军飞行员中选拔出来的。

1995年10月,我国的预备宇航员选拔领导小组从符合基本条件的空军飞行员中进行宇航员初选。这些基本条件包括:有坚定的意志、献身精神和良好的相容性,身高160~172厘米,体重55~70公斤,年龄25~35岁,歼击机、强击机飞行员,累计飞行600小时以上,大专以上学历,飞行成绩优良,无等级事故,无烟酒瘾,最近3年体检均为甲类。首先,根据档案筛选出1506名符合上述基本条件的飞行员。之后,精选出其中的800余人进行系统体检,最终确定60人到北京进行住院临床复查和特殊功能检查,最后只有20人过了这一关。之后,又对这20人进行家庭医学查访和直系亲属体检,也全部合格。由于受到预备宇航员的名额限制,还须从这20人中好中选优。经过专家们反复研究和挑选,其中12人成为了预备宇航员。此前,为了学习和借鉴俄罗斯宇航员训练的经验,我国曾派两人赴俄罗斯加加林航天中心进行培训。这两人回国后,也加入了预备宇航员队伍。至此,由14名队员组成的中国第一支宇航员队伍登上了历史舞台。

北京航天医学工程研究所专门成立了两个研究室:宇航员选拔训练研究室,负责制定宇航员训练大纲、训练方案和编写训练教材,对宇航员进行训练指导和飞行操作指导;宇航员医学监督和保障研究室,负责宇航员从训练、生活到航天飞行期间,全过程的健康维护、检查、鉴定和治疗。

要完成从飞行员到宇航员的转变,是需要经过千锤百炼的。宇航员的训练项目和内容很多,包括基础理论训练、体质训练、心理训练、航天环境耐力和适应性训练、专业技术训练、飞行程序与任务模拟训练、救生与生存训练等七大项目,每一大项里面又包括多项甚至几十项具体项目的训练。14名宇航员虽然都有大专以上学历,但经历过长期的飞行员生活,重新坐下来学习并不是一件轻松的事,加之许多课程非常陌生,困难可想而知。宇航员白天上课,晚上做作业,课余时间也抓紧学习,就是外出疗养也不忘背英语单词。就这样,基础理论学习考试结束后,14名宇航员门门课程都达到良好以上。

飞行员的身体素质都很过硬,但宇航员对体重、耐力、速度、灵活性、柔韧性、肌力等方面有着更高的标准和要求。他们按照训练大纲要求,坚持每周3次、每次2小时的体质训练从不间断。为了控制体重,不少宇航员坚持每天跑5000米。

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