载人航天(空间飞行活动)

2023-07-21 05:03 

载人航天空间飞行活动

载人航天是人类驾驶和乘坐载人航天器在太空中从事各种探测、研究、试验、生产和军事应用的往返飞行活动。其目的在于突破地球大气的屏障和克服地球引力,把人类的活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空,更广泛和更深入地认识整个宇宙,并充分利用太空和载人航天器的特殊环境进行各种研究和试验活动,开发太空极其丰富的资源。仅美、中、俄三国,以及私营企业spacex拥有自主载人航天能力。

莫斯科航天俱乐部科研负责人伊万·莫伊谢耶夫认为,美国依然在航天领域领先,在其之后的中国、欧洲、俄罗斯基本上都在同一个水平上。莫伊谢耶夫认为,中国正在地球遥感、通讯、导航等应用航天领域赶超俄罗斯,但在载人航天方面落后于俄罗斯、在基础空间研究方面落后于欧洲。

需要指出的是:欧盟、印度、日本可以列为“准载人航天能力国”。

北京时间2021年6月17日9时22分,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射。此后,神舟十二号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。

中文名

载人航天

英文名

manned space flight

中国航天

中国进行载人航天研究的历史可以追溯到20世纪70年代初。在中国第一颗人造地球卫星东方红一号上天之后,当时的国防部五院院长钱学森就提出,中国要搞载人航天。国家当时将这个项目命名为“714工程”(即于1971年4月提出),并将飞船命名为“曙光一号”。然而,中国在开展了一段时间的工作之后,认为无论是在研制队伍、经验方面,还是在综合国力、工业基础方面搞载人航天都存在一定的困难,这个项目就搁到了一边。

20世纪70年代初,中国第一颗人造地球卫星东方红一号上天之后,开始了东方红二号、东方红二号甲、东方红三号等多颗通信卫星的研制工作。

进入80年代后,中国的空间技术取得了长足的发展,具备了返回式卫星、气象卫星、资源卫星、通信卫星等各种应用卫星的研制和发射能力。特别是1975年,中国成功地发射并回收了第一颗返回式卫星,使中国成为世界上继美国和前苏联之后第三个掌握了卫星回收技术的国家,这为中国开展载人航天技术的研究打下了坚实的基础。

1992年1月,中国政府批准载人航天工程正式上马,并命名为“921工程”。在“921工程”的七大系统中,核心是载人飞船,载人飞船则由中国空间技术研究院为主来进行研制。“921工程”正式上马时中央就提出了“争8保9”的奋斗目标, 即1998年要在技术上有一个大的突破,1999年要争取飞船上天。中国唐家岭航天城,为中国的载人航天工程完成载人航天的任务做了物质条件的保证。

1999年11月20日,中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号飞船在酒泉起飞,21小时后在内蒙古中部回收场成功着陆,圆满完成“处女之行”。这次飞行成功为中国载人飞船上天打下非常坚实的基础。2001年1月10日,中国在酒泉卫星发射中心成功发射了“神舟”二号飞船。2002年3月25日,中国在酒泉卫星发射中心成功发射了“神舟”三号飞船。2002年12月30日,中国在酒泉卫星发射中心成功发射“神舟”四号无人飞船。

2003年10月15日9时整,我国自行研制的“神舟”五号载人飞船在中国酒泉卫星发射中心发射升空。9时9分50秒,“神舟”五号准确进入预定轨道。这是中国首次进行载人航天飞行。乘坐“神舟”五号载人飞船执行任务的航天员是38岁的杨利伟。他是我国自己培养的第一代航天员。在太空中围绕地球飞行14圈,经过21小时23分、60万公里的安全飞行后,他于16日6时23分在内蒙古主着陆场成功着陆返回。

2005年10月12至17日,我国成功进行了第二次载人航天飞行,也是第一次将我国两名航天员费俊龙、聂海胜同时送上太空。10月12日9时零分零秒,发射神六飞船的长征二号F型运载火箭点火。火箭在点火4秒钟后升空,轰鸣声回荡在戈壁滩上空。这是长征火箭第88次发射。它是中国第二艘搭载太空人的飞船,也是中国第一艘执行“多人多天”任务的载人飞船。

2008年9月25日,我国第三艘载人飞船神舟七号成功发射,三名航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏顺利升空。 27日,翟志刚身着我国研制的“飞天”舱外航天服,在身着俄罗斯“海鹰”舱外航天服的刘伯明的辅助下,进行了19分35秒的出舱活动。中国随之成为世界上第三个掌握空间出舱活动技术的国家。

2008年9月28日傍晚时分,神舟七号飞船在顺利完成空间出舱活动和一系列空间科学试验任务后,成功降落在内蒙古中部阿木古朗草原上。神舟七号飞船共计飞行2天20小时27分钟。从神舟七号开始,我国进入载人航天二期工程。在这一阶段里,将陆续实现航天员出舱行走、空间交会对接等科学目标。整个二期工程的所有发射任务全部由长二F火箭担任。后续任务将要突破空间交会对接关键技术,解决有一定规模、短期有人照料的空间应用问题,为实施“第三步”战略任务做准备。主要目标就是要突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,研制和发射8吨级规模的空间实验室,逐步掌握空间站技术。

因此,要实现“三步走”发展战略,还有许多关键技术需要突破,包括突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,研制和发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

神舟八号飞船,是中国神舟系列飞船的第八个。神舟八号发射升空后,与神舟九号对接,成为一座小型空间站。中国工程院院士、原“神舟”号飞船总设计师戚发轫透露,在中国的载人航天“三步走”计划中,中国最终要建设的是一个基本型空间站,它的规模不会超过现有的“和平号”或国际空间站。戚发轫院士介绍,基本型空间站大致包括一个核心舱、一架货运飞船、一架载人飞船和两个用于实验等功能的其他舱,总重量在100吨以下。其中的核心舱需长期有人驻守,能与各种实验舱、载人飞船和货运飞船对接。具备了20吨以上运载能力的火箭,才有资格发射核心舱。为此,中国在海南文昌新建继酒泉、太原、西昌之后的第四个航天发射场,主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。同时,中国还将在天津新建总装场。

2012年6月16日18时37分,神舟九号飞船乘长征二号F遥九火箭,从酒泉卫星发射中心腾空而起。这是长征火箭的第165次发射,也是神舟飞船的第四次载人飞行。中国航天员景海鹏、刘旺、刘洋将第一次入住“天宫”。33岁的刘洋也成为中国第一个飞向太空的女性。神舟九号飞船与天宫一号自动对接。二者携手在太空飞行6天之后短暂分开,再进行由航天员手动控制的交会对接。“天宫一号”实际上就是一个空间实验室的雏形,它的重量和神舟七号一样,用它来完成和飞船的交会对接。“天宫一号”主体为短粗的圆柱型,直径比神舟飞船更大,前后各有一个对接口。采用两舱构型,分别为实验舱和资源舱,实验舱由密封的前锥段、柱段和后锥段组成,实验舱前端安装一个对接机构,以及交会对接测量和通信设备,用于支持与飞船实现交会对接。资源舱为轨道机动提供动力,为飞行提供能源。

2013年,首次担任指令长的聂海胜,与航天员张晓光、王亚平共同上天,执行天宫一号与神舟十号载人交会对接任务。是次任务开创中国航天员在轨飞行15天的纪录,而聂海胜也由此成为首位以将军身份进入太空的中国航天员。  6月25日07时05分,神舟十号飞船与天宫一号目标飞行器分离,从天宫一号上方绕飞,顺利完成绕飞以及近距离交会任务,并且在空中授课。

2016年9月15日,中国在酒泉卫星发射中心用长征二号FT2火箭将天宫二号空间实验室发射升空。至2018年9月15日,天宫二号空间实验室已圆满完成2年在轨飞行和各项试验任务。2018年9月20日天宫二号空间实验室运营管理委员会会议研究决定,天宫二号在轨飞行至2019年7月,之后受控离轨。

2016年10月17日,神舟十一号于在酒泉卫星发射中心成功发生升空,将景海鹏、陈冬2名航天员送入太空。10月19日,神舟十一号飞船与天宫二号成功实施自动交会对接。合体后,景海鹏和陈冬两名航天员将进驻天宫二号,开展空间科学实验。

2018年12月8日凌晨,人类航天器首次月球背面“登陆”之旅开启。2时23分,中国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空,成功将嫦娥四号探测器送上太空。随后,器箭成功分离,嫦娥四号成功进入近地点约200公里、远地点约42万公里的地月转移轨道。

2019年1月11日1时11分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将中星2D卫星送入预定轨道,随后,太阳翼顺利展开。中星2D卫星发射取得圆满成功,我国2019年宇航发射实现开门红。

2021年4月,执行神舟十二号载人航天飞行任务的载人飞船及长征二号F遥十二运载火箭完成出厂前所有研制工作,已分批安全运抵酒泉卫星发射中心,开展发射场区总装和测试工作  。

北京时间2021年6月17日9时22分,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射。此后,神舟十二号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。

产生影响

新材料

在空间站内,宇航员已制作出了杂质少、表面缺陷小、质地精良的半导体、金属材料、玻璃、陶瓷和光学元件;在生物材料加工方面,已可以在空间生产抗血栓制剂-尿激酶、纯度比地面高100倍的抗流感制剂和抗病毒干扰素、可治疗糖尿病的胰腺β-细胞和用于治疗烧伤的表皮生长素等30多种质量、疗效较高的药物,航天员还可设法使蛋白质分子按预定的立体结构排列起来,形成纯度比地面高10倍、性能超群的蛋白质晶体,促进新药开发、疾病研究和防治;载人航天器搭载的农作物种子在宇宙射线的作用下,其遗传基因会发生变化,有可能诞生高产、营养成分增加或抗病毒的作物新品种。

新资源

由于载人航天器相对于地球位置高远,因此航天员可以全面探测与地面生活密切相关的地球磁场、大气臭氧层和电离层,寻找石油、矿藏和地下水源,观察农作物的长势、森林火灾和积雪覆盖面的变化,尝试预报地震等难以预料的自然灾害。

新学科

载人航天促进了天文学、高能物理、材料学、自动控制、信息、制造工艺学等科学技术门类的发展,催生了航天器结构力学、航天动力学、空间电子学、航天医学等新学科,形成了大批高科技工业群体,丰富了人类对近地空间和月球的认识,产生了显著的社会和经济效益。航天飞机、空间站的出现,使人类得以利用微重力、超低温、强太阳辐射、真空等太空中的独特条件开展多项研究。

新民用产品

载人航天技术的发展还催生了一系列民用产品,比如载人航天中采用的机器人能够在地面协助医生做手术,利用双向遥测技术能制造出可被监测、调控的心脏起搏器,航天飞机上使用的水处理系统已开始在部分国家转为民用,受载人航天器表面可减少气动阻力的罗纹启发而研制出的罗纹泳衣助游泳选手摘金夺银。

太空资源

太空资源泛指太空中客观存在的、可供人类开发利用的环境和物质。主要包括:相对于地面的高远位置资源,高真空和超洁净环境资源,微重力环境资源,太阳能资源,月球资源,行星资源等。

太空上可利用的资源比地球上可利用的资源要丰富的多。仅从太阳系范围来说,在月球、火星和小行星等天体上,有丰富的矿产资源;在类木行星和彗星上,有丰富的氢能资源;在行星空间和行星际空间,有真空资源、辐射资源、大温差资源,那里的太阳能利用有效率也比地球上高的多,取得了巨大的社会效益。高真空和高洁净是外层空间的显著特征,是进行许多科学实验、发展航天技术、生产电子产品和高级药品的理想环境,尤其它是人类的航天活动的先决条件。高真空、超洁净环境资源取得了相当大的实际效果,但微重力资源和太阳能资源的利用还处于试验、研究和创造条件的阶段。

参考资料

1.张召忠:航天大国是造1万辆坦克都无法获得的国际地位·环球网

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