中国载人航天七大系统

风清扬斈 14年前 (2006-05-15) 网络资料 6898 0

载人航天发射场的基本任务是,为运载火箭、飞船、有效载荷提供满足技术要求的转载、总装、测试及运输设施;为航天员提供发射前的生活、医监、医保和训练设施;为载人飞船发射提供全套地面设施;组织、指挥、实施载人飞船的测试、发射及飞行上升段的指挥、调度、监控、显示和通信;组织、指挥、实施待发段和上升段的应急救生;完成运载火箭上升段的跟踪测量和安全控制;为航天指挥控制中心提供有关参数和图像;提供载人航天发射区的后勤服务保障。

神舟发射场——酒泉卫星发射基地




酒泉卫星发射基地

东风公园



发射塔架

神舟飞船的发射场位于酒泉卫星发射基地,载人航天发射场是在酒泉卫星发射基地的基础上建成的。在不到5年的时间里,新建了具有两个测试工位的垂直总装测试厂房、发射塔架、指挥控制中心、加注系统等具有国际先进水平的现代化基础发射设施。测试厂房是一座相当于38层楼高、中间没有任何楼板拉通的巨型建筑,堪称中国乃至亚洲建筑史上的奇迹。发射塔上设置有与运载火箭逃逸救生系统相对应的逃逸救生滑道装置,能够保证航天员在事故状态下紧急撤离。酒泉卫星发射基地位于酒泉市东北210公里处的巴丹吉林沙漠深处,是中国建设最早,规模最大的卫星发射中心,也是各种型号运载火箭和探空气象火箭的综合发射场,拥有完整、可靠的发射设施,能发射较大倾角的中、低轨道卫星。

  中心自1958年创建以来,曾为中国航天事业的发展创造过骄人的九个第一;1970年4月21日,中国的第一颗人造地球卫星在这里升起;1975年11月26日,第一颗返回式人造地球卫星在这里升空;1980年5月18日,第一枚远程运载火箭在这里飞向太平洋预定领空;1981年9月20日,第一次用一枚火箭将三颗卫星送上太空……至今,酒泉卫星发射中心已成功地发射了21颗科学试验卫星,其中,这里发射的8颗可收回卫星,成功率达100%。为中国著名的三大卫星发射基地之一。

  酒泉卫星发射中心容易让人误会为其在甘肃酒泉,实际上,它并不在甘肃,而是位于内蒙古自治区境内,距酒泉还有270多公里。只不过因为酒泉是距它最近的城市,故而得名。尽管它位于戈壁深处,但城内却草木葱茏,清冽的黑水河缓缓从城边绕过。城内“飞天宾馆”、“神舟宾馆”,甚至做成了火箭托举“神舟”飞向太空造型的路灯,这里的一切都鲜明地体现着这座塞外小城的个性。大型的现代化超市,ATM提款机,以及天南地北的风味小吃,这里分明就是一个世外桃源。1999年11月20日,“神舟”号试验飞船从这里发射升空,拉开了中国载人航天工程的幕布。此后,“神舟”二号、“神舟”三号、“神舟”四号、“神舟”五号飞船相继从这里成功进入太空预定轨道。




  1960年9月10日首次使用国产燃料成功发射第一枚苏制近地导弹

  1960年11月5日首次成功发射我国自行研制的第一枚地对地导弹

  1970年4月24日首次成功发射我国自行研制的第一颗人造地球卫星"东方红1号",东方红乐曲响彻天霄。

  1975年11月26日首次成功发射我国第一颗返回式卫星

  1980年5月18日首次成功地向太平洋发射远程运载火箭

  1981年9月20日首次成功地用一枚火箭发射三颗科学实验卫星,实现了"一箭三星"技术

  1985年10月21日成功发射我国第一颗国土资源普查卫星

  1987年8月5日首次成功地为国外提供卫星搭载服务

  1999年11月20日成功发射了我国第一艘宇宙飞船"神舟一号"

  2001年1月10日成功发射了"神舟二号"宇宙飞船

  2002年3月25日成功发射了"神舟三号"宇宙飞船

  2002年12月30日成功发射了"神舟四号"宇宙飞船

  2003年10月15日成功发射了"神舟五号"载人宇宙飞船

西昌卫星发射中心



西昌卫星发射中心(XSLC),隶属于中国人民解放军总装备部,是我国目前对外开放中规模最大、设备技术最先进、承揽外星发射任务最多、具备发射多型号卫星能力的新型航天器发射场。 西昌发射中心,座落在西昌城北60公里的峡谷中。卫星发射测试,指挥控制,跟踪测量,通信,气象,勤务保障六大系统的相应场区,都分散在峡谷之中的不同区域。76米高的发射塔架和300多米高的避雷塔,巍峨的耸立于峡谷的底端。这里是一个三面环山,向东南开口的半封闭小盆地,面积约2平方公里。塔架由11层工作平台和相对应 的电缆提杆组成,同时对星箭进行吊装对接,加注燃料和垂直测试。在点火的那一瞬间,平台自动旋转星箭分离,固定火箭的螺拴也随即启爆,火箭喷出熊熊烈焰拔地而起。发射塔架两侧的山体内,是与场区相匹配的指挥,测试,控制以及供应水,电,气的设施。进入火箭发射的最后半小时程序后,地面人员就全部转入山体内。技术厂区,位于发射场区不远的山坳里。一幢幢乳白色的高大建筑隐没于绿树深处,是卫星发进行装配,加注,测试及火箭水平测试的地方,也是国内目前最先进,最优越的厂房,如今技术厂区已对外开放,人们不仅可以看到特殊的内部结构,还可以看到一枚专供参观的“长征三号”运载火箭的研制成功,特别是掌握氢氧发动机失重的情况下二次点火的技术,标志着我国运载火箭技术已跨入世界先进行列。指挥控制大厅,是发射中心的“神经中枢”,位于距发射声几公里以外的山湾里。这里集中了我国航天技术水平的各种先进仪器,是最具神秘色彩的电脑王码电脑王国。大厅最引人注目的是正前方一面20余平方米的的彩色电视屏幕,旁边还有许多状态显示板组成的长18米,宽6米的显视大屏。大厅内还分布着总指挥台,各种控制台,记录仪和显示器。科技人员和贵宾们可以通过电视屏幕和各种显示仪器,清晰地看到炎箭从发射架上起飞到飞到一级火箭脱落的实况。,指挥者也是通过电脑群送来的各种参数,图象进行监视,判断,从而运筹帷幄,战胜太空的。指挥大厅的四周边大大小小的电脑房,各色显示灯不停地闪着神秘的眼睛,伴随着电脑的嗡嗡声,将火箭起飞后的各种信息迅速处理传输到各跟量站和设在北京的总指挥所。1984年12月24日,我国第一次对外公开卫星发射全过程,20个国家和地区的政府官员,技术团体,记者在这里观看了卫星发射实况。世界上的一些著名航天专家和政府首脑,也相继来此参观访问,他们对这里的先进技术和先进设备赞叹不已,啧啧称奇。

  西昌卫星发射中心始建于1970年,它是以主要承担地球同步轨道卫星的发射任务的航天发射基地,担负通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务。发射中心总部设在四川省西昌市,发射区位于该市西北约60公里处。该地区属亚热带气候,全年平均气温为摄氏16度,全年地面风力柔和适度。这里每年10月至次年5月是最佳发射季节。发射中心于1983年建成,1984年以来发射过中国第一颗试验通信卫星、实用通信广播卫星及实用通信卫星,1990年又将美国制造的“亚洲1号”通信卫星送入地球同步转移轨道。2004年4月,“试验卫星一号”和“纳星一号”在西昌卫星发射中心顺利升空,是这个中心首次发射太阳同步轨道卫星,标志着这个中心的航天发射能力有了进一步提高,可以进行多射向、多轨道卫星的发射。截至2004年4月,中心拥有两个自成系统的发射工位,可以发射不同类型的长征运载火箭,既能将大吨位的卫星送入同步转移轨道,也能将小卫星送入太阳同步轨道。

  西昌卫星发射中心经过20年的建设,已成为世界一流航天发射场,将在我国“嫦娥工程”中承担重任,负责发射第一颗月球探测卫星。

  在20年的航天发射历程里,西昌卫星发射中心几代人克服困难,攻克难关,建成了世界一流航天发射场,仅在提高航天发射技术的攻关中就取得了几百项科技成果,其中重大科技成果有60多项。

太原卫星发射中心



太原卫星发射中心位于山西省太原市西北的高原地区,地处温带,海拔1500米左右,与芦芽山风景区毗邻,是中国试验卫星、应用卫星和运载火箭发射试验基地之一。发射中心拥有火箭和卫星测试厂房、设备处理间、发射*作设施、飞行跟踪及安全控制设施。太原卫星发射中心具备了多射向、多轨道、远射程和高精度测量的能力,担负太阳同步轨道气象、资源、通信等多种型号的中、低轨道卫星和运载火箭的发射任务。发射中心始建于1967年。这里冬长无夏,春秋相连,无霜期只有90天,全年平均气温5℃。

  1968年12月18日,中国自己设计制造的第一枚中程运载火箭发射成功。1988年9月7日和1990年9月3日,该中心用长征4号运载火箭成功地将中国第一颗和第二颗“风云”1号气象卫星送入太阳同步轨道。此外,它还进行过一系列运载火箭试验。1997年12月8日,该中心第一次执行国际商业发射,成功地将美国摩托罗拉公司制造的两颗铱星送入预定轨道。1999年5月10日,该中心用长征4号乙运载火箭成功地将风云一号气象卫星和实践五号科学实验卫星送入轨道高度为870公里的太阳同步轨道。这是该中心连续第七次成功地以一箭双星方式进行的航天发射。






长征一号
长征一号是为发射我国第一颗人造地球卫星东方红一号而研制的三级运载火箭。它的一、 二级火箭采用当时的成熟技术,并为发射卫星做了适应性修改,第三级是新研制的以固体燃料为 推进剂的上面级。1967年11月, 决定由中国运载火箭技术研究院负责研制。1968年初,完成了 火箭的总体设计,之后又用了两年左右的时间完成了各种大型的地面试验。1970年4月24日,长征一号火箭首次发射,将中国第一颗人造地球卫星东方红一号顺利送入轨道,发射获得圆满成 功。1971年3月3日,长征一号火箭第二次发射,把实践一号科学试验卫星准确送入轨道,又一次 取得圆满成功。相对于70度倾角、440公里高的圆轨道,长征一号火箭的运载能力为300公斤,此 火箭共进行了两次发射,均获得成功。

  长征一号的研制成功,揭开了我国航天活动的序幕。

  为了提高长征一号火箭的运载能力,适应国内外小型卫星发射市场需求,根据长征一号改 进的长征一号丁火箭正时刻准备着进入发射市常长征一号丁的低轨道(185公里)运载能力为850 公斤,同步轨道的运载能力为200公斤。

  “长征一号D”运载火箭是“长征一号”火箭的改进型,主要改进有:提高了一子级发动机推力;提高二、三子级性能;采用"平台-计算机"全惯性制导,经过改进,“长征一号D”火箭可以发射各种低轨道卫星,并已投入商业发射。

  长征一号系列火箭数据

火箭名称         CZ-1          CZ-1D

火箭高度(m)       29.86          28.22

起飞质量(t)       81570         81075

起飞推力(kN)       1020         1101.2

整流罩直径(m)     1.500(米)      2.054(米)

一级推进剂     硝酸-27S/N2O4      硝酸-27S/偏二甲肼

二级推进剂     硝酸-27S/N2O4     四氧化二氮/偏二甲肼

三级推进剂    聚硫橡胶固体推进剂    端羟基聚丁二烯复合推进剂

主要任务        LEO                 *
运载能力(kg)   300公斤(440公里圆轨道, 倾角70度)      *

长征二号系列火箭
长征二号为我国研制的一种两级运载火箭。火箭全长31.17米,芯级最大直径3.35米,运载能力在近地轨道时为1800千克。1974年11月5日首次发射,因控制系统的一根导线断裂而失败。1975年11月26日进行的二次发射,成功将我国第一颗返回式卫星准确送入轨道。截至1978年,共发射4次,其中失败一次。

长征二号丙运载火箭(CZ-2C)

我国在长征二号火箭基础上改进的一种新型两级火箭。火箭全长35.151米,芯级最大直径3.35米,最大运载能力在近地轨道时为2400千克。主要用于我国返回式卫星的发射,1982年9月9日首次发射成功后,截止到1993年10月共计发射11次,全部成功,把12颗卫星准确送入轨道,其中有一颗为瑞典的搭载卫星。

长征二号丙改运载火箭(CZ-2G)

我国为发射美国摩托罗拉公司而在长征二号丙基础上改进的一种大型运载火箭。火箭全长40米,芯级最大直径3.35米,运载能力在圆轨道时为2000千克。1997年9月1日首次进行一箭双星的发射,成功地将铱星系统的两颗模拟星送入轨道。截止1998年已发射5次,全部成功。

长征二号丁运载火箭(CZ-2D)


长征二号丁火箭为两级液体推进剂火箭,它是在长征二号基础上采用增加推进剂加注量和增大起飞推力方法,从而实现运载能力的进一步提高。火箭全长33.667米,芯级最大直径3.35米,椭圆轨道是运载能力为3100千克。该火箭主要用于发射返回式卫星。1992年8月9日首次发射成功后,截止到1996年共计发射3次,全部成功。

长征二号捆绑式运载火箭(CZ-2E)






我国以加长型长征二号丙火箭为芯级,捆绑四台液体助推器而构成的一种地轨道两级液体运载火箭。火箭全长49.686米,芯级最大直径11.45米,运载能力在近地轨道为9200千克。长征二号捆绑式火箭主要用于商业发射服务,自1990年7月16日首次发射模拟星和巴基斯坦的BADR-A星成功后,截止到1995年,共计发射7次,其中失败2次,在第3、5次发射中,均出现卫星爆炸。在随后的故障调查公报中,认为故障的出现是由于星箭双方的技术协调不彻底,存有隐患,双方均应采取措施,分别加强卫星和整流罩的设计。中国运载火箭技术研究院认真总结,从故障中学习,进一步认识了高空风修正问题。在以后的第6、7次发射中,长征二号捆火箭均取得成功。长征二号捆火箭是我国目前进入国际市场,用于低轨道发射任务的主要火箭。
长征二号己运载火箭(CZ-2F)






长征二号己运载火箭是在长二捆火箭的基础上,按照发射载人飞船的要求,以提高可靠性确保安全性为目标研制的运载火箭。火箭由四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩和逃逸塔组成,是目前我国所有运载火箭中起飞质量最大、长度最长的火箭,火箭全长58.3米。运载火箭有箭体结构、控制系统、动力装置、故障检测处理系统、逃逸系统、遥测系统、外测安全系统、推进剂利用系统、附加系统、地面设备等十个分系统,为兼顾卫星的发射,保留了有效载荷调姿定向系统的接口和安装位置。故障检测处理系统和逃逸系统是为确保航天员的安全而增加的,其作用是在飞船入轨前,监测运载火箭状态,若发生重大故障,使载有航天员的飞船安全地脱离危险区。到2004年截止,该火箭总共发射五次,全部获得成功。
长征三号系列运载火箭


长征三号是在长征二号的基础上发展起来的三级火箭。长征三号充分继承了已有长征火箭的成熟技术,它的一、二级发动机采用长征二号丙的一、二级发动机,三级则采用世界上最先进的液氢/液氧发动机。该火箭全长44.86米,芯级最大直径3.35米,可以把1600千克的有效载荷直接送入地球同步转移轨道。1984年1月29日首次发射因第三级二次启动后未能正常工作而未进入转移轨道,仅进行了通信试验,或基本成功。截止到1997年共发射12次,其中失败2次。火箭主要用于发射我国的东方红2号和东方红2号甲等地球同步轨道通信卫星。该火箭曾于1990年4月7日首次成功地将美国休斯公司制造的亚洲1号卫星送入地球同步转移轨道,标志着我国航天开始进入国际航天发射市场。

长征三号甲运载火箭(CZ-3)


长征三号甲火箭是在长征三号成功之后新研制的大型三级火箭,其各方面的技术性能比长征三号都有较大幅度的提高。长征三号甲火箭的一、二级与长征三号的一、二级相同,三级则是新研制的大推力的液氢/液氧发动机,推力比长征三号运载火箭大两倍多。火箭全长52.5米,芯级最大直径3.35米,运载能力在地球同步转移轨道时为2600千克。火箭主要用于发射同步轨道卫星。1994年2月8日首次发射,成功地将两颗卫星送入轨道;1995年11月30日又成功地将东方红2号卫星送入轨道。截止19978年共计发射三次,全部成功。

长征三号乙运载火箭(CZ-3B)



长征三号乙"运载火箭,是我国新研制的三级液体捆绑式运载火箭。它采用长征三号甲火箭为芯级,以长征二号捆绑式火箭的结构形式捆绑四台液体助推器?A
长征四号运载火箭


长征四号甲运载火箭(CZ-4A)







我国发射第一颗期限过卫星的运载火箭,它是在风暴一号基础上增加第三级发动机而成,火箭全长41.901米,芯级最大直径3.35米,运载能力为太阳同步轨道时1500千克。1988年9月7日首次发射,成功地将我国第一颗气象卫星风云一号送入太阳同步轨道。随后又将第二颗风云一号气象卫星发射进入轨道。总共进行两次发射,全部成功。

长征四号乙运载火箭(CZ-4B)


我国在长征四号甲基础上研制的一种运载能力更大的三级液体运载火箭。火箭全长45.576米,芯级最大直径3.35米,运载能力在太阳同步轨道为2200千克。长征四号乙主要用于发射太阳同步轨道的对地观察应用卫星,1999年5月10日,长征四号乙火箭首次发射,成功地将“风云一号C”和“实践五号”卫星准确送入轨道;截止202年,长征四号乙火箭共发射6次,将10颗国内外卫星送入预定轨道。其中我国和巴西合作的地球资源卫星均由该火箭发射。


风暴一号运载火箭




“风暴一号”火箭的代号为FB-1。70年代初我国北京地区开始研制"长征二号"运载火箭时,上海地区根据当时国内的需要,也用“长征二号”运载火箭的设计技术资料开展了运载火箭的试制工作,火箭命名“风暴一号”以示区别。在试制过程中,对长征二号设计作了一些适应性修改,其中第二级游动发动机改动较大。由于改动后设计余量小,地面试验 不够充分,质量上控制不够严格,导致初次发射卫星失败。后确认故障是第二级游动发动机推力下降所致,决定改用“长征二号”的二级发动机,因而,“风暴一号”与"长征二号"的技术状态更趋一致。 1981年用一枚“风暴一号”火箭发射三颗卫星成功后(国内首次一箭多星发射),根据国内要求,计划作了调整,上海地区停 止"风暴一号"的生产和研究,集中力量研制"长征三号"的第一,二级火箭。为了与北京地区研制的第三级相容,该一,二级是在 “长征二号”基础上改进的。 “风暴一号”火箭共进行了六次发射,四次获得成功,将六颗卫星送入预定轨道。

展望未来:新一代运载火箭






新一代运载火箭


长征火箭是中国具有自主知识产权的品牌产品,能够发射高、中、低不同轨道、不同类型的卫星,具备了较强的国际竞争力。 随着经济全球化、信息社会的到来,人类将进一步开发和利用宇宙资源,高技术航天器的蓬勃发展对运载火箭提出了更高的要求。 努力规划和发展中国新一代运载火箭技术,必将加速我国空间技术的进步,也将带动我国众多领域科学技术的发展,同时,对于中国综合实力的提高、国际地位的增强将产生重大影响。 新一代运载火箭是以“通用化、系列化、组合化”为设计原则,按照“一个系列、两种发动机、三个模块”的发展思路进行研制的火箭系列。

  它们采用无毒、无污染推进剂,是典型的绿色环保火箭。具有模块化设计、批量生产、生产和发射周期短、低成本,可靠性高的特点。新一代运载火箭系列可以通过组合不同的模块,形成运载能力各异的火箭,能够将1.2吨至25吨的有效载荷送入近地轨道,将1.8吨至14吨的有效载荷送入地球同步转移轨道。

  50吨氢氧发动机使用液氢液氧推进剂,单机地面推力达50吨,具有无污染、高性能的优点,是液体火箭发动机中的佼佼者。

  120吨液氧/煤油发动机使用液氧/煤油作为推进剂,单机地面推力达到120吨。具有推力大、密度比冲高的特点,是构成新一代运载火箭系列的基本动力。

  5米直径模块采用全新的大直径技术,使用液氢液氧推进剂和两台50吨氢氧发动机,配有相应的增压输送系统和伺服机构,是新一代运载火箭的核心模块。 3米35直径模块继承现有火箭技术,使用液氧煤油推进剂和两台120吨液氧煤油发动机。它既可作为大型火箭助推器,也可作为中型火箭的芯级。2米25直径模块继承现有火箭技术,使用液氧煤油推进剂和一台120吨液氧煤油发动机。它既可作为助推器,也可作为小型火箭。

  新一代运载火箭系列适应能力强,能够满足未来30至50年国内外航天市场的需要,可以使中国运载火箭理想地实现升级换代,并推动其产业化进程,实现其跨越式发展,从而全面提升中国运载火箭的国际竞争能力。
载人飞船是保障航天员在外层空间生活、工作以执行航天任务并安全返回地面的一种大型航天器,又称宇宙飞船。它必须用火箭发射,在轨运行后经过制动,沿弹道式或半弹道式弹道穿过大气层,用降落伞和着陆缓冲系统实现软着陆。它运行时间有限,是仅能一次使用的返回型航天器。

  载人飞船分为卫星式载人飞船、登月载人飞船和行星际载人飞船等。卫星式飞船主要在低地球轨道上进行航天活动,把航天员和物品送入空间站或接回地球,我国神舟号载人飞船就是属于这种类型的载人飞船。

  载人飞船系统是一个复杂系统,我国“神舟”载人飞船体统还可以分为十三个分系统,包括:航天员分系统、有效载荷分系统、电源分系统、推进分系统、制导导航和控制分系统、仪表照明分系统、结构和机构分系统、热控分系统、环境控制与生命保障分系统、测控通讯分系统、应急救生分系统、着陆回收分系统、数据管理分系统。

神舟飞船结构介绍






“神舟”载人飞船全长8.86米,最大处直径2.8米,总重量达到7790公斤。从构型上来说,由轨道舱,返回舱和推进舱以及一个附加段组成。采用的是典型的“三舱一段”式结构。整个飞船按照功能还能分为13个不同的分系统。这13个分系统都是用它的功能来命名的,它们是:有效载荷、结构与机构、热控制、指导导航与控制、推进、电源、数据管理、测控与通信、环境控制与生命保障、乘员、回收与着陆、仪表与照明和应急救生分系统。这些系统分别布置在这“三舱一段”式结构的神州飞船中,相互分工合作,完成一次太空遨游。


  下面分别介绍各个舱段的情况:

  轨道舱

  尺寸:长2.8米,直径2.2米。

  神州飞船的轨道舱的外形为圆柱形的。为了使轨道舱在独自飞行的阶段可以获得电力,轨道舱的两侧安装了太阳电池翼,每块太阳翼除去三角部分面积为2.0×3.4米,轨道舱自由飞行时,可以由它提供0.5千瓦以上的电力。轨道舱尾部有4组小的推进发动机,每组4个,为飞船提供辅助推力和轨道舱分离后继续保持轨道运动的能力;轨道舱一侧靠近返回舱部分有一个圆形的舱门,为航天员进出轨道舱提供了通道,不过,该舱门的最到直径仅65厘米,只有身体灵巧、受过专门训练的人才能进出自由。舱门的上面有轨道舱的观察窗。

  轨道舱是飞船进入轨道后航天员工作、生活的场所。舱内除备有食物、饮水和大小便收集器等生活装置外,还有空间应用和科学试验用的仪器设备。

  返回舱返回后,轨道舱相当于一颗对地观察卫星或太空实验室,它将继续留在轨道上工作半年左右。轨道舱留轨利用是中国飞船的一大特色,俄罗斯和美国飞船的轨道舱和返回舱分离后,一般是废弃不用的。

  返回舱

  尺寸:长2.00米,直径2.40米(不包括防热层)。

  神州飞船的返回舱呈钟形,有舱门与轨道舱相通。放回舱式飞船的指挥控制中心,内设可供3名航天员斜躺的座椅,共航天员起飞、上升和返回阶段乘坐。座椅前下方是仪表板、手控*纵手柄和光学瞄准镜等,显示飞船上个系统机器设备的状况。航天员通过这些仪表进行监视,并在必要时控制飞船上系统机器设备的工作。轨道舱和返回舱均是密闭的舱段,内有环境控制和生命保障系统,确保舱内充满一个大气压力的氧氮混合气体,并将温度和湿度调节到人体合适的范围,确保航天员在整个飞行任务过程中的生命安全。

  另外,舱内还安装了供着陆用的主、备两具降落伞。神州好飞船的返回舱侧壁上开设了两个圆形窗口,一个用于航天员观测窗外的情景,另一个共航天员*作光学瞄准镜观测地面驾驶飞船。返回舱的底座是金属架层密封结构,上面安装了返回舱的仪器设备,该底座重量轻便,且十分坚固,在返回舱返回地面进入大气层时,保护返回舱不被炙热的大气烧毁。

  推进舱

  尺寸:长3.05米,直径2.50米底部直径2.80米

  神舟号的推进舱又称设备舱,它呈圆柱形,内部装载推进系统的发动机和推进剂,为飞船提供调整姿态和轨道以及制动减速所需要的动力,还有电源、环境控制和通信等系统的部分设备。两侧各有一对太阳翼,除去三角部分,太阳翼的面积为2.0×7.5米。与前面轨道舱的电池翼加起来,产生的电力将三倍于联盟号,平均1.5千瓦以上,差不多相当于富康AX新浪潮汽车的电源所提供功率。这几块电池翼除了所提供的电力较大之外,它还可以绕连接点转动,这样不管飞船怎样运动,它始终可以保持最佳方向获得最大电力,免去了“翘向太阳”所要进行的大量机动,这样可以在保证太阳电池阵对日定向的同时进行飞船对地的不间断观测。

  设备舱的尾部是飞船的推进系统。主推进系统由4个大型主发动机组成,它们在推进舱的底部正中。在推进舱侧裙内四周又分别布置了4对纠正姿态用的小推进器,说它们小是和主推进器比,与其他辅助推进器比它们可大很多。另外推进舱侧裙外还有辅助用的小型推进器。

  附加段

  附加段也叫过渡段,是为将来与另一艘飞船或空间站交会对接做准备用的。在载人飞行及交会对接前,他也可以安装各种仪器用于空间探测。

  对于附加段现阶段的设备没有官方介绍,但是一些业内人士进行了大胆的推测,如:其中一个半环型装置,据推测是用来安装方形的仪器装置。而三个相互垂直并可伸出的0.4米的探针被推测为可能是导航系统的一部分或对接系统的一部分。因为美国的阿波罗飞船上曾有类似的装置用来进行对接。神舟飞船轨道舱前端可能装有俄罗斯式的对接系统。但这些装置可能只是一种试验型,在将来执行与太空站对接的任务时肯定会被新型对接系统所替换。





我国的神舟号飞船外形与俄罗斯联盟号飞船相像,在功能上却有很大的不同,最主要的不同点是在轨道舱外加了一对太阳能电池阵,与返回舱分离后,轨道舱留轨半年,进行一系列科学实验。一“加”一“留”,说起来轻巧,对科研人员来说,却是出了一大堆的难题。令人高兴的是,在攻克一道道难题中,我国不但取得了一系列的技术突破,也为未来研制低轨道长寿命飞行器打下了坚实的基础。



  三舱设计 为留轨实验埋下伏笔

  载人航天工程立项前后,有一段小插曲。这就是对我们自己的飞船做成两舱还是三舱的争论。

  早期的飞船都是采用两舱设计,如前苏联的东方号、上升号,美国的水星号、双子星座号飞船都是采用两舱设计。随着技术的发展和飞船飞行任务的日益复杂,两舱式飞船不能满足航天员对活动空间的需求,美国阿波罗飞船和俄罗斯(前苏联)联盟号飞船等第三代飞船都是按三舱方式设计。我国飞船到底从哪起步呢?

  1991年4月,中国空间技术研究院成立了载人飞船论证组,由范剑峰任组长,李颐黎任副组长。在8个月的论证中,出现了3种方案:三舱方案、两舱方案和硬通道方案。

  三舱方案就是现在神舟号飞船采用的,轨道舱在最上面,返回舱在中间,推进舱在最下面。采用三舱结构增加了一个轨道舱,它是航天员在太空自由飞行时的生活舱和工作舱,航天员返回地面之前将其分离掉,这样返回舱就可以适当减小尺寸,以供航天员上升和返回使用。这种方案的缺点是发射段救生复杂。

  两舱方案是没有轨道舱,从救生的角度来说,逃逸系统只需带走两舱,救生简单。但如果载3名航天员的话,他们生活用品必须都放在返回舱中,返回舱直径必须做到3米以上,这会带来一系列技术难点:发射时火箭整流罩也要加大,对火箭来说,头大意味着不稳定;返回时的降落伞也要加大,现在2.5米直径的神舟号飞船返回舱就需1200平方米的降落伞;而且,返回舱把不需要带回的都带回了,无形中加大返回舱的结构质量。

  硬通道方案也是采用三舱,但返回舱在最上面,它采用一个外置刚性通道来连接返回舱和轨道舱,航天员可以通过通道进入轨道舱。这种方案因为返回舱在最上面,救生最容易,但这种通道的设计很难在技术上做到实用可靠,通道太大了,影响发射,太小了达不到目的。有趣的是专家们还真设计了这种通道,有的专家还专门爬过,事后觉得太困难了,想想航天员身穿航天服爬起来恐怕更难。

  最后,院论证的结果主要集中在三舱方案和两舱方案之争上。在五院上报方案的同时,八院和一院也把自己的方案报到了航天部。八院和一院都报的是三舱模式,一院的方案中还设计了一个大轨道舱,用作留轨实验。航天部专家评审组经过一番比较,最终采纳了三舱方案,并形成了神舟模式———轨道舱+返回舱+推进舱、两对太阳电池阵构型和升力控制返回、圆顶降落伞回收方案。

  根据国情 需要轨道舱留轨半年

  轨道舱位于飞船的前部,为密封结构,其外形为两端带有锥角的圆柱形,在两侧各装有可绕单轴旋转的太阳电池阵,在外部还装有太阳敏感器和各种天线等,在不执行交会对接任务时,轨道舱前端安装的是附加段,在执行交会对接任务时轨道舱前部安装一个对接机构。

  其功能和用途为:航天员在轨道飞行期间的生活舱;有效载荷试验时的试验舱;交会对接试验时的目标飞

飞行器;航天员出舱活动时的气闸舱;以及作为天地往返运输器时的货舱。轨道舱内装有船上各分系统为飞船自主飞行和留轨飞行工作所需的设备及有效载荷,有效载荷包括用来进行空间环境观测的各种相机、多模态微波遥感器和空间物理观测设备。这些设备分装于轨道舱内两侧,中间可作为航天员在太空中的生活空间。

  我国的国情是物尽其用,一次试验,多方收效。神舟飞船的目的不仅仅是为了载人,它还有一系列的对地观测和科学实验任务。根据我国载人航天工程发展的设想,它的后续任务是:除继续进行对地观测和空间试验外,重点完成出舱活动、交会对接试验和发射空间实验室。利用留轨舱进行交会对接试验,可充分利用飞船的技术成果,研制出一个空间实验室,解决我国一定规模的空间应用问题,以弥补飞船的有效载荷少、飞行时间短、单位有效载荷发射成本太高的缺陷,使我国尽早建立起相对完整配套的载人航天工程体系。以载人飞船为天地往返运输系统,使之能长期运行,短期内有人照料,可以进行较大规模的空间应用活动。

  早在1987年~1988年,载人航天工程早期论证中,航天部老专家任新民去508所视察时,就对508所参与论证的人员提出能不能搞一个留轨方案,要不航天员飞行7天返回后,轨道舱就被扔掉太可惜。在载人航天工程立项后,我国航天专家进行了创新设计,给轨道舱安上了一对太阳电池阵,让它具备180天的留轨能力。

  从已发射的神舟飞船情况看,我国飞船留轨实验已取得丰硕成果。如神舟四号留轨的8台空间环境探测仪器随轨道舱在轨运行期间,对飞船运行轨道进行了更详细的监测,为研究和预报空间环境,改进飞船设计等提供数据服务,为载人飞船的正式飞行充当了“侦察兵”的作用。地球有60%-70%被云层覆盖,由微波辐射计、雷达高度计、雷达散射计三种模态仪器构成的多模态微波遥感器,不论刮风下雨和白天黑夜都能全天候全天时的工作,弥补了可见光、红外技术在恶劣天气下不能工作等缺陷。这种遥感器的上天和正常运行,结束了我国航天没有多模态微波遥感的历史。中国科学院的专家认为,如果这种遥感器用于今后的海洋和气象卫星上,对进一步分析海洋灾害、资源、风场,海洋动力环境和海气能量的转换等方面都会产生重要的作用和影响。

  在攻关中获得一系列技术突破

  留轨半年,轨道舱相当于一颗卫星,但又不同于我国以前的卫星。它的轨道高度大约在350千米~400千米,可以说,在低轨道长寿命卫星研制方面,我国并无太多的经验,因此轨道舱留轨状态下的设计也必须在摸索中完善。

  由于任务的特殊性,轨道舱在设计时带来了许多的特殊要求。为使轨道舱长期保持对地定向状态又不消耗过多推进剂,采用了动量轮姿态控制技术。

  在载人时,轨道舱是航天员的生活舱,舱内温度要求保持在21℃±4℃,而留轨实验后,却不需要保持这种温度。如何解决轨道舱任务不同时的温差问题?据五院飞船总体室副主任朱枞鹏介绍,卫星都采用被动温控,类似穿“棉衣”的办法,以“棉衣”来保温,热了敞开扣子。轨道舱则采用主动温控,类似于空调的办法,采用流体工质通过回路从高到低散热,来保持载人时舱内恒温。针对留轨时的要求,专家们还想出了一个类似“百叶窗”的办法,在轨道舱舱壁两侧安装了散热装置,载人阶段,“百叶窗”关闭,留轨时打开进行散热。

  考虑到长达半年的宇宙辐射累计下来会对计算机造成影响,在芯片材料和软件方面,我国已采取了相应的措施,从神舟二号飞船到神舟四号的情况看,留轨舱上的计算机表现正常。

  而长时间的空间辐射却给太阳能电池寿命带来了一些问题,并引起整个轨道舱寿命降低。据飞船副总设计师郑松辉介绍,卫星在轨运行中,当处在阳照区时,电池充电,在阴影区时放电,通信卫星由于轨道位置高,大部分时间位于阳照区,可以靠太阳能直接供电,充放电次数很少;而轨道舱的轨道周期约为90分钟,阳照区和阴影区不断交替,电池需要不断地充放电,这对电池寿命影响很大。而且,由于对空间环境的认识不足,加上在地面上无法完全模拟空间环境,在几艘飞船的太阳能电池阵的设计中,五院和八院的专家通过多次实验,逐渐认识到问题的症结:高空原子氧对飞行器表面的腐蚀和氧化作用造成了太阳电池寿命降低。现在专家们已通过在太阳电池阵上贴膜来逐步解决。

  通过对留轨实验中出现的问题的解决,我国航天专家已对长寿命低轨道卫星设计积累了一定的经验。对我国载人航天工程来说,最终目的不仅仅是载人,而是在人的参与下对空间资源的开发利用,留轨实验将为这一切打下坚实的基础。
神舟回眸


神舟一号

发射时间:1999年11月20日6时30分7秒

发射火箭: 新型长征二号F捆绑式火箭,这次发射,是长征系列运载火箭的第59次飞行,也是最近3年连续17次获得成功。

飞船进入轨道所需飞行时间:火箭起飞约10分钟,飞船与火箭分离,进入预定轨道。

返回时间:1999年11月21日3时41分

发射地点:酒泉卫星发射中心

着陆地点:内蒙古自治区中部地区

飞行时间/圈数:21小时11分/14圈

搭载物品: 一是旗类,中华人民共和国国旗、澳门特别行政区区旗、奥运会会旗等;二是各种邮票及纪念封;三是各10克左右的青椒、西瓜、玉米、大麦等农作物种子,此外还有甘草、板蓝根等中药材。

技术应用: 首次采用了在技术厂房对飞船、火箭联合体垂直总装与测试,整体垂直运输至发射场,进行远距离测试发射控制的新模式。我国在原有的航天测控网基础上新建的符合国际标准体制的陆海基航天测控网,也在这次发射试验中首次投入使用。飞船在轨运行期间,地面测控系统和分布于公海的4艘“远望号”测量船对其进行了跟踪与测控,成功进行了一系列科学试验。





神舟二号


发射时间:2001年1月10日1时0分3秒

发射火箭: 新型长征二号F捆绑式火箭,此次发射是长征系列运载火箭第六十五次飞行,也是继一九九六年十月以来中国航天发射连续第二十三次获得成功。

飞船进入轨道所需飞行时间:飞船起飞十三分钟后,进入预定轨道

返回时间:2001年1月16日晚上7时22分

发射地点:酒泉卫星发射中心

着陆地点:内蒙古自治区中部地区

飞行时间/圈数:6天零18小时/108圈

试验项目: 我国第一艘正样无人飞船。飞船由轨道舱、返回舱和推进舱三个舱段组成。与“神舟”一号试验飞船相比,“神舟”二号飞船的系统结构有了新的扩展,技术性能有了新的提高,飞船技术状态与载人飞船基本一致。据介绍,我国首次在飞船上进行了微重力环境下空间生命科学、空间材料、空间天文和物理等领域的实验,其中包括:进行半导体光电子材料、氧化物晶体、金属合金等多种材料的晶体生长;进行了蛋白质和其他生物大分子的空间晶体生长;开展了植物、动物、水生生物、微生物及离体细胞和细胞组织的空间环境效应实验等。



神舟三号

发射时间:2002年3月25日22时15分

发射火箭: 新型长征二号F捆绑式火箭,这次发射是长征系列运载火箭第66次飞行,自1996年10月以来,我国运载火箭发射已经连续24次获得成功。

飞船进入轨道所需飞行时间:火箭点火升空10分钟后,飞船成功进入预定轨道

返回时间:2002年4月1日

发射地点:酒泉卫星发射中心

着陆地点:内蒙古自治区中部地区

飞行时间/圈数:6天零18小时/108圈

搭载物品: 处于休眠状态的乌鸡蛋;进行空间试验的有效载荷公用设备十项,四十四件之多,包括:卷云探测仪、中分辨率成像光谱仪、地球辐射收支仪、太阳紫外线光谱监视仪器、太阳常数监测器、大气密度探测器、大气成分探测器、飞船轨道舱窗口组件、细胞生物反应器、多任务位空间晶体生长炉、空间蛋白质结晶装置、固体径迹探测器、微重力测量仪、有效载荷公用设备。据介绍,微重力测量仪、返回舱有效载荷公用设备是第三次参加飞船试验;空间蛋白质结晶装置、多任务位空间晶体生长炉和轨道舱有效载荷公用设备是第二次参加飞船试验;其余设备均是首次在太空作试验。
试验项目: “神舟”三号是一艘正样无人飞船,飞船技术状态与载人状态完全一致。这次发射试验,运载火箭、飞船和测控发射系统进一步完善,提高了载人航天的安全性和可靠性。飞船上装有人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备以及形体假人,能够定量模拟航天员在太空中的重要生理活动参数。这次发射,逃逸救生系统也进行了工作。这个系统是在应急情况下确保航天员安全的主要措施。飞船拟人载荷提供的生理信号和代谢指标正常,验证了与载人航天直接相关的座舱内环境控制和生命保障系统。




神舟四号

发射时间:2002年12月30日0时40分

发射火箭: 新型长征二号F捆绑式火箭,此次是长征系列运载火箭的第69次飞行,也是自1996年10月以来,我国航天发射连续第 27次获得成功。

飞船进入轨道所需飞行时间:火箭点火升空十几分钟后,飞船成功进入预定轨道

返回时间:2003年1月5日19时16分

发射地点:酒泉卫星发射中心

着陆地点:内蒙古自治区中部地区

飞行时间/圈数:6天零18小时/108圈

搭载物品: 除了大气成分探测器等19件设备已经参加过此前的飞行试验外,其他的空间细胞电融合仪等33件科研设备都将是首次“上天”。一场筹备了10年之久的两对“细胞太空婚礼”也将在飞船上举行,一对动物细胞“新人”是B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,另一对是植物细胞“新人” ———黄花烟草原生质体和革新一号烟草原生质体。专家介绍说,在微重力条件下,细胞在融合液中的重力沉降现象将消失,更有利于细胞间进行配对与融合这些“亲热举动”,此项研究将为空间制药探索新方法。





神舟五号

发射时间:2003年10月15日9时整

发射火箭: 新型长征二号F捆绑式火箭,此次是长征系列运载火箭第71次飞行,也是继1996年10月以来,我国航天发射连续第29次获得成功。

飞船进入轨道所需飞行时间:9时10分,船箭分离,“神舟”五号载人飞船准确进入预定轨道。

返回时间:2003年10月16日6时28分

发射地点:酒泉卫星发射中心

着陆地点:内蒙古中部阿木古朗草原地区

飞行时间/圈数:21小时/14圈

搭载物品: 除了中国飞天第一人杨利伟外,“神舟”五号载人飞船返回舱内还搭载有一面具有特殊意义的中国国旗、一面北京2008年奥运会会徽旗、一面联合国国旗、人民币主币票样、中国首次载人航天飞行纪念邮票、中国载人航天工程纪念封和来自祖国宝岛台湾的农作物种子等。
试验项目: 神舟5号将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,可以说这一次的任务主要是考察航天员在太空环境中的适应性。

新技术应用: 首次增加了故障自动检测系统和逃逸系统。其中设定了几百种故障模式,一旦发生危险立即自动报警。即使在飞船升空一段时间之后,也能通过逃逸火箭而脱离险境。
航天员系统主要任务是选拔、训练航天员,并在训练和载人飞行任务中,对航天员实施医学监督和医学保障。在北京建设了航天员选训中心,研制了舱内航天服,以及航天员地面训练模拟器等大型训练设备。






      航天员训练项目分八大类,即基础理论训练、体质训练、航天环境适应性训练、心理训练、专业技术训练、飞行程序与任务模拟训练、救生与生存训练及大型联合演练。以上除大型联合演练外,均为航天员职业训练过程中必须完成的训练项目。


基础理论训练

      基础理论训练目的是使航天员了解载人航天的专业基础知识和相关领域的科学基础知识。开设了载人航天工程基础、航天医学基础、医学生理学基础、地理气象、星空识别、高等数学、力学、英语、计算机基础、自动控制理论、CNC制导导航基础、电工电子学、政治理论及文学艺术修养。


体质训练


       体质训练在航天员训练的各阶段均占有大量的训练课时,以保持和提高航天员的体能素质和健康水平。

  体质训练是长期的。飞行员的身体素质都很过硬,但航天员对体重、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,不少航天员坚持每天跑5000米。在北京航天医学工程研究所的运动会上,中长跑项目的第一、二名都是航天员。

  体质训练和心理训练:贯穿航天员几年训练的全过程。

  体质训练时间和课程设置很有讲究。刚开始为恢复训练者的体质,训练密度高一些,之后保持每周3次,每次训练2个小时。

  一般体质训练:为提高身体素质,保持耐力,改善形体、柔韧性、灵活性的项目,有田径、球类、体*、游泳等常规的训练内容。

  特殊体训:有针对性地提高航天员对航天环境因素耐力的训练。如利用旋梯、滚轮、蹦床、浪木、旋转秋千等器材来提高前庭功能的训练。还有为提高超重耐力专门进行的胸、腹部和四肢肌肉的训练,提高低压缺氧耐力的游泳、攀援等。根据每个人不同情况制定的训练计划也不一样。



航天环境适应性训练


  航天环境适应性训练:包括前庭功能,超重耐力适应性、失重飞机飞行、跳伞、航空体验飞行、飞船着陆冲击等训练,目的是使航天员了解飞船轨道飞行的环境特点,提高对外层空间环境的适应能力。

  超重耐力适应性训练:一般采用载人离心机配合,让航天员掌握正确的呼吸对抗动作,提高抗击能力。在执行太空飞行任务前的两到三个月,还要按真实的飞船上升和返回的超重曲线进行训练,让航天员进行实际体验。经过这样的严格训练的人,比一般没有经过训练的普通人,对抗超重的耐力要大许多倍。

  前庭功能训练:主要是为减少太空飞行过程中易发的空间运动病。空间运动病是目前航天界悬而未决的难题,发病率高达30%到50%,而多数学者认为空间运动病起源于前庭系统。各国对前庭功能训练的认识不一,俄罗斯非常重视前庭功能训练,把它当做一种经常性的训练内容。而美国目前已取消了这项训练,他们采用给航天员注射药物的方法来防止空间运动病的发生。我国则采取折衷方法,一方面进行训练,也研制了几种预防空间运动病的药物。

  失重适应性训练:让航天员熟悉和掌握失重环境下运动和各种*作的技巧。

  利用高性能失重飞机做连续的开普勒抛物线飞行,可产生重复的失重环境。俄罗斯的伊尔-76失重飞机一个起落可飞15至20个抛物线,每个抛物线可产生25至28秒的失重时间,美国的 KC-135失重飞机一个起落可飞20到30个抛物线,每个抛物线可产生25秒左右的失重时间。我国在20世纪70年代曾研制改装过一架歼5失重飞机,这也是国际上第三架失重飞机。它曾经完成了许多科学实验论证,并在70年代选拔航天员时立下功劳,但是因空间小、年代久远,现已放弃使用。在目前的航天员训练中,我国航天员是赴俄罗斯做的失重飞机体验训练。

  失重飞机通常是由高性能的喷气式飞机改装而成,舱内宽敞,能容纳20余人同时进行训练。两边装有把杆,并在地上铺有厚厚的软垫,为防万一飞机上备有降落伞。训练分为两类,一般感受的体验性训练如飘浮训练、定向能力训练,使航天员从心理、生理和身体运动方面适应失重环境;*作技能训练是包括航天服穿脱、进食饮水、转移物体、抛接重物、阅读书写、摄影录像、仪器设备*作等各种航天中经常进行的*作训练,提高航天员的生活、工作技能与效率。由于失重飞机做抛物线飞行时,是失重和超重交替进行的,航天员身体负荷大,*作难度高,对航天员身体和意志都是一种考验。

  失重时,人的血液常往头部转移,要适应这种失重条件下的血液重新分布,还要用立位转床进行训练,一般人想像床总是一个让人舒适放松的地方,而这张床有点特殊,躺上去的滋味比站着要难受得多。训练时,航天员也是仰卧在床上,立位转床则几分钟改变一下角度,一会头朝下,一会朝上,身体倾斜,反复几次。脖子上青筋怒张,鼻塞、头痛统统袭来。通过这样反复刺激心血管的训练,航天员大大增强了适应能力。

  失重水槽训练:它是为航天员出舱活动训练的重要设施。我国航天员在“神舟”五号飞船载人飞行任务顺利完成后,将进行这项训练。


心理训练


  心理训练:包括心理咨询、心理表象训练、放松训练及心理相容性训练等,目的是使航天员进一步提高自我认知和自我调节能力,以塑造其完善的人格和良好的心理素质。

  心理训练包括航天心理学基础和心理健康教育、放松训练、表象训练等。讲授自我心理调节方法,提高协作相容能力。所有航天员职业训练科目,本身就是培养航天员勇敢、沉着、坚强、果断等良好心理素质的机会,比如航空飞行训练、跳伞训练、野外生存与救生训练都有这样的特点。


专业技术训练


  专业技术训练:作为航天员职业训练的主要内容,包括专业基础理论和专业技术*作等,目的是使航天员全面系统地了解载人航天工程总体概况,并熟练掌握首次载人航天飞行所必须具备的各种技能及专业知识。

  它分两大类。首先是掌握航天器的驾驶和舱内各种装备、仪器的*作。不同航天器的技术训练是不同的。如果要参加空间站飞行,还必须增加空间站技术训练。随着载人航天技术的日臻成熟,航天员在空间站进行科学实验,对航天器进行连接以及出舱活动等,都要进行相应的飞行任务训练,如有效载荷训练、出舱活动训练、交会对接训练等。在我国,载人航天计划中期将进行这些内容的训练。

  仅仅掌握了各种*作技能是远远不够的,还必须进行娴熟的飞行程序训练。所谓飞行程序就是从发射前航天员进舱开始一直到返回着陆全过程经历的事,航天员要非常熟练地做到什么时候干什么事,要对所有程序都很清楚才行。飞行并不一定都会顺利,意外和紧急状况随时都有可能发生,所以训练也有针对性地设为正常飞行程序训练、应急飞行程序训练和故障程序训练。

  模拟器是飞行程序训练的主要设备,它的内部结构与布局和真实的航天器相同,能够模拟航天器飞行时的视景、振动和噪声效果,还可以模拟飞行运动效果。在每一个飞行时段,航天员看到的听到的感受到的都不一样,它能仿真太空飞行的情景。航天员要根据程序相应地做检查和*作。教员也可任意设置故障,让航天员识别、判断和处理故障。

  模拟器训练时间较长,航天员训练的中后期,模拟器训练占了很大比重,直到航天员对飞行中一切情况出现的反应成为本能,处置起来像呼吸一样自然。


飞行程序与任务模拟训练


  飞行程序与任务模拟训练:包括飞行文件学习、飞行程序模拟器训练等内容,使航天员在接近真实的飞船座舱环境中进行正常飞行程序训练和各种应急与故障模式飞行程序训练,通过该项训练,航天员可以进一步熟悉和掌握载人飞行任务和飞行程序,并能够综合运用和巩固各种专业技术知识和*作技能。


救生与生存训练



  救生与生存训练:包括直升机吊救、着陆出舱、野外(沙漠、丛林等)生存、发射前紧急撤离等训练,目的是提高航天员发射前返回后的个人救生与生存能力。
  载人航天的风险自不待言,因此如何避免险情,危险到来时如何进行救生和生存,就成为一项重要的训练内容。从飞行器待发段、上升段、轨道运行段、返回段、着陆各个时期都精心备有救生措施。

  如果在待发段,火箭和航天器出现故障危及航天员生命,航天员就通过紧急撤离防爆电梯、紧急撤离滑道等措施撤离转移到安全地带。我国的神舟飞船还专门设有逃逸塔装置。

  如发射前火箭燃料发生泄漏,因燃料有剧毒会威胁航天员的生命,此时通过电梯下降到火箭基座是不明智的。我国采用了紧急撤离滑道,它是由高弹力抗静电的织物做成一条布套索道,航天员进入其中,用两肘关节支撑,控制下滑速度,仅需短短不到30秒的时间,航天员就可撤离到远离发射塔架的安全地带。

  跳伞训练:航天器在上升运行过程中出现险情,就采用跳伞救生。跳伞训练也是一项培养良好心理素质的训练。

  陆上、水上出舱训练:航天器返回,什么时候出舱、出舱前准备工作,怎样出舱、出舱后如何等待救援都是航天员必须掌握的训练内容。

  野外生存训练:航天员应急返回时,可能着陆点在非预定区域。可能是沙漠等无人居住的不毛之地,或是原始森林,或是汪洋大海,致使航天员无法与营救人员联系上,得不到及时救援。这里航天员就要依靠自己和携带的个人救生物品维持生存。他们要学会联络求救,确定方位,利用手边器材建造临时住所,进行狩猎,钓鱼和采摘可食用的野生植物等来补充食品和饮水储备,防备野兽、害虫和毒蛇的袭击。

  训练时选择气候和地域都需要典型恶劣,比如在高寒地区、沙漠、海上等环境进行野外生存训练,让航天员在那里呆上一天两天不等,以此来考验他们的生存能力。当然这种训练以保证安全为前提。


大型联合演练


  大型联合演练:包括发射场紧急撤离演练、人船联合测试、人船地联合测试和人船箭地联合检查等项目,参加大型联合演练是航天员执行载人飞行任务的前提,也是对航天员 训练成果的综合检验。

  让航天员与地面支持人员都能真实体验飞行实施过程,加强配合协调。我国和美俄两国都非常重视这项演练,在执行任务前要反复演练。包括航天员、航天器、火箭、发射场,指挥控制中心的合练和航天员与着陆场系统回收营救人员之间的合练,就像一场正式演出前的彩排。

  航天员的训练是系统和完整的,时间安排也是科学的。我国第一批航天员的训练经历了五年半的时间,接近两个研究生学习期。
在“神舟”飞船七大系统中,测控与通信至关重要。打个比方,航天器好比是风筝,测控站和分布在三大洋的远洋测量船就是牵住风筝的那一根线,地面的控制系统就像放风筝的人,测控与通信总体方案设计水平的高低,直接关系着载人航天工程的成败。当运载火箭发射和载人飞船上天飞行以及返回时,需要靠测控通信系统保持天地之间的经常性联系,完成飞船遥测参数和电视图像的接收处理,对飞船运行和轨道舱留轨工作的测控管理。这个测控通信系统由北京航天指挥控制中心、陆上地面测控站和海上远望号远洋航天测量船队组成,执行飞船轨道测量、遥控、遥测、火箭安全控制,航天员逃逸控制任务额。


测控通讯网的组成

  从世界航天测控技术发展的水平讲,航天测控通信网由一般航天控制中心、分布在世界各地的若干航天测控站(包括海上测量船)以及空中空间测控平台(如测量飞机、跟踪与数据中继卫星等)组成。


  航天控制中心

  航天控制中心是航天器飞行的指挥控制机构。其主要任务是:实时指挥和控制分布在全球各地的航天测控站收集、处理和发送各种测量数据、监视航天器的轨道、姿态以及设备的工作状态,实时向它们发送控制指令,确定航天器的飞行轨道参数,发布其轨道预报等。

  航天控制中心由数据处理系统、软件系统、通信系统、指挥监控系统和时间统一系统组成。数据处理系统包含多台大型高速计算机和软件系统,实时处理或事后处理由各测控站汇集来的数据;软件系统包括管理程序、信息和数据处理程序等,控制中心通过计算机软件实施对整个测控系统和航天器的控制和管理;通信系统包括地面通信和空间(卫星)通信系统,由各种通信设备和数传设备组成,负责控制中心与各测控站、发射场、回收区之间的通信联络和数据传输;指挥监控系统由各种监控台、屏幕显示等设备组成,直观地显示各测控站的设备工作状态、航天器运行情况,使指挥控制人员随时掌握航天器的运行状态,并实时下达指挥命令和发出控制指令;时间统一系统由高精度时钟、标准时频信号源及相应的接口设备组成,为控制中心和各测控站提供标准时间和频率。

  航天测控站

  航天测控站(以下简称测控站)包括固定站和活动站两种类型。根据测控区域的要求,测控站分布在很广的范围,其布站可在本国境内,也可在全球任何适当的地点。

  测控站的任务是直接对航天器进行跟踪测量、遥测、遥控和通信等,它将接收到的测量、遥测信息传送给航天控制中心,根据航天控制中心的指令与航天器通信,并配合控制中心完成对航天器的控制。测控站也可根据规定的程序独立实施对航天器的控制。测控站的设备包括外测系统、遥测系统、遥控系统、通信系统、电视系统、时间统一系统、计算机系统以及辅助设备。外测系统是测控站的主体部分,其任务是对航天器进行跟踪测量,获取航天器的运动参数,确定航天器的轨道和位置。遥测系统的任务是接收从航天器发送的关于航天器上设备工作状态、空间环境参数和宇航员的生理信息等。电视系统接收有关载人航天器的动态作业情况,观察宇航员在航天器内和舱外的活动。

  测控站按其分布,有陆上测控站、海上测量船、空中测量飞机和跟踪与数据中继卫星四大类。

  中国从1967年开始建设自己的航天测控网,1970年正式投入使用。当初的航天测控通信网由西安卫星测控中心和若干个航天测控站、海上测量船以及连接它们的专用通信网组成。西安卫星测控中心,是中国航天测控网的信息交换数据处理中心、指控中心和通信中心。原址在陕西渭南,20世纪80年代中期,为适应我国航天事业的飞速发展和对外空间技术交流,于1987年迁至西安,并对设备进行了全面的更新。该中心由数据处理系统、通信系统、指挥监控系统和时间统一系统组成,可对不同轨道的卫星进行定轨、定姿和管理,并具有多种卫星同时管理的能力。当时的航天测控网中固定站有长春、闽西、厦门、渭南、南宁和喀什测控站;机动站有两个机动测控站和回收测量站;海上有三艘“远望”号测量船。建网初期,主要测量设备有单脉冲精密跟踪雷达、多普勒测速仪、光学测量设备和短波遥测设备等。70年代初成功地跟踪了中国第一颗人造地球卫星——“东方红”1号。后又增加了双频多普勒测速仪、超短波遥测系统、遥控系统和回收测量系统。从1975~1996年,对中国用一枚运载火箭发射的3颗卫星同时予以测控管理。80年代初,测控网增加了微波统一测控系统并设计了先进的地球同步轨道卫星测控应用软件,在历次的地球同步通信卫星发射中,测控网参加了主动段飞行测控,完成了过渡轨道段和地球同步轨道的测控并对卫星进行了包括轨道保持在内的长期测控管理。1988年和1990年,测控网先后圆满完成了对中国发射的第一颗和第二颗太阳同步轨道“风云”-1号气象卫星的测控任务。从1990年中国发射美国制造的“亚洲”-1号通信卫星起,中国航天测控网开始对中国承揽的国际商业性发射任务提供测控支持。中国航天测控网在技术上与国际上主要测控网渐趋兼容,可与之联网工作。

  随着载人工程的启动,航天测控网又进入了一个新的发展阶段,扩充改造了设备,更新了软件,在北京西郊数百公倾的土地上又建设了北京航天指挥控制中心,在山东组建了青岛测控站,在国外设立了卡拉奇站(巴基斯坦)、纳米比亚站、马林迪站(肯尼亚)及“远望”-4号船等,使整个网的测控能力有了新的质的飞跃。目前,参加载人飞船工程地面测控系统有北京航天指挥控制中心、酒泉卫星发射指挥控制中心、西安卫星测控中心、酒泉卫星发射中心、酒泉综合测控站、发射首区各光学站、山西兴县站、陕西渭南站、厦门站、新疆喀什站、和田站、巴基斯坦卡拉奇站、南非站以及位于三大洋的四艘“远望”号测量船等。通信系统有指挥通信、数据传输、天地通信、时间统一、实况电视监视及传输、语音通信、帧中继交换等系统。通信系统的主用网络和备用网络覆盖了整个中国和世界三大洋。采用Vsat和IBS/IDR体制卫星通信系统、SDH和PDH光纤传输、国防通信网、国家通信网、国际海事卫星通信系统及国际租用电路等多种传输手段,组成以北京卫星地球站、酒泉卫星地球站、西安卫星地球站为枢纽节点、北京航天指挥中心、东风中心、西安中心为骨干节点,其他各测控站(船)为用户节点的网状通信网络,提供高速度、多方向、多业务、高质量的传输路由。

  测控系统与通信系统有机结合,在火箭、飞船测控通信系统的配合协调下工作,共同完成对运载火箭和飞船的测控通信任务。

  那么,为什么要建立那么多的站呢?这是由于航天测控系统通信是以无线电微波传播为基础的,而微波信号又是直线传播,不能拐弯,由于地球曲率的影响,一个区域的测控站不可能实现对飞船的全程观测,因此只有用分布在全球不同地点的地面测控站“接力”才能完成测控通信任务。因此,一个国家无论在自己国家建了多少测控站,都满足不了大型航天任务跟踪测量的需要,因此,还需要在空中建立卫星观测与数据中继传输系统,或在大陆延伸之外的海洋上建立活动的测控站,鉴于各种原因所致,我国目前暂时还是选择了后者。这也是我国先后建造4艘海上航天远洋测量船的原因所在。

  我国的第一、二艘“远望”号航天测量船于1979年建成。1980年5月首次执行洲际导弹全程飞行试验的测量任务,获得了圆满成功。1982年10月“远望”号测量船第二次出海为水下潜艇发射火箭测量跟踪。1984年我国“远望”号测量船又完成了我国“长征”-3号运载火箭发射试验通信卫星的测量任务。1986年,“远望”号测量船经过技术改造,总体技术性能包括系统的可靠性、稳定性、协调性、实时性、快速性和自动化程度都有了很大提高,实现了标准化、系列化,提高了国内与国际的兼容能力。

  航天测量船比在陆地建造的测量站要复杂得多,工程庞大得多。“远望”-1号、-2号测量船的排水量21076t,首舷高184m,尾舷高155m。它的续航力为18万海里。“远望”号测量船有很强的适航性,能在南北纬60度间任意海域航行。“远望”-1号、-2号测量船配备了大量现代化的测量设备,装有单脉冲雷达、微波统一测控系统、双频测量设备、船载遥测系统、激光电影经纬仪、综合船姿船位系统、复示变形测量设备和中心计算机等。它们由时间统一勤务系统、气象系统和通信系统来保证其正常的工作。

  1995年底投入使用的“远望”-3号船是我国第二代综合性航天远洋测量船。全船集中了二十世纪九十年代科学技术精华,汇集了我国当今船舶、机械、电子、通信、气象、计算机等方面的先进技术,其硬件设施达到了国际先进水平。

  截止1998年8月,我国组建了4艘“远望”号航天测量船。20多年来,“远望”号测量船队经受过各种恶劣海况的严峻考验,40次远离国土到三大洋,42次出色完成了远程运载火箭、各种航天器发射的海上测控任务,安全航行八十余万海里,测控精度达到世界先进水平,走出了一条具有中国特色的海上测控之路,为我国航天事业做出了贡献。


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