中國載人航太工程三十週年:接續奮鬥 勇攀高峰

中國載人航太工程三十週年:接續奮鬥 勇攀高峰
1992年9月21日,中央正式決策實施載人航太工程,並確定了我國載人航太“三步走”發展戰略,代號為“921”工程。三十年來,工程相繼突破和掌握天地往返、空間出艙、空間交會對接等載人航太領域關鍵技術,開展了一系列空間科學實驗與技術試驗,成功將14名、23人次航太員送入太空,牢牢佔據了世界載人航太的重要一席。

  從無人飛行到載人飛行,從一人一天到多人多天,從艙內實驗到出艙活動,從單船飛行到組合體穩定運作……載人航太工程三十年的建設發展,是建設創新型國家和科技強國的重要內容,是實現中國夢、航太夢的具體實踐,在展現綜合國力、服務國家戰略、推動科技創新、促進經濟社會發展等方面發揮了重要作用。三十載,三大步,圓夢強國。

  第一步,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。1999年,神舟一號發射,這是中國第一艘無人試驗飛船。2003年,神舟五號發射,中國實現首次載人航太飛行。2005年,神舟六號發射,中國航太實現首次多人多天飛行。

  第二步,突破航太員出艙活動技術、空間飛行器的交會對接技術,發射空間實驗室,解決有一定規模的短期有人照料的空間應用問題。2008年,神舟七號發射,中國航太員首次實施空間出艙活動。2011年,天宮一號入軌,中國航太首次實施無人空間交會對接。緊接著在2011年至2012年期間,中國航太陸續完成自動、手動交會對接。

  第三步,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。2021年,天和核心艙入軌。2022年,天問實驗艙入軌。當下,夢天實驗艙,整裝待發。中國空間站計劃于2022年完成在軌建造,此刻距離其建成還有“一步之遙”。

從零起步 穩紮穩打

對接機構安裝(資料圖) 中國航太科技集團八院供圖

  載人航太工程規模龐大、系統複雜、技術難度高。在工程立項之初,可謂一張白紙、白手起家。工程論證、立項時,科研人員大膽提出由推進艙、返回艙和軌道艙組成的三艙飛船的技術路線,將安全性設計作為飛船設計的核心,同時考慮功能的可擴展性,在增加對接機構後,使之成為空間站與地面之間的天地往返運輸工具,為載人航太的下一步發展打下堅實基礎。另外,從經濟性角度出發,考慮一船多用,當飛船完成在軌運作任務後,軌道艙留軌飛行,可開展大量空間科學實驗。  

     在載人航太工程“三步走”的第一階段,通過突破分段技術、制導導航與控制技術、液體回路保障技術等一大批具有自主智慧財産權的核心技術,使神舟系列飛船深深打上了“中國製造”“中國創造”的烙印,使我國在一躍成為世界上第三個能夠獨立把人送上太空的國家,也成為第三個能夠獨立開展有人參與的空間科學實驗的國家。

  30年前,我國推力最大的火箭是長征二號E,當時它的可靠性指標僅為0.91,遠達不到載人標準。中國運載火箭技術研究院決定在它的基礎上研製“長征二號F載人航太新型火箭”,並將長二F的可靠性指標定為0.97。

  研製載人火箭到底有多難?以零部件數量為例,汽車有幾萬個、飛機有十幾萬個、運載火箭有幾十萬個、載人航太産品則有上百萬個,所有的環節必須萬無一失。彼時,火箭院的研製人員只在國外畫報上見過載人火箭,對它的細節一無所知。對當時國內基礎工業狀況而言,0.97無異於在喜馬拉雅山腳下遙望珠峰峰頂。

  不懂就去學,沒有經驗就去積累,自力更生是刻在中國人骨子裏的品質。火箭院派出10余人遠赴莫斯科學習載人火箭技術,經過4年潛心鑽研,中國載人火箭研製取得突破性進展:箭體結構靜力試驗具備條件、振動箭開始生産總裝、活動發射平臺投産……  

     1999年至2002年,長二F遙一至遙四火箭相繼研發成功,推動了陸海基航太測控網驗證、微重力環境下空間生命科學、空間材料實驗開展,贏得“神箭”美譽。2005年10月,長二F遙六火箭將航太員費俊龍、聶海勝送入太空,順利完成多人多天太空飛行試驗,“三步走”戰略“第一步”順利收官。

行路難!新征程沒有終點

  2010年至2011年,在長二F火箭的安全性和可靠性持續攀升過程中,長七、長五B進入研製賽道,中國載人航太工程開始以“三步走+齊步走”模式闊步前行。

  長七火箭6個模組均採用液氧煤油低溫發動機,複雜程度遠超常規發動機。研製隊伍採用協同工作模式,總體結構、控制、動力等專業設計人員進駐發動機研製單位聯合攻關,經過兩個月通宵達旦的奮戰,不僅圓滿解決了佈局問題,還完成了總體及相關專業設計。

  2011年7月,長七火箭轉入初樣研製,2015年5月轉入試樣研製。型號隊伍共攻克33項技術難關,完成包含全箭合練、動力系統試車在內的313項大型地面試驗。這背後是研製隊伍快節奏、高強度的默默付出:有的設計人員剛在綿陽完成風洞試驗,就直接趕赴西安開展發動機熱環境測量;有的工藝和操作人員上午在南苑進行管路試驗安裝,下午又轉戰雲崗吊裝貯箱……從總體到單機,從設計人員到工人,每個人都在為長七騰飛拼盡全力。

  2013年6月11日,神舟十號載人飛船成功發射,航太員聶海勝、張曉光、王亞平三名航太員在太空先後完成了1次自動、1次手控交會對接,開展了太空授課,以及大量科學實驗和技術試驗。15天后的6月26日,飛船返回艙安全返回地面。這是我國載人天地往返運輸系統首次應用性飛行,標誌著工程第二步取得階段性重大勝利。

  通過神舟十號的研製攻關和在軌任務的圓滿完成,我國突破了空間組合體人性化設計基本技術、空間站建造基本技術,建立了天地往返運輸系統,使我國全面掌握了航太器自動和手動控制交會對接、航太器繞飛等技術,特別是標誌著神舟飛船作為我國載人天地往返運輸系統日趨成熟,為實施我國載人航太第三步發展計劃奠定了技術基礎。

  2016年,長征七號首飛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;實施了天宮二號與神舟十一號載人飛行任務,首次實現了航太員中期在軌駐留,並開展了一批體現國際科學前沿和高新技術發展方向的空間科學與應用任務。

  2017年,我國發射了天舟一號貨運飛船,突破和驗證了空間站貨物運輸、推進劑在軌補加等關鍵技術,飛行任務取得圓滿成功。至此,載人航太工程第二步勝利收官。

逐夢蒼穹 未來可期

  建造空間站、建成國家太空實驗室,是實現載人航太工程“三步走”戰略的重要目標,是建設科技強國、航太強國的重要引領性工程。載人航太工程第三步的主要任務便是“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”。

  2021年4月29日,長征五號B運載火箭將中國空間站天和核心艙送入太空,推動我國空間站建造進入全面實施階段,中國人迎來了首個溫馨舒適的太空家園。同年5月至10月,又相繼將天舟二號貨運飛船、神舟十二號載人飛船、天舟三號貨運飛船、神舟十三號載人飛船送入太空。其中,神舟十二號航太員在軌駐留3個月,神舟十三號航太員在軌駐留6個月,創下中國航太的多個“首次”。

  2022年4月16日,神舟十三號載人飛船返回艙成功著陸。中國空間站關鍵技術驗證階段圓滿完成,進入全面建造階段。隨後的6月5日,神舟十四號載人飛船將陳冬、劉洋、蔡旭哲成功送入太空,正式開啟6個月的太空之旅,標誌著中國空間站任務轉入建造階段以來的首次載人任務正式開啟。7月24日,我國空間站首個實驗艙,也是迄今我國最大單密封艙體的問天實驗艙在長征五號B運載火箭的托舉下,橫空飛九天,有力推進了中國空間站在軌建造任務按期圓滿完成。

  2022年,中國空間站將最終完成“T字構型”建造任務,中國人的飛天夢將更加高遠。

  創造新歷史,是致敬歷史的最好方式。在載人航太工程而立之年,我國將建成三艙構型的空間站,成為獨立掌握近地空間長期載人飛行技術,具備長期開展近地空間有人參與科學研究、技術試驗和綜合開發利用太空資源能力的國家。


     來源:中新網、新華網、央視網、光明日報、中國載人航太微信公眾號等綜合