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网易新闻对话中国载人航天

社会新闻 2020-04-07 00:28100未知admin

  在国际空间站发射13年后,中国也开始了空间站的第一步,首个空间实验室“天宫一号”将在9月29日晚发射升空。就此,网易新闻对话中国载人航天工程原副总指挥,胡世祥中将,解读天宫一号核心技术和中国航天规划发展。

  胡世祥中将,中国载人航天工程原副总指挥。1970年作为发射手把中国第一颗人造卫星“东方红一号”送上太空并作为中国火箭发射权威,几乎参与了中国的所有火箭及导弹发射。

  胡世祥:发射窗口这东西和过去发射卫星、发射飞船大体上是差不多的,但载人飞船要求更严格一些,因为要考虑将来和神舟八号交会对接,除了太阳、光照、能源、角度、轨道精度以外,特别是为了适应神舟八号将来和它对接,轨道精度要求更严。

  胡世祥:交会对接的难点就是交会对接。首先,要使两个飞行器在同一轨道面上,神舟八号再追上去,最后两个飞行器之间的误差不超过18公分,是非常精确的控制,所以难点在于制导、对接,特别是对接机构。

  胡世祥:在方案阶段曾和俄罗斯讨论过,有两种办法,锥杆式和异体同构周边式,锥杆式比较简单,容易实现,异体同构周边式的对接机构比较复杂 ,可是这个通用性很强,口径比较大,成功率也比较高,现在国际上都用,将来我们搞国际空间站也可能都用这个东西,所以后来我们就选了第二种方案。

  胡世祥:天宫一号的主要任务就是为了实验一下交会对接,它的任务就是干这个,要是寿命太短不行,假如第一次没对接成功,我可以再发射一个上去对接,反正我要把交会对接的任务完成。我们目前还不打算用它做空间实验室,完成任务后它就可以脱离轨道,剩余的推进剂会把它推到大气层里烧毁。

  胡世祥:我们是第五个发射卫星的国家,又是第三个进入载人飞船俱乐部的国家,但我们距离美国、俄国还有很大的差距,我们现在已经明码实价地标出了我们落后几十年,国际空间站建成是在1975年,我们要建成是在2020年,几十年就下去了,所以我们还需要很大的努力来追赶,但是你跑人家也在跑,2030年,我们差不多可以和大家并驾齐驱也说不准,因为它跑的速度我们不知道。

  胡世祥:印度和日本的航天工程发展很快,特别是印度这几年,它的火箭发展也很快,我搞这行,我也希望我能处于世界领先地位。 我国的现状,第一是探索未知领域;第二是和平利用空间、开发空间,能够造福人类,对我们有利;第三是提高全民的科学素质,提高大家向上的凝聚力。 我希望我们处于领先地位,不要忘记我们的科学发展观,国家还是要本着科学发展观的观点,科学地、理智地安排我们的规划。

  胡世祥:我们现在积极努力地开发国际合作,在航天服方面我们和俄罗斯进行合作,翟志刚穿了我们自己的航天服出舱,刘伯明穿的就是俄罗斯的航天服。神舟八号我们还准备和德国就生命科学领域进行合作,在空间实验室做一些实验,这块我们都做了很多努力。

  胡世祥:想当初,美俄和前苏联建立空间站的时候就有人问我们是否参加,当时无论是从国力,还是从其它国家欢迎不欢迎的问题方面考虑,因为是16个国家的组织,所以当时我们没有参加,现在国家空间站已经建成了,我们也要建自己的空间站,就没有必要加入国际空间站了,建成我们的国际空间站后我们可以海纳百川,如果谁要做实验,我们还可以让他们加入到我们的空间站来。

  胡世祥:天宫一号是载人飞船工程的一部分,以后要和神八对接,还要和神九对接,必须都在载人航天发射场上发射,这样就保证它们在一个轨道面上运行。咱们国家目前还只有一个载人航天发射场,就是酒泉发射中心,将来海南发射场建设起来会出现第二个载人飞船发射场。

  胡世祥:发射窗口这东西和过去发射卫星、发射飞船大体上是差不多的,但载人飞船要求更严格一些,因为要考虑将来和神舟八号交会对接,除了太阳、光照、能源、角度、轨道精度以外,特别是为了适应神舟八号将来和它对接,轨道精度要求更严。

  胡世祥:交会对接的难点就是交会对接。首先,要使两个飞行器在同一轨道面上,神舟八号再追上去,最后两个飞行器之间的误差不超过18公分,是非常精确的控制,所以难点在于制导、对接,特别是对接机构。

  整个交会对接是这样的过程:地面的雷达控制站制导,让它俩尽量靠近,近距离时就开始用神舟八号雷达自主扫描,再近一点就利用CCD制导往那儿靠近。

  胡世祥:天宫一号上要放一个对接机构,原来我们和俄罗斯曾经有过交流,俄罗斯做了两个对接机构,一个是锥杆式的,这边是一个喇叭口,那边是锥杆,像老太太纫针似的纫上去。

  还有一个是导向板内翻,上面有三四块导向板,往里翻,异体同构,与对接目标是一样的东西,这叫“异体同构周边式”的对接机构,是圆的;前面几个导向板是梯形的,靠上去就可以把它引导对上,对上之后一撞就把它锁住,对接机构再把它拉紧密封。现在俄罗斯和美国在航天器对接上都用的是“异体同构周边式”,口径比较大,密封性也比较好,将来航天员可以在这里面进出,通用性比较强,美国和前苏联、俄罗斯都用这个东西,所以我们也用这个东西。

  再就是,要确保它能够追上。怎么才能让神舟八号飞上去后对上天宫一号,天宫一号已经在轨道上转了,神舟八号放上去还得对上,第一要保证它们在同一个平面上,第二是必须要在同一个轨道上,就靠“迭代制导系统”,事先要把神舟八号现有的实时状态、俯仰、偏航、滚动、角度的数据弄清楚,另外最终目标是要和它对上,所以天宫一号的位置也要清楚,不断地迭代、靠近才能追上,这就必须保证天宫一号要测量非常准,神舟八号测量也要非常准,测量、控制、通信都要非常准。

  此外,交会对接开始是地面控制的,然后是神八的引导雷达、CCD制导慢慢引导上去,这也是我们这几年攻克的难题,精度、测控通讯、自主测量,它在天上时我们就管不了了,它自己在控制,因为神舟八号是无人控制的,必须自己找对象、自己结合,这都是相当关键的技术。

  还有,为了保证可靠,天宫一号以及后面的神舟八号对于可靠性都做了大量实验工作,确保它万无一失,比如箭载机、故障检测系统、双惯导组合,这些东西都是作为“三冗余”备份的,在火箭这块采用了大量的冗余技术。

  还有对接机构,对接机构也采用了大量的冗余技术,比如传感器,靠不靠上,不是用一种,而是用好几种测量手段,少数服从多数。对接机构就是这样,几个数据都得是可靠的,从硬件上是“三冗余”,从软件上也是“三冗余”,

  箭载机、故障检测、软件等都是多重系统,你看我也看,你控制我也控制,两个人说了才算数,这就是3:2。天宫一号,包括下面的神舟八号、神舟九号,冗余技术采用得比较多,不论是硬件还是软件,都是这样。

  胡世祥:在方案阶段曾和俄罗斯讨论过,有两种办法,锥杆式和异体同构周边式,锥杆式比较简单,容易实现,异体同构周边式的对接机构比较复杂,可是这个通用性很强,口径比较大,成功率也比较高,现在国际上都用,将来我们搞国际空间站也可能都用这个东西,所以后来我们就选了第二种方案。

  决定采用异体同构的对接机构,我们就自行研制。前不久我到上海去看了一下,地面实验做了一千多次对接,模拟在天上的状态,六自由度,前、后、左、右、上、下,然后找着它对上去,完成了1055次交会对实验和接647次分离实验。

  因为做的次数比较多,大家说很有把握,当然,天上和地面还不一样,从地面实验来看,是很充分的了。

  胡世祥:我们还是希望空间站在我们的可视范围之内,不能到地球另一边去建站,看不着。基本还是在我国地面能监测能看得见的地方。

  胡世祥:天宫一号的主要任务就是为了实验一下交会对接,它的任务就是干这个,要是寿命太短不行,假如第一次没对接成功,我可以再发射一个上去对接,反正我要把交会对接的任务完成。我们目前还不打算用它做空间实验室,完成任务后它就可以脱离轨道,剩余的推进剂会把它推到大气层里烧毁。

  胡世祥:有关系。因为芯二级基本采用的是同样的设备,长二丙等火箭虽然发射了百十余次,应该说是很可靠的了,但小概率事件总会出,根据航天的五条规零标准,“出了问题要归零”,也就是要对故障定位准确,哪儿出的问题,机理要清楚,是什么原因,故障要浮现;再就是“措施要有效”,用一个办法加固它,让它不再出这个问题,那就叫“措施有效”;最后是“举一反三”,载人航天中用的所有东西,谁用了它都要同样进行反思,采取措施,所以我们在神舟八号上采用的东西要加固,把故障剥离开,同时要采取措施,避免出现问题,这需要一定时间,同时要有一定改进措施,剥离开,比如长二丙振动频率是那样的,振坏了,它的结构出了问题,我的振动频率和你不一样,我的不一定坏,有个剥离的问题,但不管怎么样,我要采取措施防止出现故障,这需要一点时间。

  胡世祥:这“三步走”,第一步就是载人,杨利伟进入太空是一个标志,建成一个初步的航天测控系统,比如火箭需要什么样的设备、飞船的机构、地面的测控通信网,载人航天工程的配套工程,都要搞出来,另外要适当做一些空间实验,这时第一步就算完成了。

  第二步是完成出舱活动,航天员要出来,将来航天器飞行有什么困难,他还可以去修一修;然后就是交会对接,建立一个空间实验室,只是小规模的,不叫空间站,在这个小实验室里做些实验,短期有人照料的。

  第三步就是建立空间站,大概我们在2020年前后要建造一个60吨重的空间站,其中有核心舱、能源舱、实验舱……现在我们天宫一号是8吨左右,要建一个60吨左右的大空间站,是一个很大的工程,第三步还要长期有人照料。

  胡世祥:这个工程本身就有很大的带动作用,好多工程必须采用很多的先进技术,比如刚才我说的那些先进东西,这些东西都会在相应的产业、经济中发挥作用。现在人类的生活因为发射了卫星更丰富多彩,通信技术把世界变小了,实际上载人航天工程也是这样,它对我们整个的工业基础、科学研究都有很大的带动作用,这个带动作用不是一般的产业能衡量的。

  再一个,要在空间站里做很多实验,现在有16个国家参加的国际空间站都在做实验,天体科学、生命科学、材料科学、空间科学等等。空间站有一个很大的特点:纯净度非常高,高洁净度,丰富的粒子、各种射线、微重力,这些条件是特别特殊的,比如直拉单晶硅,在地面上拉单晶硅,受重力影响,做出来就像包米一样,一头大一头小,在太空拉出来的单晶硅就是完完整整的圆,没重力、没杂质、没污染。

  现在还有一些新实验,比如太空育种,需要辐射,很多粒子把种子撞一下,回来后就变异了,产生新品种。甘肃天水有一个育种基地,他们种出来的大南瓜可以当椅子坐,奇形怪状的,他们种出来的茄子像香蕉一样是一串的,恒达招商经过培育以后,这些东西的基因产生了变异。

  生命科学也要进行研究,这样会使各个科学领域里都有新的发现、新的进展,对我们的国民经济发展有利、对人民的认知会提高。

  胡世祥:我们是第五个发射卫星的国家,又是第三个进入载人飞船俱乐部的国家,但我们距离美国、俄国还有很大的差距,我们现在已经明码实价地标出了我们落后几十年,国际空间站建成是在1975年,我们要建成是在2020年,几十年就下去了,所以我们还需要很大的努力来追赶,但是你跑人家也在跑,2030年,我们差不多可以和大家并驾齐驱也说不准,因为它跑的速度我们不知道。

  胡世祥:现在印度和日本的航天工程发展很快,特别是印度这几年,它的火箭发展也很快,日本在一些西方技术的支持下,发展速度很快。

  我国的现状,第一是探索未知领域;第二是和平利用空间、开发空间,能够造福人类,对我们有利;第三是提高全民的科学素质,提高大家向上的凝聚力。

  我希望我们处于领先地位,不要忘记我们的科学发展观,我们国家一定会按照可持续发展观、科学发展观来发展,按照我们的综合国力来发展,按照我们国家的实际情况科学安排,我觉得这种心态是好的,没有必要苛求你先我后,载人航天也好、登月也好,方法很多,如果单独追求速度,像美国和前苏联在冷战时期的竞争,看谁先上月亮,老美不就是用一个大土星一下把人送上月亮了吗?方法很多,所以关于这个,我们国家还是要本着科学发展观的观点,科学地、理智地安排我们的规划。

  胡世祥:我们现在积极努力地开发国际合作,在航天服方面我们和俄罗斯进行合作,翟志刚穿了我们自己的航天服出舱,刘伯明穿的就是俄罗斯的航天服。

  另外,杨利伟把联合国的国旗搭载上了,我亲自带着他去见安南,说我们搭载了联合国的国旗。这次还要在天宫一号上装三百面国际宇航联合会的会旗,它曾经在国际空间站上搭载过,这次我们再搭载。国际宇航联合会的会旗在所有的载人航天器上都待过,这些就属于互相交往、增进友谊。

  神舟八号我们还准备和德国就生命科学领域进行合作,在空间实验室做一些实验,这块我们都做了很多努力。

  胡世祥:想当初,美俄和前苏联建立空间站的时候就有人问我们是否参加,当时无论是从国力,还是从其它国家欢迎不欢迎的问题方面考虑,因为是16个国家的组织,所以当时我们没有参加,现在国家空间站已经建成了,我们也要建自己的空间站,就没有必要加入国际空间站了,建成我们的国际空间站后我们可以海纳百川,如果谁要做实验,我们还可以让他们加入到我们的空间站来。

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