中国成功将航天员送入太空,成为太空领域新的超级力量。
中国第一艘载人飞船“神舟”五号,搭乘1名航天员杨利伟于今年10月15日上午9点整成功发射。这艘9米长的飞船配备了两对太阳能帆板和四台主引擎,设计搭载3人。这次载人航天飞行的成功,意味着中国成为继俄罗斯和美国之后,第三个将载人飞船送入太空的国家。
“神舟”五号载人飞船的发射地点,位于中国西北边陲戈壁滩上的酒泉卫星发射中心,它长9.2米,总重7790千克。今年10月15日上午9点整,中国通过发射“长征”2号F型火箭将“神舟5号”送入地球轨道。此前,4艘更早的“神舟”号飞船已经完成了地球轨道飞行。与这些无人飞船不同,“神舟”五号搭乘了1名年轻的中国军方航天员,成功完成了载人航天飞行,使中国成为第三个将人类送入太空的国家。
太空时代以来,尽管已经有来自36个国家的航天员进入过太空地球轨道,但他们乘坐的都是美国或俄罗斯的航天飞机。中国在自己的载人航天发展计划中,学习并采用了由俄罗斯和美国首先开发的一些技术。“神舟”五号的很多特征都为太空专家所熟悉。乍一看,它就像是比俄罗斯“联盟”号(Soyuz)飞船稍大的翻版。但是,中国航天局自行研制了其中一些关键系统,而且“神舟”五号在某些方面的技术要优于“联盟” 号。
“神舟”五号的首次载人飞行具有深远的外交意义。除了提高中国的国际威望之外,中国希望这项计划能促进本国航空航天、计算机和电子工业的进步。首次行动的成功,使中国将有可能在地球轨道建立自己的空间站。不出十年,中国在太空领域的作为可能远远超过俄罗斯和欧洲航天局。而且,如果中国成为继美国之后最重要的太空力量,那么,全新的“太空竞赛”也许就近在咫尺了。
“神舟”五号的秘密
中国的太空雄心要追溯到1970年,当时,长征号运载火箭将中国首颗人造卫星送入地球轨道。这颗直径1米的卫星在绕地球运行时,播放着爱国歌曲“东方红”。1990年代初期,江泽民主席批准了中国载人航天工程启动,这项决策引发了声势浩大的研制高潮,很多方面不亚于美国NASA在1960年代开展的“阿波罗”登月计划。在酒泉,这个中国3个导弹卫星发射中心之中最老、最大的发射中心,一座新的火箭组装大楼和发射台按时建成,并且已经于1999年首次完成了无人“神舟”号飞船的飞行。尽管监督计划实施的中国空间技术研究院,在诸如航天员的训练等很多方面采取保密措施,关中国媒体还是刊登了载人飞船的许多技术细节。
“神舟”号包括三个舱。航天员将呆在咖啡杯形状的返回舱中(按照NASA的说法,叫做返回舱)。这里有座椅(起飞时航天员可以水平躺在上面)、控制板等等。与返回舱前端相连的是筒型加压的轨道舱,这里为航天员提供额外的工作空间。返回舱后端是圆柱形的推进舱,火箭引擎和电力系统就安装在这里,它还配备了一对总面积为24平方米的太阳能帆板。
运载火箭的正式名称是“长征”二号F型火箭,还有一个富于诗意的名字叫“神箭”。它是 “长征”二号E型(由中国军用导弹发展而来的液体运载火箭)的升级,具有运载载人飞船的可靠性。与同系列运载较重负荷的其他运载火箭类似,它在原先4个主引擎的基础上,又增加了4个捆绑式火箭助推器。所有的火箭都使用液体四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂,而不是NASA航天飞机的主引擎所使用的液氢燃料,它虽然更有效但也更麻烦。“神箭”的发射推力为60.4万千克力,介于“联盟”号的标准助推器(41.1万千克力)和“土星”1B型运载火箭(74万千克力)之间,后者运载过几艘“阿波罗”航天飞机进入地球轨道。
“神舟”五号的飞行路径与前四艘无人飞船相同。在起飞之后,火箭朝东飞行,经过位于青岛(这里有新建的测控站)的中国海岸线,然后以最大5倍于重力的加速度飞越黄海。飞船一过日本九州岛南部,就联络上大型测控船,并很快达到大约每秒8公里的轨道速度。“神舟”五号轨道倾角大约为42度,相对于国际空间站的52度轨道倾角,更靠近赤道。
为返回地球,“神舟”首先要抛弃轨道舱。接着,推进舱将启动一台小型减速引擎,以便将载人飞船的速度降低到大约每秒200米。这时,地球重力可以将飞船拉到高层大气层,而空气阻力使它的速度进一步降低。由于预定着陆场位于酒泉卫星发射中心东部约500公里处的内蒙古四子王旗,飞船还在半个世界之外的南大西洋上空时,引擎就开始制动了。减速之后,轨道舱和返回舱分离,轨道舱在大气中焚毁,而返回舱底部配备防热大底,它可以抵挡返回大气层时的高温,保护航天员不受伤害。
“神舟“五号的着陆程序沿用了“联盟”号和“阿波罗”号飞船的模式。经过较大负加速度的减速之后,返回舱在低层大气中自由落下,在距离地面30公里高处张开漏斗形减速伞,接着打开更大的主降落伞,然后抛弃沉重的防热大底。通过触发返回舱底部的一组制动火箭,减缓它在大草原的落地撞击。着陆场守候在的搜索救援队立即奔向着陆点,接回航天员。
“联盟”号的翻版
第一艘测试用无人飞船“神舟”一号于1999年11月20日发射,在轨道中飞行了不到一天的 时间。在此后的三次飞行中(分别于2001年1月10日、2002年3月25日和2002年12月30日发射),每次飞船都在轨道上运行了一周时间,以便测试更多、更为精密的硬件设备。据报道,“神舟”二号还搭载了猴子、狗和兔子以测试飞船的生命支持系统。据称,“神舟”四号已经具备了载人能力,具有搭载3个人所需的全部装备。事实上,据报道,飞行员在返回舱内参加了倒数计秒,仅仅在起飞前数小时才离开飞船。
由于“神舟”在外观上与“联盟”号类似,许多观察家得出结论,认为中国的载人飞船是一架复制品,只不过做了少量改动。英国《简氏航空指南》( Jane's Space Directory)的编辑David Baker认为:“‘神舟’在相当程度上就是一艘‘联盟’号,可以说它是现货供应的。”但是,《中国航天计划:从概念到未来能力》的作者Brian Harvey批判了这种观点。在谈到低技术太空船和广泛模仿别国设计问题时,Harvey说,“对于中国的太空计划,存在很多误解。它很大程度上反映了西方传统偏见,认为中国不可能掌握这种技术。我认为,应该去看看这些年来中国实施他们计划的方式,缓慢、耐心、谨慎、有纪律性地推进,仔细挑选技术方案,他们的确借鉴了别国技术,但只是在很有限的范围内。”
大多数中立派专家都同意这种观点。有些报告表明,尽管中国曾经想购买一架功能齐全的“联盟”号飞船以供研究,但俄罗斯的开价太高,这项交易只得作罢。中国购买的航天飞船是精简版,缺少很多关键系统。另外,中国至少获得过一架在太空时代初期坠落在其境内的无人“联盟”系列飞船。
“神舟”五号的三舱设计是一种合理安排,这种设计40多年前由美国和苏联的研究小组独立开发的。“神舟”五号不像现在的“联盟”号,更像早期“联盟”号和“阿波罗”号的设计。它的返回舱与“联盟”有几分相似,其他舱则与俄罗斯和美国的设计完全不同。它的轨道舱有四台主引擎,而“阿波罗”号的轨道舱只有一台,“联盟”号有一台主引擎和一台备用引擎。而且,“神舟”的大型太阳能帆板产生的电能是俄罗斯系统的好几倍。另外,与“联盟”号不同的是,中国的轨道舱自带了太阳能帆板,并有独立的飞行控制系统。在返回舱将航天员送回地球之后,轨道舱仍然可以作为无人控制微型实验室,在太空独立运行。
中国完全仿制的一个例子是宇航服,在飞行期间万一座舱出现空气泄露,它可以保护航天员。3名航天员返回地球时,死于意外的座舱泄压事故,于是1972年俄罗斯采用了这种称作“Sokol”的救生服,它的设计更为复杂,可用于太空行走。中国需要具有类似功能的宇航服,因此,在获得“Sokol”的设计样本之后,他们进行了全盘仿制,从缝纫到色彩设计。
中国政府没有隐瞒这些技术引用。新华社2002年的某期《嘹望》杂志刊登了一篇关于中国空间计划的文章,其中写道:“中国和俄罗斯在1996年签署空间合作协议之后,两国在对接系统安装、试验太空船、飞行控制、维生系统,以及载人航天的其他领域展开了卓有成效的合作。俄罗斯空间技术的开发经验,对于中国具有非常重要的启迪意义。”
中国在提到对接系统时尤其坦诚。尽管多年来,俄罗斯和美国各自使用不同的对接系统来连接轨道中的太空船,“神舟”的照片显示,中国选择了俄罗斯的APAS-89系统。它有一个直径为80厘米的加压通道,四周布满了倾斜的金属瓣,能使两个采用相同设计的太空舱互相对接。APAS-89最初是为俄罗斯和平号空间站开发,后来用于对接NASA的航天飞机和国际空间站(ISS)。尽管中国的主要兴趣在于将太空船与自己的小型空间站对接,但是采用APAS-89系统意味着“神舟”号还可以与航天飞机和国际空间站进行对接。