“神舟七号”载人飞船是中国“神舟号”飞船系列之一,于2008年9月25日21时10分04秒988毫秒从中国酒泉卫星发射中心载人航天发射场用“长征二号F”火箭发射升空。飞船于2008年9月28日17时37分成功着陆于中国内蒙古四子王旗主着陆场。“神舟七号”飞船共计飞行2天20小时27分钟。
“神舟七号”是中国第三个载人航天飞船。神舟七号飞船全长9.19米,由轨道舱、返回舱和推进舱构成。神七载人飞船重达12吨。“长征2F”运载火箭和逃逸塔组合体整体高达58.3米。
从“神舟七号”开始,中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“长征2号F”火箭担任。
“神舟七号”的诞生
2004年12月,中央正式批复载人航天工程第二步第一阶段立项,飞船系统启动了“神舟七号”的方案设计和攻关工作。2005年4月,“神舟六号”飞船还在发射前的测试阶段,“神舟七号”飞船已完成了轨道舱结构方案设计报告评审。在推进舱和返回舱变化不大的情况下,这意味着实际上“神舟七号”飞船的方案已经形成了。
“神舟五号”、“神舟六号”是在前四艘无人飞船的基础上改进而来的。“神舟七号”飞船轨道舱改成气闸舱,是个全新的产品,要重新做结构强度、振动、力学、热真空等各种试验。这使得做计划时的未知因素大大增加了,不仅要考虑每次试验需要什么保障条件,要达到什么目的,还要考虑试验失败该怎么应对。
经过各部门的通力合作,研究人员终于攻克了一道道技术难关。当“神舟七号”飞船壮观地竖立在眼前,科研人员的心中不是喜悦,而是紧张。
从综合测试开始,原来各自分头工作的小团队,组成一个大的飞船试验队,所有系统集中成一个大系统。此后长达1200小时的测试,是“神舟一号”以来时间最长的一次测试,但总的来说,整个过程十分顺利。
2008年1月,完成正式模拟飞行测试;完成3组9名航天员参加的人船联合测试;
2月,完成整船振动和噪声力学试验;
3月,完成整船热真空试验和整船泄复压试验;
4月,完成飞船、地面联合测试和人、船、地联合测试;
7月6日,“神舟七号”飞船发射试验队出征发射场;
9月6日,飞船加注推进剂;
9月25日,“神舟七号”飞船以良好的状态做好了发射升空的一切准备,屹立在发射场。
知识点中国成为第三个掌握空间出舱活动技术国家
翟志刚完成出舱活动后顺利返回“神舟七号”飞船轨道舱,中国载人航天工程取得了又一具有里程碑意义的重大技术突破。中国也随之成为世界上第三个掌握空间出舱活动技术的国家。
1965年3月,前苏联航天员列昂诺夫由“上升2号”飞船出舱行走,实现了人类历史上的第一次太空行走。同年6月,美国航天员怀特在乘“双子星座4号”飞船飞行时实现出舱行走。43年来,掌握太空行走技术的国家数量一直没有发生变化。
中国从1992年开始实施的载人航天工程并确立了分三步走的发展战略。掌握太空出舱活动这一关键技术,意味着为实施下一步的空间交会对接,最终实现建立空间站的目标奠定了坚实基础。
着陆场系统一步步改进
着陆场系统是为“神舟七号”回归保驾护航的。
“神舟六号”飞船载人航天任务一结束,着陆场系统的科研人员就开始备战“神舟七号”了。载人航天工程靠的是大协作,其中凝聚着无数科技工作者的心血和智慧,对着陆场系统而言,就是要倾尽全力、履职尽责,让“神舟”飞船安全回家。
载人航天工程着陆场系统包括主副着陆场、陆上应急搜救、海上应急搜救、通信和航天员医监医保5个分系统。针对“神舟七号”载人飞船多人多天、航天员出舱、傍晚返回等特点,技术人员对系统进行了重新设计,通过优化整合和综合集成创新,使系统建设更加科学可靠、经济实用。
与其他系统相比,着陆场系统比较特殊的一点就是涉及的单位多、参试人员和设备多,对于总体协调工作来说,遇到的问题和困难就可想而知了。为了确保试验任务万无一失,工作人员在任务前组织了近百次联调和测试演练,确保了系统以“零问题”状态参加任务。
“神舟七号”飞船飞行任务中,要求着陆场系统有一些相应变化,空中搜救指挥平台、无线电跟踪测量设备、卫星导航定位系统等都是在系统内首次亮相,共同为“神舟七号”飞船和航天员的安全返回保驾护航。
从“神舟一号”任务开始,着陆场系统始终处于不断地探索和发展过程中。为最大限度提高着陆场系统的费效比,在总体方案的设计上,始终坚持了以最小投入发挥最大效能的设计原则,在保证搜救效果的前提下,尽可能减少人员与设备的投入。“神舟七号”着陆场区的配备力量有所改变,一些搜救设备也有所改进。
“神舟七号”飞船的搜救方案,将原来“空中为主,地面为辅”的模式改为“空中救援航天员,地面处置返回舱”。所有针对航天员的搜救工作都由空中力量完成,这样可以大大缩短抵达着陆点的时间,提高快速反应能力。
搜救模式的改变带来了着陆场区力量配备的变化。通过最大限度地压缩地面力量,把原来陆地上升段的4个应急救生区压缩成3个,把主、副着陆场的力量加以综合利用。如此一来,虽然航天员人数增加了,但通过优化,不仅没增加搜救力量,反而减少了直升机的数量。
在前六次飞行任务结束后,经过不断总结,在“神舟七号”任务着陆场系统的总体设计方案中去掉了一些可靠性不够高的设备,新研制加装了性能更加可靠的搜索定向仪,为直升机添加了可供夜间搜索使用的探照灯和红外设备,还为航天员配备了铱星手机,大大提高了系统的可靠性。
“神舟七号”和“神舟六号”相比,大的状态变化主要有三个方面:第一,要执行出舱试验任务,这是我国载人航天工程第二步第一阶段要突破的关键技术;第二,飞船是满载的,就是承载三名航天员,这样就达到了“神舟”飞船的额定能力;第三,“神舟七号”飞行期间要进行一些卫星通讯的新技术试验。
作为我国载人航天工程二期的首次飞行,“神舟七号”飞船的航天员空间出舱活动成为最大突破。专家们制定了有害气体控制等30多项出舱期间的应急预案来保证航天员的安全。而使航天员从舱内环境过渡到舱外真空环境的飞船气闸舱,则是由我国自主研制成功,且首次投入使用。
知识点着陆场为何多次选在内蒙古中部草原?
“神舟一号”到“神舟七号”飞船均在这片位于内蒙古中部的草原成功着陆。为何多次选择这里作为神舟飞船的主着陆场呢?
四大原因使这片草原成为神舟飞船当仁不让的“娘家”。
一是飞船从草原上空多圈次通过。“为使飞船返回着陆的机会尽可能多,着陆场应选在飞船运行的船下点轨迹尽可能多圈次通过的地域,或是利用返回舱在大气层飞行时所具有的横向机动能力使其可能达到的地区。四子王旗的杜尔伯特草原符合这些条件。”
二是这一地区的场地开阔。这里以畜牧业经济为主,牧民基本定居,大多孤门独户,人烟稀少,每平方千米人口不超过10人,特别是房屋和高大树木的占地面积少于千分之一,便于地面、空中回收部队发现目标并及时调运。
三是草原地势平缓。杜尔伯特草原海拔1000米到1200米,属沙质草原,没有大的河流、湖泊,有利于返回舱的安全着陆和对航天员的快速救援。
四是杜尔伯特草原的天气状况总体良好。这里属中温带大陆性气候,全年干燥少雨,空气能见度高,各项指标均符合飞船返回对气象的具体要求。
中国人的又一次骄傲
108盏聚光灯将发射场区照得亮如白昼,58.3米高的船箭组合体和105米高的发射架散发出水晶般的光泽。
2008年9月25日20时10分,距“神舟七号”飞船发射预定时间还有整整1个小时。
执行中国第三次载人航天飞行任务的航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏,已进入“神舟七号”飞船返回舱。这是“神舟”飞船第一次迎来3位乘客。
从酒泉卫星发射中心到北京航天飞行控制中心,从内蒙古四子王旗主着陆场到远在大西洋的“远望三号”航天远洋测量船,以及神州大地上所有在电视机前期待的人们,都在等待又一个辉煌时刻的来临。
9月25日17时30分许,“神舟七号”航天员出征仪式在酒泉卫星发射中心航天员公寓问天阁举行。
成功发射
9月25日20时20分,三位航天员在“神舟七号”载人飞船上调试设备,等待发射。
离发射还有40分钟,启动泵被按下。环抱着火箭的第三组平台开始旋转,30度、90度、180度……乳白色的船箭组合体完全展露在世人眼前。灯光下,整流罩上的五星红旗图案格外醒目耀眼。
“15分钟准备!”
塔台上的人员全部撤离。完成了发射前一切准备工作的3位航天员,静静地躺在距离地面50多米高的返回舱内。
“5分钟准备!”
3位航天员再次检查调整束缚带,关闭面窗,镇定地等待飞天时刻的到来。
“神舟七号”发射“……5、4、3、2、1。”随着零号指挥员清晰有力的倒计时口令,所有人都屏住了呼吸。
“点火——”
1500米外的移动发射平台上,一股橘红色的火焰从“长征二号F”火箭底部猛地喷射出来。
1,2,3,4……足足4秒钟时间,火箭仍稳稳地坐在发射平台上。
这4秒的停滞,犹如跳水运动员在起跳前猛地将跳板踏下以积蓄力量一样,现在这股蓄积的力量——604吨的巨大推力开始托着火箭徐徐升起。
火箭底部喷出的几千摄氏度的高温烈焰,在几秒钟内就将导流槽中数百吨的水变为蒸汽。烈焰与蒸汽被压迫着从左右两侧的槽口喷薄而出,如同巨大的蘑菇云腾空而起。高达数十米的烈焰,一刹那将整个戈壁映照得如同白昼。
北京时间2008年9月25日21时10分许,中国自行研制的第三艘载人飞船“神舟七号”,在酒泉卫星发射中心载人航天发射场由“长征二号F”运载火箭发射升空。
“神舟七号”发射轰鸣声渐高渐远……第12秒,火箭的尾部像被什么力量拽了一下,高速飞行的箭体向着东南方向微微拐了一个弯。越飞越快、越飞越远的火箭,渐渐成了夜幕中的一个亮点。
第120秒,“逃逸塔分离”——这意味着火箭和飞船越过了最危险的上升段前两分钟;第136秒,“助推器分离”——火箭进入52千米高空,捆绑在箭体上用以增加推力的4支小火箭完成了使命;第159秒,“一、二级分离”——在飞过平流层和中间层之后,火箭芯一级自动脱离,芯二级就要和飞船一起接近大气层的边缘;第200秒,“整流罩分离”——火箭已经飞出稠密的大气层,“神舟七号”在太空中露出自己的真面目——飞船不再需要整流罩地保护了……
“‘神舟七号’报告:舷窗打开!”当听到从110千米的高空中传来翟志刚清晰的报告声,酒泉卫星发射中心指控大厅内,首飞太空的“航天英雄”杨利伟鼓起掌来。
几分钟的时间是如此漫长,又是如此短暂。第583秒,火箭以7.5千米/秒的速度,将飞船送到近地点200千米、远地点350千米的椭圆轨道入口。而此时,火箭的燃料也消耗殆尽,即将与飞船告别。
“神舟七号”在太空9月25日21时30分许,“神舟七号”飞船正常入轨。
9月26日凌晨4时零5分,“神舟七号”载人飞船成功变轨。变轨成功后,飞船已由沿椭圆轨道运行变为沿圆形轨道运行。
关注出舱
9月27日上午,3名航天员交替休息,为即将进行的舱外活动养精蓄锐。飞船发射升空之后,航天员进行舱外航天服组装、适应性训练等各项任务,对体力消耗很大,需要通过充足的休息进行恢复,把身体和心理调整到最佳状况。
第一次实施舱外活动的难度和风险前所未有。出舱活动前,航天员要做的准备工作非常严谨而且细致,首先是调整好身体和心理状态。“神舟七号”乘组第一次设置了指令长这个岗位,担任指令长的是01号航天员翟志刚,也是由他来进行出舱活动。02号航天员刘伯明在轨道舱来协助01号翟志刚进行穿航天服以及科学试验等一系列工作。03号航天员景海鹏在返回舱进行支持。
在持续三四个小时的准备活动中,两名航天员依次完成了穿好舱外航天服、气闸舱泄压、吸氧排氮等动作。
下午1时33分,“神舟七号”返回舱门关闭,航天员开始执行太空行走任务。
随后翟志刚和刘伯明两人开始穿舱外航天服。3时20分左右,两人全副武装,其中担任出舱任务的翟志刚身着“飞天”舱外航天服,刘伯明则身着俄制“海鹰”舱外航天服。
3时40分,两人将舱外航天服逐步加压,而轨道舱则慢慢泄压,直至逐步接近真空状态。
4时16分,北京航天飞控中心发出出站指令。差不多同时,轨道舱第一次泄压完毕,舱内气压由一个标准大气压降至70千帕,当舱内气压降至两千帕时可满足航天员出舱条件。
4时30分,控制中心发出指令:“‘神舟七号’,打开轨道舱门,按程序启动出舱。”
“神舟七号”出舱航天服4时34分,“神舟七号”航天员翟志刚开始出舱,在刘伯明的帮助下,翟志刚一只手固定身体,一只手将轨道舱门解锁,缓缓打开舱门,整个开门过程持续了十多分钟。
4时44分,翟志刚出舱进入了太空,他向地面报告:“‘神舟七号’已出舱,身体感觉良好,向全国人民、向全世界人民问候。”洁白的航天服上,鲜艳的五星红旗格外醒目。
4时48分,翟志刚在太空迈出第一步,中国人的第一次太空行走开始了。刘伯明上身出舱,递给翟志刚一面五星红旗,翟志刚手持着它向着镜头挥动,指控大厅里顿时掌声雷动。
在翟志刚进行太空行走的过程中,身上始终有两条安全系绳与母船相连,每一步操作之前,他都要先在舱壁的扶手上固定好安全系绳的挂钩,一根固定好了,才改变另一根的位置。
经过10分钟的太空漫步后,4时58分,北京航天飞控中心发出指令:“‘神舟七号’,返回到轨道舱。”
4时59分,翟志刚结束太空行走,返回轨道舱,顺利完成出舱任务。
“神舟七号”出舱航天服航天员出舱活动是一项高难度、高风险的活动。作为中国第一次太空出舱活动,航天员出舱行走不仅包含了不少“高难动作”,更具有非常重大的意义,是非常值得关注的。
关注出舱,要关注八个关节点。
关节点一:“穿衣”。“神舟七号”航天员首次在太空中穿上舱外航天服。飞船发射时,舱外服是打包固定在轨道舱壁上的,因此航天员首先要启封服装,然后把各部分组合成一件完整的舱外服,再把净化器、氧瓶、电池、无线电遥测装置等可更换部件装在航天服上。
“神舟七号”出舱航天服航天员在“钻”进舱外航天服后,还要对服装进行尺寸调整、气密性检查和全性能测试,确保一切正常,这才算“穿好”了舱外服。在“穿衣”的过程中,两名航天员互相配合,一人操作时,另一人读操作手册并进行确认,以确保所有操作万无一失。
关节点二:在轨训练。穿上舱外服后,航天员进行移动和各种模拟操作,以体验失重状态下移动和操作的特点。同时,航天员还要找好开舱门的位置和手脚的着力点。
在大约100分钟的在轨训练中,航天员要把整个在轨准备和舱外活动预演一遍,进一步熟悉出舱程序,但运动量不能太大,以防患上空间运动病。这些工作结束后,两名航天员将进行几个小时的休息。
关节点三:“搬家”。“神舟七号”的轨道舱既是航天员的生活舱,又是航天员出舱活动的“过渡”地带,即气闸舱。因此,在进入第二阶段——出舱准备与过闸段后,航天员要做的第一件事就是把轨道舱里不能耐受低压的物品转移到返回舱。
在“搬家”完成后,返回舱与轨道舱之间的门必须关上,否则,返回舱就成了真空、低压的“太空舱”了。
关节点四:泄压。航天员再次穿上舱外服后,需要检查服装和舱的对接系统的状态及气密性。在舱外服加压的过程中,轨道舱慢慢泄压。轨道舱气压泄至3千帕时,舱外服与飞船的气液组合连接器断开,服装转入完全自主供氧和冷却。此时,舱外服里的压力是40千帕——这是人体能够承受而又能保证灵活性与气密性的压力值,轨道舱则逐步接近真空。
关节点五:开门。当轨道舱气压降至2千帕左右,就可以开门了,航天员进入第三阶段——出舱活动。在太空中开门,讲究不少。首先要解锁,然后拉着舱门的手柄把门开到60度。等到舱内外压力平衡了,再把门完全打开。碰上打不开的情况,就得用一个类似于撬杠的工具把门“撬”开。在打开门和出舱之前,航天员还要给舱门罩上一个保护罩,以防止在出舱过程中发生剐蹭。最为困难的是,航天员始终需要用一只手固定身体。上述动作都是单手进行的。
关节点六:出舱取试验材料。“头先脚后”,这是航天员出舱的“标准动作”。按照计划,出舱航天员半个身子探出去后,首先要对着推进舱上的摄像头“打招呼”,然后取下放置在轨道舱外壁上的固体润滑材料,递给舱内的航天员。固体润滑材料是在飞船发射前安装在飞船舱壁上的,至航天员出舱取回时,材料预计共在外太空暴露40个小时以上。国外经验表明,暴露40小时以上即可获得试验效果。
关节点七:太空行走。试验材料递入舱内后,出舱航天员将沿着轨道舱壁行走。他身上有两条安全系绳与母船相连,每一步操作之前,都要先在舱壁的扶手上固定好安全系绳的挂钩,一根固定好了,另一根才能改变位置。
在失重的环境中,身体没有任何可以依靠的发力点。因此,航天员只能在安全系绳挂钩的帮助下,通过手在飞船舱壁把手上改变位置来实现身体的移动。
关节点八:返回。与出舱相反,航天员在进入轨道舱时,采用“脚先头后”的姿势。接下来,又是一系列与出舱相反的程序:关舱门,轨道舱复压。直到轨道舱内压力恢复后,航天员才能慢慢脱下舱外服。
顺利返回
10架直升机、8部特种车辆、4艘救捞船、分布在主副着陆场和应急点的数千名工作人员……载人航天工程精心构建的陆海空立体搜救系统,为迎接“神舟七号”顺利返回提供了完备的保障。
着陆场系统承担着飞船回收和航天员救援的重任。它负责跟踪测量返回舱出黑障前后的返回轨道;及时搜救寻找返回舱、协助航天员安全出舱并护送到后方;应急返回时,要争取在最短时间内营救航天员,将风险降到最低。
“神舟七号”的搜救采用空中搜救航天员、地面处置返回舱的模式,系统建成了空中搜救指挥平台,搜救的组织指挥从地面转移到空中,简化了中间环节,保证了各种信息的迅速传输,更便于北京联合指挥所及时掌握航天员搜救进展情况。
地面配置的搜救力量也进行了调整,主副着陆场的8部特种车辆,包括指挥调度车、工程运输车、返回舱吊车、小型指挥车等,主要负责搜救的指挥和信息支持,并承担返回舱回收任务。主着陆场配置的光学实况记录设备,可以利用可见光、中波红外和长波红外记录返回舱再入返回过程及乘伞下降情况。
在太空中高速飞行的“神舟七号”飞船,在返回大气层后由于与大气发生摩擦,速度急剧下降。当飞船下降到距离地球表面约15千米处时,飞船所受到的空气阻力与飞船自身的重力大体相当,这时飞船的速度由超音速下降到亚音速,并稳定在200米/秒左右。这时候要使飞船的速度进一步下降,就要依靠降落伞了。
在同等大气压力和同等载荷的前提下,降落伞面积越大,减速的效果也就越好。对于3300千克重的返回舱来说,只有足够大的降落伞才能保证飞船有很好的减速效果,同时也便于空中和地面搜救人员及时发现正在降落的飞船,从而能够迅速组织和展开救援行动。
“神舟七号”返回“神舟七号”使用的降落伞叫环帆伞,主伞面积为1200平方米,是目前世界上最大的降落伞,比俄罗斯现在使用的“联盟TMA号”飞船使用的降落伞还要大200平方米。
由于“神舟七号”飞船是在夜间返回,为了增强搜救的安全性和时效性,科研人员在搜索直升机上安装了机载红外助降设备和大功率搜索探照灯,以保证在距离地面300至500米的范围内,驾驶员能够准确辨别出高压线、房屋、树丛等地形地貌,能在比较大的范围内找到一块理想的降落地。
另外,空降兵小组配备了便携式夜视仪,航天员随身携带有国际救援示位标手机、铱星电话、卫星定位仪、救生信号枪、海水染色剂、救生口哨等表位示位与通信的设备。返回舱着陆后,航天员可用铱星手机与北京任务指挥所和医监医保医疗救护作业人员进行通话。强大的技术保障、全方位的立体布控,大大提升了夜间回收返回舱的能力,为实现快速有效搜救的目标奠定了基础。
北京时间9月28日17时38分,“神舟七号”飞船顺利着陆,三名航天员自主出舱。
知识点航天员出舱后“变胖”
神七飞船轨道舱应对航天员出舱发生“五大变化”。
1.为了腾出存放舱外航天服的空间,取消了轨道舱内的两层仪器板,增加了两副航天服的支架。
2.由于航天服重达100多千克,在上升段可对舱体结构产生较大的拉力,科技人员根据传力路径对舱体与支架的连接部位,通过增加支撑桁条,对舱体的强度进行了强化。
3.考虑到航天员出舱后航天服可能膨胀“变胖”,科技人员对返回舱原有的舱门进行了加大,直径由750毫米增加到850毫米。球状门体的增大,导致返回舱受力机构的一系列变化,科技人员因此对原有数据和机构进行了适应性修改和优化。舱门采取内开设置,最大角度可达到100度,尽可能方便航天员进出。
4.航天员出舱活动时,需要着舱外航天服开关门。由于航天服机动关节的原因,操作比较费劲,科技人员为此增加了固体润滑膜,尽量减轻阻力,方便开合。
5.由于轨道舱不再承担留轨开展空间实验的任务,科技人员取消了它的两只“大耳朵”——太阳能翼板。
小卫星伴随绕飞试验首获成功
2008年9月27日19时24分45秒,小卫星从“神舟七号”飞船成功释放。“神舟七号”飞船伴飞小卫星从轨道舱上弹出后,受速度变化等影响,距离轨道舱越来越远。小卫星既需要与轨道舱保持一定距离,又不能撞上它,这就要求工作人员对小卫星进行精确控制。一周后,卫星不再紧随轨道舱,而是围绕其飞行。此后的运行过程中,卫星上的两个摄像头拍回了大量轨道舱的画面。
在北京航天飞行控制中心的严密监视和精确控制下,神舟七号伴飞小卫星于5日18时14分,顺利实现了在4×8千米椭圆轨道上环绕飞船轨道舱飞行的目标。这标志着我国首次小卫星伴随绕飞试验取得成功。
伴飞小卫星搭载“神舟七号”飞船发射升空并被成功释放。这是我国首次在航天器上开展微小卫星伴随飞行试验。
专家介绍,实现小卫星伴飞要分五步:首先是释放伴星;第二步是伴星先对飞船定向,对飞船进行彩色视频观测;第三步是20分钟后,伴星转为对地定向,向测控站传输图像;第四步则是返回舱返回后,地面向伴星注入数据开始变轨。此时,伴星在轨道舱后100多千米的共面轨道上;第五步,伴星逐步接近轨道舱,达到对轨道舱的伴随飞行目标。
其后,北京航天飞行控制中心对伴飞小卫星进行了持续跟踪测轨,确定了精密轨道参数,制定了“多天多次变轨,逐步逼近绕飞”的控制策略。2008年9月30日至10月5日,先后进行了3个阶段共6次轨道控制,逐步控制伴飞小卫星实现对飞船轨道舱由远距离接近到近距离逼近,并最终形成环绕飞行。
小卫星伴随绕飞试验的成功,将为大型航天器的在轨故障诊断和保障奠定基础,同时将对延伸和拓展航天器的功能和应用方面起到积极作用,并且也将为未来我国航天器空间交会对接活动提供有益经验。
中国载人航天工程空间应用系统负责人表示,“神舟七号”飞船伴飞小卫星顺利完成前期空间观测任务,共下传1000多幅飞船多角度图像,均清晰完整。
伴飞小卫星上的宽视场相机每3秒钟获得一幅飞船静态图像,经高效压缩后存储。当小卫星逐渐远离飞船时,根据预定工作流程切换到窄视场相机,继续从多角度获取飞船在轨运行图像。
观测任务完成后,伴星从对飞船定向转为对地定向,在测控站上空将存储图像下传地面。
目前,伴飞小卫星运行稳定,状态良好,将按计划开展后续科学试验。
航天员返回后,北京飞控中心将控制伴飞小卫星逐步接近轨道舱,并最终实现围绕轨道舱飞行。
小卫星伴随大型航天器飞行是各航天大国争相发展的一项前沿技术。它具有三大突出功能和意义,可发展空间应用技术,为实施交会对接任务积累经验,并可为主航天器提供服务。
这幅图片为伴星开启后宽视场相机获取的第一张图片,拍摄时间为航天员按下释放按钮后6秒钟,伴星位于飞船前方,距离数米处。照片中轨道舱前部黑影为伴星的日照影子。这幅图片为释放指令发出3分钟后窄视场相机获取的图片,伴星位于飞船前上方100多米处。图片显示,飞船映衬着美丽的地球,像雄鹰一般翱翔在太空。这幅图片为释放指令发出6分钟后窄视场相机获取的图片,伴星位于飞船前上方200多米处。通过这项试验,可以检验对两个航天器进行相对运动控制的能力。飞船返回地面后,小卫星经过多天多次变轨,逐步逼近留在太空的轨道舱,最终形成绕飞。这项技术的实现,为中国建立空间站做好了准备。
知识点整个伴星研制中有何技术难点
“难就难在‘小’上,就像要把一个大巴车压缩成小轿车。”一位专家说,按照载人航天工程总体的要求,神舟七号飞船伴星的总重量只有40千克重,体积是450×430×450立方毫米。但是麻雀虽小,五脏俱全。伴星作为一个小卫星,推进、姿控、高速数传、USB测控、GPS自主定轨、有效载荷、大容量存储等一应俱全。
为了满足40千克的限制,研究人员可谓绞尽脑汁。专家说,像姿控太阳敏感器在以前的小卫星上就已经很小了,但在伴星上还是嫌大,研究人员只能先把它切分成三片,一片片设计,然后一片片分装在卫星不同的表面上,最后三个面的太阳敏感器总重只有几十克,功率也只有150毫瓦。再如,伴星上的彩色双镜头视频相机只有1.8千克,推进模块干重只有1.6千克。
然而正是因为体积小、重量轻,伴星技术同时具备成本低、研制周期短、性能高、高新技术含量多、发射方式快速灵活等优点,因此越来越受到青睐。掌握微小卫星研发尤其是掌握在轨释放技术是体现航天大国能力的重要标志之一,是各航天大国竞相发展的一个前沿热点。
“神舟七号”具有重大的里程碑意义
在航天领域,“神舟七号”载人飞船成功升空具有重大的里程碑意义。“神舟七号”是我国载人航天工程三步走战略的第二大步中的第一小步,是为我国建立宇宙空间站打好基础,在我国航天事业的三部曲中有承上启下的重要作用。“神舟七号”首次搭载三名航天员升空,并且在轨运行中要实现一名航天员出舱行走,并释放一颗伴飞小卫星。“神舟七号”载人飞船的成功,在太空中第一次留下中华民族的脚印,也为载人航天后续工程及以后的探月工程和远地外太空探测打下坚实的基础,创造良好的开端。
在国防方面,“神舟七号”载人航天飞行的成功,标志着我国已经初步具有进行太空防卫战的能力。“神舟七号”和“神舟六号”飞船一样,具有太空变轨能力,这对突破敌方的弹道导弹防御系统具有非常重要的作用。释放伴飞小卫星,则预示着我国已经具有太空猎星的能力。
在经济方面,“神舟七号”飞船的产业价值惊人。据粗略估算,目前由“神舟五号”“神舟六号”带来的产业价值已经超过1200亿元。航天经济的产业链堪称是各个经济类别中最长的,几乎无所不包。这个说法并不夸张。从能源、钢铁、新材料、电子、机械、通信等行业,到航天服装、航天食品涉及的纺织、服装加工、农产品、食品加工等行业,一次航天活动所涉及的产业,几乎涵盖了日常生活中的各个领域。
关于航天活动的产业价值,国际上其实早就有相关的数据来论证。据多家欧美相关研究机构评估,在航天领域每投入1元钱,将会产生8至14元的带动效应。美国耗资240亿美元进行“阿波罗”登月计划,科技成果转化为民用后,衍生出的产业价值超过2000亿美元。
“神舟七号”飞船的发射升空不仅代表着中国火箭技术的成熟,也标志着中国在载人航天飞船、太空行走等技术上的突破。“神舟七号”飞船不仅将带动航天产业的发展,未来还将给国民经济发展带来巨大动力。
“神舟七号”出舱行走在外交影响方面,“神舟七号”载人飞船的上天,中国航天员太空漫步的成功,有力地提高了我国的大国地位,对增强我国在世界上的影响力,应对复杂多变的国际局势有着重要意义。
一直以来,美俄两国以绝对的优势长期垄断着国际航空航天事业。而今,这一局面终于被打破了。
我国航天事业虽然起步晚,现阶段和美俄两国还有着不小的差距,但是我们从来没有放弃追赶的步伐,我们有足够的信心、能力和决心在未来的航天领域与美俄鼎足而立。
“神舟七号”英雄谱:翟志刚、刘伯明与景海鹏
翟志刚——妈妈送我去飞行
1966年11月21日,翟志刚出生在黑龙江省齐齐哈尔市龙江县的一个小乡村。父亲长年卧病在床,一个大家庭全靠母亲支撑。
小的时候,翟志刚家里生活非常困难,但目不识丁的母亲在子女上学的问题上却毫不含糊。她说:“咱翟家砸锅卖铁也要供几个孩子读书。”
翟志刚回忆说:“年近六旬的母亲,靠卖炒瓜子供我读完小学和初中。每天起早贪黑到街上卖炒瓜子,风里来雨里去,每天晚上回来,用她粗糙而又裂着口子的双手将一张张发皱的角票分币点捋平整。这场景让我感情上再也忍受不了,我含着热泪对母亲说:‘不想继续念书了,我要帮您老人家支撑起这个家’。”
谁知当他把想法说出后,一向慈祥的老母亲发了火。母亲流着泪对翟志刚说:“妈不识字,也不会讲什么大道理,但我认准一个理,你这个书必须念下去!”
空军飞行学院来招飞了!翟志刚高兴地报了名。当亲朋好友跑来告诉他考上空军飞行学院的消息时,母亲比他还激动。临走的前一天,母亲从贴身的小包里掏出一张带着体温的5元钱,硬塞到儿子手里。翟志刚忍不住心酸,搂住白发苍苍的母亲哭了……
带着母亲的殷切期望,翟志刚一步步成长起来,先后任飞行中队长、飞行教员,飞过歼七、歼八等机型,安全飞行950小时,为空军一级飞行员。
1995年5月的一天,翟志刚参加飞行训练。忽然,一股强劲的气流卷起沙尘暴向机场袭来。当时,他正在返航途中,目视已看不清地面,风速很快,凭着过硬的技术,他驾驶战机完全凭仪表安然着陆。那一次,他荣立了三等功。
1996年初夏时节,翟志刚接到参加航天员初选体检的通知。初次体检合格,他又接到去北京空军总医院参加临床体检的通知。翟志刚医学临床检查,要对人体的几十个大大小小的器官逐一检查,全部过关并不是那么容易的事。
再接下来,他来到北京航天医学工程研究所,参加“特检”,也就是航天生理功能检查,这次检查更加苛刻。几个月下来,1000多名初选入围者已所剩无几。翟志刚顺利地闯过一关又一关。他的临床医学和航天生理功能各项检查的指标都达到了优秀标准,令评选委员会全体专家信服。
从飞行员到航天员,不只是名称的改变,许多知识和技能都要重新开始学起。光是基础理论训练,就有十几门课程。翟志刚回忆说:“我当飞行员已飞过了1000小时,基本上可以吃老本了。到这儿后,天天要像准备高考的学生似的趴在桌上读书,学的东西还都很枯燥,听起来很吃力,开始确实不适应。初来时的两年,晚上12点前没睡过觉。”
1998年1月,经过长时间的航天员训练,翟志刚以优异的成绩通过航天员专业技术综合考核,正式成为我国第一批航天员。
翟志刚曾先后两次入选“神舟五号”飞船、“神舟六号”飞船航天员梯队,但可惜的是两次均与“飞天”失之交臂。
翟志刚2003年,“神舟五号”飞船“飞天”之前,翟志刚和杨利伟、聂海胜三人同时成为“神舟五号”飞船的备选航天员。最后杨利伟被确定为“神舟五号”飞船航天员,翟志刚和聂海胜陪同即将出征的杨利伟在媒体前亮相,进行出征前的汇报。作为备选航天员,他们一直将杨利伟送到“神舟五号”飞船舱口。当所有镜头灯光都对准正选航天员杨利伟的时候,他们一直微笑着向人群挥手。
翟志刚回忆起当时的感受:“当时为杨利伟捏一把汗,并没有想‘他上了,我没能上’。”
2005年6月,翟志刚入选“神舟六号”航天载人飞行乘组梯队成员,在“神舟六号”飞船发射前再次成为热门人选。同样可惜的是,他再次与“飞天”失之交臂。有记者问他,距离那么近,却没有得到,会不会觉得惋惜?他说:“就是因为太近了,所以跟着一样光荣。”
翟志刚因为这种强烈的荣誉感,翟志刚一直都在努力,等待着下一个飞天梦想的实现。他曾这样表白:“如果‘神舟七号’还是擦肩而过,我还是要继续努力。”
2008年6月,翟志刚终于如愿以偿,成功地加入正选“神舟七号”载人飞行乘组。
2008年9月27日16时43分24秒,“神舟七号”01号航天员翟志刚开始出舱。16时45分17秒,翟志刚在太空迈出第一步。16时59分,结束太空行走,返回轨道舱。9月28日,乘“神舟七号”飞船成功返回地球。翟志刚成为中华民族太空漫步的第一人。
2008年11月7日上午10时,庆祝“神舟七号”载人航天飞行圆满成功的大会在人民大会堂召开。翟志刚被授予“航天英雄”称号,中共中央总书记胡锦涛为翟志刚颁发“航天功勋奖章”和证书。
刘伯明——自行车骑出航天路
刘伯明,男,汉族,身高168厘米,黑龙江齐齐哈尔市依安县人,中共党员,大学文化、双学士。
1966年农历九月十六日,依安县红星乡东升村一户普通农民家中,一个男婴呱呱坠地,父亲刘志生为他起名刘伯明。
刘伯明刘伯明家中兄妹6人,他排行老二。1983年,刘伯明考到依安一中读高中时,家里要同时负担5个孩子读书,以务农为生的父亲深感吃力。
刘伯明知道家里困难,决定不像其他同学那样住校,而是走读。父亲花100多块钱给他买了一辆二手自行车,供他上下学往返骑行。
学校离家近10千米,全是坑洼土路。好天气时走路都吃力,遇到下雨天就变成黑泥水路,连下脚都难。冬天路面结冰,非常滑。高中三年,刘伯明每天三四点钟起床,走的时候天还没亮,回到家的时候天又已经黑了,两头见不到太阳。家里人看着心疼,但是没办法,因为当时只有这个条件。
刘伯明刘伯明高三时的班主任张福林老师说,冬天的依安可劲儿冷,即使不下雪,刘伯明骑到学校时也是脸上、脖子上、身上挂满了白霜,衣服都是湿的,被同学们戏称为“小雪人”。但是无论雨多猛、雪多大,他从未迟到或早退过。
虽然每天骑车往返10千米很辛苦,但是刘伯明在高中三年从未生过病,连感冒都没有过。刘伯明锻炼了强壮的体魄和坚强的意志,为他日后成为飞行员、航天员奠定了坚实的基础。
1985年,空军在依安县招飞行员,严格的身体素质标准使很多报名者在第一关就被淘汰了,而拥有良好身体素质的刘伯明则轻松过关了。
前往长春飞行学院学习的前一天,父母和老师都去车站为刘伯明送行。张福林老师对他说:“努力,只要你按照念高中时的坚强继续努力下去,以后不会错的。进步了就给我写信,落后了就别写了。”后来,每当取得进步,刘伯明都会给他尊敬的老师写一封信。刘伯明张福林老师回忆说,刘伯明的信通常挺长,信中他提到过训练艰苦,但是每次都会接一句:“训练时很苦,但是我能吃这个苦,请老师您相信我。”刘伯明刚到部队时,每天早晨要跑1万米锻炼身体。他曾说过,有时候中途真的不想再跑了,但还是咬牙坚持了下来。后来养成了习惯,如果哪天不跑万米,还觉得不习惯。
从长春飞行学院到牡丹江初教机场,再到锦州飞行大队,刘伯明一直表现相当出色。1991年,他开始单飞,并独立驾驶歼八,安全飞行1050小时,是空军一级飞行员。
1998年1月,刘伯明经过层层选拔,正式成为我国首批航天员。
在北京航天城的航天训练是艰苦的。坐在高空旋转椅上,疾转100多圈后,下来还要辨别方向;有几天要24小时头朝下躺在30度角倾斜的床上。
2005年6月,刘伯明入选“神舟六号”载人航天飞行乘组梯队成员。
2008年6月,刘伯明入选“神舟七号”载人飞行乘组;9月,他乘坐“神舟七号”出征太空。父亲刘志生得知刘伯明带着亿万中国人的梦想,乘坐“神舟七号”飞向太空的消息后非常激动,他说:“没有白努力,儿子是好样的!”
“神舟七号”飞船在太空飞行期间,三位航天员与家人进行了天地通话。刘伯明还向镜头展示了一张字条。上面写着“俯瞰家园,同一个地球村;横望日月,同一个太空城;三马飞天,齐祝愿;天地连线,一家人。”
“神舟七号”飞船顺利着陆,刘伯明出舱后发表讲话:“我们刚才进行了重力返回再适应,并进行医监医保检测,身体状况都正常,相信中国航天员是最棒的,请祖国人民放心,感谢祖国人民。”
2008年11月7日上午10时,庆祝“神舟七号”载人航天飞行圆满成功的大会在人民大会堂召开。中共中央、国务院、中央军委授予刘伯明同志“英雄航天员”称号。中共中央总书记胡锦涛亲自为刘伯明颁发“航天功勋”奖章和证书。
景海鹏——我要当飞行员
景海鹏,身高172厘米,山西运城人,中共党员,大学文化、双学士。景海鹏在1966年10月出生,1985年6月入伍,1987年9月入党,现为中国人民解放军航天员大队二级航天员,副师职,上校军衔。
景海鹏景海鹏在家里兄妹三人中是老大。他性格内向,不太爱说话,但从小喜欢体育,尤其喜欢打篮球。因为个子不高,老师说他不能当主力。景海鹏是个不服输的人,还是找一切机会上场。结果,这个从开始坐冷板凳的小伙子,无论在中学,还是以后在部队,他都是篮球主力队员。直到现在,他仍然是航天员中的篮球“钢铁前锋”。
读高中时的一天,景海鹏代表所在的安邑中学去运城中学参加篮球比赛。在运城中学宣传栏里,他第一次看到了飞行员的照片。
这似乎是命中注定的相遇,景海鹏的眼睛几乎不能从照片上挪开。回到家中,他兴奋地向父亲比划着,飞行员的头盔是这样的,护镜是那样的。景海鹏说,自己真的非常喜欢飞行员的服装,看起来很威武。他说:“我要当飞行员。”
1984年,空军在运城招考飞行员,景海鹏报了名。但是由于身体原因,他落选了。当时是因为学习时间太长、劳累过度,他的眼睛里有些血丝,所以没有验上。这次落选对景海鹏无疑是个巨大的打击。他当时连门都不肯出,说“没脸见人”。然而,更大的打击来了——父亲打算让他退学。
景海鹏后来村里人劝景海鹏的父亲让儿子再读一年,并让景海鹏在父母面前表态。景海鹏说:“如果再考不上飞行员,我就不活了。”就这样,景海鹏转入解州中学补习。转入解州中学之后,景海鹏学习更加用功。最早进入教室的是他,最晚离开教室的还是他,而且两三个星期都不回家。同时,他也特别注意了身体。终于,他成功考取了河北保定航校。
景海鹏曾任空军航空兵某师某团领航主任,飞过“歼六”等机型,安全飞行1200小时,为空军一级飞行员。
景海鹏景海鹏在1998年1月正式成为我国首批航天员。2005年6月,入选“神舟六号”载人航天飞行乘组梯队成员,但最终与“神舟六号”飞天擦肩而过。
“神舟六号”载人飞行圆满成功之后,景海鹏暗下决心,从第二个星期就开始全力备战“神舟七号”。三年中,景海鹏从未在晚上12点之前休息。近两年,他的时间表上已经几乎没有星期天了。他一直在刻苦训练,全力准备着。
景海鹏2008年6月,景海鹏如愿入选“神舟七号”载人飞行乘组。2008年9月,他随“神舟七号”出征太空。“神舟七号”飞船顺利着陆后,景海鹏出舱后发表讲话:“三天来,在茫茫太空我感受到祖国和亲人的牵挂,现在我们平安回家了,感谢祖国,感谢全国各族人民的关爱。”
2008年11月7日上午10时,庆祝“神舟七号”载人航天飞行圆满成功的大会在人民大会堂召开。中共中央、国务院、中央军委授予景海鹏同志“英雄航天员”称号。中共中央总书记胡锦涛亲自为景海鹏颁发“航天功勋”奖章和证书。
知识点航天员在吃什么
“神七”宇航员在太空的主食主要是米饭,以中餐为主。中国宇航员带到太空中的食物“味道好极了”,而且品种很多,还可以吃到月饼和冰激凌。
与“神舟五号”“神舟六号”飞行相比,“神舟七号”航天员将暴露在低压环境中,食品尽量不能产生气体,否则会增加舱外服净化负担。因此,在食材的选择上,比较容易产生气体的豆类和奶类不合适,肉和蛋白质就比较好。同时,由于完成“神舟七号”任务对于体力消耗大,因此食品特别强调高能量。
“神舟六号”首次使用食品加热器后,航天员吃上了热腾腾的饭菜。不过,因为当时使用的是应急电源,做出来的米饭有点夹生。“神舟七号”食物加热将使用舱载主电源,再也不会出现“夹生饭”的情况了。
宇航员喝的基本是纯净水,就是我们自行生产的。航天员用的水还要进行专门的消毒。
宇航员可饮用的有茶,还有可可、咖啡、橙汁、苹果汁、樱桃水、葡萄汁、葡萄柚汁和各种果汁混合饮料。但是不能喝啤酒,酒本身有酒精,在地面开车也不能喝酒。又因为啤酒有气,失重状态下不宜使用,在太空一打嗝,人就可能移动。
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