△2021年4月29日,中国空间站天和核心舱在我国文昌航天发射场成功发射,标志着我国空间站建造进入全面实施阶段。
今年9月21日,中国载人航天工程迎来立项32周年。30多年间,中国载人航天工程完成“三步走”战略规划,相继实现了从无人飞行到载人飞行,从一人一天到多人多天,从舱内实验到出舱活动,从单船飞行到空间站巡天,中国载人航天用30年跨越了发达国家半个世纪的发展历程。
“三步走”战略叩问苍穹
上世纪60年代开始,美苏大搞载人航天竞赛。1961年4月12日,苏联发射的“东方一号”宇宙飞船将航天员尤里·加加林送入太空,揭开了人类载人航天活动的序幕。几周后,美国载人飞船“水星”号也成功将航天员送入太空。时任美国总统的肯尼迪宣布,美国人要在60年代结束前把人送上月球并安全返回。
美苏在外太空的竞争一直引发着老一辈 *** 人有关飞天的战略思考:发展载人航天事业事关国家和民族长远未来,中国也需提早布局,不能落于人后。
1970年4月24日,举全国之力打造的我国之一颗人造地球卫星——“东方红一号”成功发射,中国航天事业迎来了一次重大突破,极大地鼓舞了士气。在钱学森等老一辈科学家主持下,同年7月14日,一份提出着手研制载人飞船的文件向上级呈送, *** 主席在这份文件上画圈表示同意。中国载人飞船工程正式“上马”,代号“714工程”,计划在1973年底发射“曙光一号”飞船。
△“曙光一号”载人飞船设计图纸。
但在当时,中国科技水平、工业水平和财力水平有限,“曙光一号”飞船面临着许多久攻不下的技术难题。从1972年开始,“曙光一号”飞船的研制速度开始放缓,后因特殊历史原因,工程最终停止。
但“曙光一号”飞船的部分成果被应用在我国返回式卫星上。1975年11月26日,长征二号运载火箭成功发射了我国首颗返回式卫星。中国成为继美国、苏联后第三个有能力自行研制及发射返回式卫星的国家。
“我们后来能很快发射神舟一号,一直到发射神舟五号载人飞船,都与返回式卫星的很多技术基础有关系。技术攻克了以后,‘探月’‘探火’我们都用上了。”航天科技集团五院返回式卫星总指挥兼总设计师唐伯昶表示。
进入上世纪80年代,时任美国总统里根发表“星球大战”演说,苏联、欧洲、日本也纷纷抛出自己的计划,关于太空战略制高点的争夺愈演愈烈。
“到1986年,我国已发射不少卫星,国家经济状况也有所改观,世界高新技术发展很快。当时,王淦昌、王大珩、杨嘉墀、陈芳允四位老科学家联名提出发展高技术建议。”神舟飞船首任总设计师戚发轫回忆说。
四位科学家在1986年3月上报中央的《关于跟踪研究外国战略性高技术发展的建议》,获 *** 同志批复“此事宜速做决断,不可拖延”。这就是著名的“863计划”,航天技术在七大领域中位列第二,国家财政100亿元的经费支持中,航天技术领域就占到了40%。
1992年9月21日,经过“863计划”五年多的论证,中国 *** 正式批准实施载人航天工程,代号“921工程”。
工程确定了“三步走”战略。戚发韧指出,之一步为载人飞船阶段。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。第二步为空间实验室阶段。在之一艘载人飞船发射成功后,先发射一个目标飞行器“天宫一号”,突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术、补加技术和再生式生保技术,最终建成一个空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。第三步为空间站阶段。建造载人空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。
在西方国家的技术封锁和质疑冷嘲下,每一步都充满挑战,但也因此锻造出了“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的航天精神,成就了中国载人航天工程的一个个高光时刻。
△1999年11月20日,神舟一号无人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。
1992年至2002年,神舟一号至四号成功进行4次无人飞行任务,为执行首次载人飞行任务奠定了坚实基础;2003年,杨利伟搭乘神州五号在轨飞行14圈,完成了中国首次载人航天飞行。此后至2012年,神舟六号、七号、九号3次载人飞行,以及神舟八号与天宫一号交会对接任务,先后突破掌握天地往返、空间出舱、交会对接等关键技术,一举跨越发达国家近半个世纪的发展历程。2022年,中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成,同年11月30日,神舟十四号和十五号乘组在中国人自主建造、独立运行的“天宫”空间站“胜利会师”。
经过30余年接续奋斗,中国航天人已经完成了“三步走”战略任务中的最后一步。作为人类目前在太空仅有的两个空间站之一,中国空间站重量达到百吨级、工作生活空间超过100立方米、综合技术水平位居世界前列。在国际空间站即将退休之际,中国有望成为世界唯一一个有现役空间站的国家。
稳扎稳打、守正创新
载人航天是系统最复杂、科技最密集、创新最活跃的科技工程之一,涵盖力学、天文学、地球科学、航天医学、空间科学等众多科学领域,涉及系统工程、自动控制、计算机、航天动力、通信、遥感、新能源、新材料等诸多工程技术,是国家科技成果的“集大成者”。
回顾“三步走”战略规划,中国载人航天工程需要掌握天地往返、空间出舱、交会对接三大基础性技术,最终建成属于我们自己的空间站。“跟在别人后面把所有程序都走一遍,那样我们就永远落在后面。”中国载人航天工程首任总设计师王永志曾说。
1995年,航天科技集团有限公司八院对接机构技术负责人张崇峰到国外研制单位考察。“世界上所有的对接机构都是我们这里生产的。”外方专家直截了当地告诉张崇峰,对接机构研制难度非常大,不如直接购买他们的产品。但对方开出的价格中,仅设计专利费就高达一亿美元。
△2011年11月3日和14日,神舟八号与天宫一号进行了两次空间无人自动交会对接,突破和掌握了自动交会对接技术。
“一定要研制属于中国人自己的对接机构。”张崇峰暗下决心。经过16年刻苦攻关,2011年11月3日,经历近43小时飞行和五次变轨的神舟八号与天宫一号成功对接,标志着我国成为世界上第三个独立掌握交会对接技术的国家。如今,随着关键核心技术不断突破,对接机构能适应8至180吨各种吨位、各种方式的交会对接,对接时间也从最初的几十小时缩短到几小时,并创造出货运飞船与空间站2小时自主快速交会对接这一世界纪录。
“被国际空间站拒之门外,倒逼我们自主创新。”回顾中国空间站的建造历程,中国空间站系统总设计师杨宏也如此感叹道。
2010年,中国载人航天工程实施过程中,以美俄主导建设的国际空间站开始全面使用。次年,美国国会通过的“沃尔夫条款”冻结了中美官方航天合作,中国被国际空间站拒之门外。而自2021年4月底天和核心舱发射开始,我国仅用不到20个月时间就完成了空间站的全面建造,成功追跑。
“空间站项目在启动之初就做好了受国外技术封锁或者‘卡脖子’的准备。” 杨宏说,比如我们的空间站有高速的科学实验数据要传输,那就要用到宇航级的高速处理芯片。这些芯片我们提前布局,立足于我国力量自主研发,彻底打破了美国的封锁。我国空间站目前已进入应用与发展阶段,通过开展大规模空间科学和技术实验,让载人航天工程发挥更大的科学价值、经济价值。
长征系列运载火箭在可靠性、成功率、入轨精度等方面均达到世界一流水平;“最强快递”天舟七号货运飞船经过技术升级,已成为全球在役中运输能力最强、效率更高、支持功能最全面的密封型货运飞船……当前,载人航天各系统均在技术上突飞猛进,支撑着中国空间站的稳定运行和太空探索活动的顺利开展。
据统计,目前中国载人航天工程全线共取得4000多项发明专利,推动航天产业跨越发展,并辐射带动原材料、微电子、机械制造、化工、冶金、纺织、通信等领域快速发展,极大促进我国科技水平整体提升。
非凡成就的背后,彰显出新型举国体制的优势。载人航天工程涉及3000多家单位、数十万名人员,覆盖了航天员、飞船应用、载人飞船、运载火箭、发射场、测控通信和着陆场七大组成系统。“实施这样宏大的工程,没有党中央集中统揽,没有全国大协作,是不可想象的。”中国载人航天工程总设计师周建平说。
步履不息、求索不止
目前,中国空间站稳定运行在距离地球400公里外的近地轨道,神舟十八号乘组正在轨“出差”。待空间科学实验和试验任务顺利结束后,神舟十九号乘组将与神舟十八号乘组“太空会师”,接力完成下一阶段任务。
“新乘组先上去,老乘组再下来——这种模式能够保证空间站始终处于有人值守的状态,对于空间站的延续性运行和开展长期科学实验都有重要意义。”航天科技集团五院载人飞船系统总体主任设计师高旭说,后续这种轮换模式将成为空间站应用与发展阶段的常态化模式。
中国空间站建成并稳定运行后,中国航天人又将目光投向了38万公里之外的神秘“月宫”。着眼于2030年前实现中国人首次登陆月球的目标,中国载人航天工程办公室消息称,2024年,工程将统筹推进空间站应用与发展和载人月球探测两大任务。
△嫦娥六号着陆器和上升器组合体着陆月背的模拟动画画面。
早在神舟十五号载人飞行任务新闻发布会上,工程新闻发言人介绍说,目前,按照中国 *** 批准的载人月球探测发展战略,开展了关键技术攻关和方案深化论证。通过前一阶段的工作,突破了新一代载人飞船、新一代载人运载火箭、月面着陆器、登月服等关键技术,形成了具有中国特色载人登月任务实施方案,这些工作为后续实施载人月球探测工程奠定了坚实的基础,已经具备全面开展工程实施的条件。
“太空之大容得下所有和平探索者。”在推动人类航天事业发展上,我国主张在平等互利、和平利用、包容发展的基础上,加强国际空间交流与合作,与世界共享载人航天发展成果,彰显出自信开放的大国风范。
近年来,围绕中国载人航天的国际合作成果丰硕:建立中俄载人航天合作联委会机制,开展大量合作项目;与联合国外空司共同举办载人航天技术国际研讨会,并签订框架协议,面向世界特别是发展中国家,提供空间微重力环境下实验平台;与欧空局、意大利签订围绕中国空间站开展合作框架协议;与欧空局成员国家共同研制世界首台高灵敏度伽玛暴偏振探测仪,由天宫二号搭载进入太空;与法国联合开展失重心血管功能研究;邀请联合国外空司司长及6个国家驻维也纳联合国办事处代表,来华参观载人航天工程有关设施,并在文昌现场观摩发射。
“我们已具备也做好了邀请国外航天员参与中国空间站飞行任务的准备。”在神舟十七号载人飞行任务新闻发布会上,中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强向全世界发出邀请,欢迎所有致力于和平利用外空的国家及地区与我们开展合作,一起参与中国空间站飞行任务。随着载人登月任务进展,待相关条件成熟后,我们未来也会像今天一样,正式邀请国外航天员一起参与登月飞行任务,共同探索浩瀚宇宙。
撰文:《中国报道》记者 陈珂
部分资料来源:中国载人航天工程官网
图片来源:新华社、中国载人航天工程官网
责编:张利娟
编审:赵珺
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