「中國製造」飛向太空:載人航天工程走過30年,深空探測放眼太陽系邊際

封面新聞 發佈 2022-10-04T19:06:59.639212+00:00

7月24日下午,「問天」實驗艙在長五B遙三運載火箭的托舉下發射升空,與中國空間站「天和」核心艙會合。

問天實驗艙和長五B遙三運載火箭發射 封面新聞記者 楊峰 攝

封面新聞記者 林珏瑤

北緯19°19′,東經109°48′,海南文昌航天發射場。

轟鳴聲響徹南海之濱,尾焰在發射塔架間升騰。7月24日下午,「問天」實驗艙在長五B遙三運載火箭的托舉下發射升空,與中國空間站「天和」核心艙會合。

空間站,這個中國航天員在太空的「新家」,正在逐步「擴建」。此前,太空「快遞小哥」天舟飛船先後從文昌發射場升空,天舟五號也計劃在今年發射,為太空站送去補給。

越來越多「中國製造」正閃耀在太空之中。從無人飛行到載人飛行,從「天宮一號」到空間站,從短期在軌駐留再到「太空出差」半年,從「嫦娥」奔月到「祝融」探火……一代代航天人在執行任務中,突破技術難題,創下多個人類「首次」的記錄。

天和核心艙在文昌發射場發射升空 封面新聞記者 楊峰 攝

海島上建發射場

克服「三高三強」氣候干擾

載人航天工程逐夢蒼穹30年,文昌航天發射場發揮著越來越重要的作用。

隨著國家航天實力提升,長征五號和長征七號兩型新一代運載火箭的研發和使用,對發射場的條件提出了更高的要求。而我國之前的西昌、酒泉和太原航天發射場,地理位置在大直徑火箭運輸、火箭飛行殘骸落區安全等方面均不能滿足。

文昌航天發射場應時而生。與這三個發射場相比,它具有得天獨厚的地理優勢:緯度低,射向寬,海運便捷等。

2007年,我國批准在海南文昌建設新一代運載火箭發射場,西昌衛星發射中心承擔建設、管理、使用的重任。2009年9月14日,文昌航天發射場開工建設。

在海島上修建一個航天發射場有多難?

時任西昌衛星發射中心副總工程師的周鳳廣全程參與發射場的建設,他在接受媒體採訪時回憶起這段經歷,仍感嘆「很不容易」。

按照規劃,為了讓大火箭能垂直轉運、平穩行進,從測試廠房到發射塔架間,要鋪設一段2.8公里的軌道,工程要求,這條軌道不能有縫隙。為了解決這一難題,在海南的夏季,工程師們要在高溫下面對上千度的焊接爐,不斷實驗。

「(最後)用氣壓焊焊成功了,實驗成功了以後,他們(工程師)都抱著一塊哭,覺得很不容易,確實突破了很多技術難關」,周鳳廣說。

難題往往不止一個。高溫、高濕、高鹽霧,強降雨、強雷暴、強颱風,海南島獨有的「三高三強」氣象特徵,也給發射場建設帶來新的挑戰。

發射場建成後,科技人員先後攻克了低溫推進劑大流量加注、煤油液氮降溫、網絡信息系統國產自主可控等關鍵技術,解決了中大型液體火箭並行測試發射、單工位適應多型火箭發射、設施設備適應當地氣候環境等問題,實現新一代大推力運載火箭高密度發射能力。

2016年6月25日,文昌發射場迎來「首秀」。當天,長征七號在此成功首飛。

在發射場系統總體單位,即北京特種工程設計研究院的總工程師劉曉華看來,文昌航天發射場實現了複雜自然條件下重大工程建設、生態型環保型集約型發射場建設、大推力火箭發射能力、信息化指揮控制能力等四大突破。

他在接受新華社採訪時舉例,發射的兩型火箭全面採用液氫、液氧、航空煤油等無毒無污染型推進劑;垂直轉運軌道採用集約化設計,長征五號火箭採用直線轉運軌道,長征七號火箭採用直線加彎道的轉運軌道,與長征五號火箭共用一段軌道,最大程度減少工程造價和占用土地。

在信息化指揮控制能力方面,首創國產化軟體開發平台,研發測控指揮監控系統等配套軟體,確保了航天發射核心技術的自主可控、絕對安全。

載人航天

「三步走」只差最後一步

文昌航天發射場的發展,離不開我國1992年決策實施的載人航天工程「三步走」發展戰略。30年間,「三步走」已經走完了兩步。

「發射載人飛船,建成初步配套的試驗性載人飛船工程,開展空間應用實驗」,中國載人航天第一步戰略目標,早在2005年便得以實現。

繼神舟五號順利完成進行首次載人航天飛行後,2005年10月12日,費俊龍和聶海勝兩名航天員搭乘神舟六號進入太空。他們首次進入軌道艙進行工作和生活,是我國首次實現「真正有人參與的空間飛行試驗活動」。當天17時,費俊龍進入軌道艙後,聶海勝向鏡頭豎起大拇指。次日,兩名航天員還在返回艙內進行穿脫壓力服試驗。

載人航天工程通過實施四次無人飛行任務,以及這兩次載人飛行任務,突破和掌握了載人天地往返技術,使我國成為第三個具有獨立開展載人航天活動能力的國家,也實現了「三步走」戰略第一個目標。

「三步走」戰略的第二階段,在2016年6月到2017年4月得以實現。據媒體報導,載人航天工程先後實施長征七號首飛任務,任務所搭載的多用途飛船縮比返回艙成功返回,驗證了新一代多用途飛船的返回艙新氣動外形,突破了一批關鍵技術。

在此之後,天宮二號與神舟十一號、天舟一號交會對接任務,突破和掌握了空間站貨物運輸、航天員中長期駐留、推進劑在軌補加、地面長時間任務支持和保障等技術,並開展了一批空間科學實驗與技術試驗,為我國空間站在軌組裝建造和長期運營奠定了堅實基礎,標誌著空間實驗室任務取得成功。

空間站建造

建好在天上的新「家」

「建造空間站,解決有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題」。2020年5月,隨著長征五號B運載火箭在海南文昌首飛成功,「三步走」發展戰略的最後一步拉開序幕。

中國空間站名為「天宮」,由核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙組成,建成後整體呈T字構型,其中天和核心艙已於2021年4月29日發射入軌。

2021年5月29日、9月20日和2022年5月10日,天舟二號、三號、四號貨運飛船再次起飛,與天和核心艙順利對接,我國空間站建設進入了承上啟下的關鍵階段。

2021年6月17日9時22分,航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波搭乘神舟十二號載人飛船飛向太空。伴隨著飛船與天和核心艙完成快速交會對接,三名航天員順利進艙,標誌著中國人首次進入自己的空間站。

2021年6月,神舟十二號航天員出征儀式在酒泉衛星發射中心舉行 圖源:新華網

空間探測首席科學傳播專家龐之浩此前在接受封面新聞採訪時表示,空間站將是一個國家級太空實驗室,設計壽命要至少10年,甚至15年。因此,執行本次任務的三位航天員工作非常艱巨,需要從零開始把一個「新家」建好,同時還要對許多新的技術和設備進行適應。

作為中國空間站首個科學實驗艙,2022年7月24日,長征五號B運載火箭搭載著中國空間站「問天」實驗艙發射升空,踏上問天之路。

封面新聞記者此前從抓總研製問天實驗艙的航天科技五院了解到,入軌後,23噸的問天實驗艙與40多噸的空間站組合體實施軸向(前向)進行交會對接,完成「一」字構型。這是我國目前最大噸位的兩個太空飛行器之間的交會對接,也是我國空間站首次在有人的狀態下迎接太空飛行器的來訪。

今年7月25日,神舟十四號航天員乘組進入問天實驗艙 圖源:中國載人航天工程辦公室

「問天」實驗艙的設計刷新了中國和世界的多項紀錄。實驗艙由工作艙、氣閘艙及資源艙三部分組成,艙體總長 17.9 米,直徑 4.2 米,發射重量達23.2噸,與天和核心艙相比,問天實驗艙更重、更大,具備更強的超萬瓦級的供電能力、千兆級的信息傳輸能力,是國內迄今為止發射的最大的單體太空飛行器,也是世界現役在軌最重的單艙主動飛行器。

今年下半年,發射場還將執行空間站夢天實驗艙發射任務,繼續完成我國空間站建造目標。

深空探測創多個「首次」

航天成果走進百姓生活

「嫦娥」奔月、「祝融」探火、「羲和」逐日、「北斗」指路……隨著中國航天人對太空不懈地探索,曾經的神話慢慢變成現實。

2007年,中國首顆繞月探月衛星「嫦娥一號」在西昌衛星發射中心發射升空,開啟了中國深空探測新領域。「嫦娥」在太空上探月的故事,如今還在進行著。

每一位「嫦娥」都在我國的探月工程上創下多個「首次」:「嫦娥一號」獲得120米解析度全月球影像圖、三維月球地形圖等成果,讓科研人員據此編制出中國首幅月球虹灣區域的地質圖和構造綱要圖;「嫦娥二號」獲得了世界首幅7米解析度全月圖;「嫦娥三號」刷新了國際上探測器月面工作最長時間紀錄;「嫦娥四號」實現了人類首次月球背面軟著陸和巡視勘察;「嫦娥五號」實現了中國首次月球無人採樣返回,攜帶月球樣品著陸地球。

國家航天局副局長吳艷華曾在回答封面新聞記者提問時曾表示,「嫦娥五號」帶回來的月球土壤,有一部分樣品將入藏國家博物館,向公眾展示,進行科普教育。

深空探測的步伐並未就此停歇。國家航天局探月與航天工程中心主任劉繼忠介紹,在2025年前後,將完成「嫦娥六號」和「嫦娥七號」相關工作,同時開展「嫦娥八號」的研製;在2030年之前,要完成「嫦娥八號」發射。

中國探月工程總設計師吳偉仁在接受中新社記者採訪時曾表示,中國正在組織專家深化論證太陽系邊際探測方案,計劃於2049年實現150億公里遠的深空探測。

三十載篳路藍縷,中國載人航天工程不僅在科學技術方面取得成就,也改善了百姓的生活。工程辦公室主任郝淳今年4月在回答封面新聞記者提問時表示,這30年來,載人航天工程有4000餘項技術成果被廣泛應用於國民經濟的各個行業。

水稻品種「錦優90」是通過航天誘變育種,再衍生選育而成,因而被稱為「航天水稻」。在剛剛過去的秋分時節,「錦優90」迎來在成都的首次豐收,預期畝產約600公斤。

成都市雙流區彭鎮的「錦優90」水稻種植基地 封面新聞記者 劉秋鳳 趙奕 攝

四川省水稻航天育種工程研究中心相關負責人劉思勇此前告訴封面新聞記者,作為有著太空「旅遊」經歷的品種,「錦優90」回歸田野後展示出了自身的獨特優勢。其中生育期較短,約140天左右。不僅如此,「錦優90」還具備很強的抗病能力,抗性鑑定已經達到了5級以下,比普通水稻的抗稻瘟病的能力更強。

「載人航天工程是一項『既高大上,又要接地氣』的偉大事業。在自身發展的同時,又可以帶動相關產業升級,推動經濟社會發展,與國計民生密切關聯」,郝淳說。

(綜合自新華社、央視新聞、光明網、人民網、中新網、中國航天報、《國家記憶》紀錄片、公眾號「我們的太空」、中國軍網-解放軍報、南方日報、封面新聞此前報導)

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