载人航天,意义在哪里
新中国成立后,在政府的关心以及科技工作者的努力下,中国的航天事业取得了巨大成绩。大推力运载火箭的研制成功、航天器返回再入等问题的解决,使中国已经具备了载人航天的基本条件。如今,美国和俄罗斯已经把数百名航天员送上了天,在太空活动的范围甚至延伸到了太阳系之外。这是对中国人以及所有科技工作者的巨大激励与唤醒,于是我们开始考虑载人航天的可行性。
载人航天不同于其他的航天活动。对于载人航天的意义和必要性国内外都曾进行过广泛的讨论。从经济效益上讲,能创造最大经济效益的航天活动是各类不载人的应用卫星,其中通信卫星位居第一,地球资源卫星位居第二。而在资金的投入上,载人计划的实施远远超过了应用卫星,不论美国还是俄罗斯的载人航天所获得的经济效益都小得可怜。
那么中国发展载人航天有没有必要?从社会发展的角度看,载人航天是人类的生产力、科学技术发展到一定阶段的必然产物,它体现了人类的智慧和创造精神。开拓新的活动天地是人类的天性,冲破地球的生存局限并不是天方夜谭,日益紧张的地球资源、外太空的无尽诱惑,无不让今天的人们较以往时代更加梦想冲出地球。
开发空间环境资源
发展载人航天工程,可以开发巨大的空间资源。人类开发地球空间资源主要有以下四种:
一是高度资源。俗话说,“站得高,看得远。”在信息时代,远离地面的高度显得更加重要。在地球卫星的静止轨道上,即35786千米的高度上,观察地球表面的面积可达42%。利用地球近地轨道上的卫星,可以提供通信、气象观测等便利,可进行地面、海洋、空中导航和定位。随着人类科学技术的发展进步,对空间高度资源的认识和利用必将进一步扩大。
二是高真空、微重力资源。在离地球100千米外的高空,大气密度和大气压只有地球表面值的1%。高真空的显著特点是高洁净,这为航天器轨道运行提供了理想的条件,月球更为天文观测、科学研究、材料制造、加工工艺等提供了有利的环境。在几乎没有重力的条件下,人类可以制造出地球上无法制造的材料和制品。对于材料、冶金、制药、高质量晶体和医学研究来说,宇宙空间都是独特的理想领域。
三是太阳能资源。太阳能和氢被公认为是人类未来最有可能利用的两大能源。太阳内部核反应剧烈,中心区产生巨大的能量流,每秒给地球送达的热能相当于500万吨煤释放的能量。外层空间没有大气对太阳光的反射和吸收,能长时间收到几乎没有损失的太阳辐射,为各种空间活动提供源源不断的动力。
四是月球资源。月球上有丰富的物质资源,土壤中含有多种矿藏,其中40%的氧元素和20%的硅元素是生产火箭推进剂和太阳能电池的重要材料。月球土壤中还有大量的粉末状金属铁和氢元素。月球表面引力只有地球表面的1/6,没有大气,十分有利于发射航天器。未来,人类在月球上建立航天发射基地将成为可能。
推动经济建设
载人航天活动研究、开发的许多新技术、新产品,可以带动传统产业技术改造,提高整体的经济效益,有效促进经济建设。
人到太空,可以利用太空环境进行一系列的科学试验,这样能为地面生产提供技术和手段,研究制造出质量优、成本低、产量高的产品。
在未来,利用太空的特殊环境,建设材料加工厂、太空育种基地和制药厂等,都将具有巨大的经济潜力和广阔的应用前景,可以获得更大的经济效益。
促进科技进步和高新科技产业发展
载人航天是综合性的尖端科技,集中了现代科技众多领域的最新成果。载人航天的发展水平全面地反映一个国家的整体科学成就和高技术产业的水平,特别是自动控制、计算机、新材料、新工艺、推进、遥感、测试、通信、激光、微电子、光电子等技术以及天文学、力学、地球科学、航天医学和空间科学的水平。载人航天的发展,同时又对现代科学技术的各个领域提出了新的发展需求,从而可以进一步推动我国科学技术的进步和高新技术产业的蓬勃发展。
20世纪中期,电子计算机的迅猛发展在很大程度上与载人航天技术的需求和引导有关。载人航天工程也有力地推动系统工程理论和实践的发展。此外,我国实施载人航天工程,还可以培养和锻炼大批优秀科技人才,大大加快我国科技队伍的建设,为我国航天事业及整个科技事业的发展奠定坚实的人力资源基础。
载人航天是衡量国家综合国力的重要标志
当今世界,除了载人航天,再没有其他什么活动更能充分展示一个国家的综合国力了。载人航天是个庞大的系统工程,包括载人飞船、运载火箭、航天员、发射场、着陆场、测控通信以及飞船应用等七大系统。将载人飞船送入太空并安全返回,这些都需要高度发达的科技实力。一个国家要实施载人航天工程,首先就需要具备雄厚的经济基础和强大的综合国力。
所以说,发展载人航天可以提高国家声望,从而增强民族自尊心、自信心和自豪感,增强民族凝聚力。从前苏联初期载人航天所取得的政治影响来看,发展载人航天不失为提高国际地位的一个途径。
一个国家的声望和地位是建立在综合国力之上的,经济、政治、军事、科技实力一样都不能弱。载人航天不会直接带来巨大的经济效益,但载人航天技术是高度综合性的技术,它是各学科最新成果的综合利用,只有经济与科技发展到一定水平才有可能实现载人航天。因此,载人航天的实现,从一个侧面体现了一个国家的综合国力。载人航天需要技术和资金的高投入,但也能带动许多技术产业的发展和进步,创造就业机会,从而推动经济社会的整体发展。
载人航天取得的技术进步与突破,虽然不能直接应用到国民经济领域中,但却可以通过技术转移等多种途径带来巨大的效益。毋庸置疑,载人航天的发展和取得的重大突破可以带动材料技术、控制技术、自动化技术、信息技术、医学、生物技术、环境工程等各个基础学科的发展。这又反过来促进了科技、经济的共同发展。开发和利用航天科技成果,已经成为衡量一个国家综合国力和文明程度的重要标准。可以这样说,中国载人航天事业不是为了航天而航天,而是为了更好地推动经济、科技和社会的发展,更好地服务于国民。
载人航天也是一种军事威慑
未来的战争将会是地、海、空、天四位一体的战争,这一点在海湾战争中已经得到初步的说明,而天基系统又将成为国防与战争体系的核心。当前的总趋势是,谁先控制了太空,谁就会在未来的战争中占有决定性的优势。当天基军事系统处在有人操控的情况下,真正意义上的“天军”也就诞生了。
这种“天军”可以不受领土权、领海权和领空权的限制,自由运行在任何国家的疆域上方,这种空前的威慑力是任何地面军事系统无法相比的!虽然中国发展载人航天的目的并不在此,但军事实力是一个国家综合实力的象征,它并不仅仅为战争与杀戮而存在;它的强大也是更广大的和平的保证。因而我们也必须建立自己的技术储备,这样才不至于出现被动挨打的局面。
在未来,载人航天将成为一种普通的星际交通手段。虽然现在的载人航天技术还相当初级,但是你是否能预见,未来人类将在月球上建造活动基地,在火星上建立移民区,在太空建造大型空间站、太阳能电站,开展太空旅游,开发其他星球的物质资源……现在看来,这些都不再是遥不可及的梦想。到那时,载人航天必将进入全面收益的时期,而人类的科技、文化、经济、社会面貌,都将发生巨大而深远的变化。
知识点载人航天器的种类
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。
根据飞行和工作方式的不同,载人航天器可分为载人飞船、空间站和航天飞机三类。载人飞船按乘坐人数分为单人式飞船和多人式飞船,按运行范围分为卫星式载人飞船和登月载人飞船。载人空间站又称为轨道站或航天站,可供多名航天员居住和工作。航天飞机既可作为载人飞船和空间站进行载人航天活动,又是一种重复使用的运载器。
载人航天的漫长之旅
加加林人们形容某些事情难做,常说比登天还难。确实,世界上再没有比登天还难的事情了。人类要想飞到太空,绝非一件轻而易举的事。首先要有一定的速度围绕地球转,每秒钟至少运行8千米。而要摆脱地球的引力飞到天外去,那就必须运行速度更快,每秒要达到166千米才行。
然而,一切皆有可能。前苏联第一颗人造卫星带来了人类的航天时代,也实现了人类梦寐以求的飞天愿望。当前苏联第一位宇航员加加林乘“东方1号”在天上旅游了一圈胜利返回地面之后,前苏联又有两位宇航员,其中包括一位女性宇航员,也相继飞入太空。至今,世界上已经有多个国家的数百名宇航员漫游了太空。那么,中国航天员漫游太空的梦想什么时候才能成真呢?
我国从开始研究人造卫星到今天终于成功地进行了载人飞行,几十年过去了,其间经历了无数的曲折和艰难,成功与失败。
1958年5月17日,中共八届二次会议提出要搞人造卫星。不久,有关航天工业的领导机构——第七机械工业部组建成功,由聂荣臻元帅挂帅。钱学森等专家和空军司令员刘亚楼、副司令员王秉璋等人在集思广益的基础上,详细制订了我国的航天技术研制规划。
钱学森1955年6月,在周恩来总理的关怀下,留美从事喷气技术与火箭技术研究的钱学森博士回到了新中国的怀抱。1956年2月,钱学森向国务院提交了《关于建立我国国防航空工业的意见书》。不久,航空工业领导机构和火箭、导弹研究院先后成立。钱学森回国的第二年,中国第一个火箭导弹研究院——国防部第五研究院正式成立,钱学森被任命为国防部第五研究院院长。
1965年6月,我国在山西太原成功发射了一批生物探空火箭。跟随火箭升空的大白鼠、小白鼠、小公狗、小母狗和果蝇等都活着成功返回。
1967年12月,由孙家栋主持召开第一颗人造卫星的研制工作会议。会议对总体方案和各系统方案以及技术方案进行了重新论证,简化了过去的卫星设计方案,确定中国第一星是试验卫星,只要能上得去、看得见、听得到就算成功。这次会议还正式把卫星命名为“东方红一号”。1968年1月,国家有关部门批准了这一方案。1970年,我国第一颗人造地球卫星在《东方红》乐曲的伴奏下,在酒泉发射成功。
我国成功发射第一颗人造地球卫星的新闻航天事业中最困难的就是载人航天。作为科学技术宝塔尖端的载人技术,几乎涉及当今世界所有的基础科学和理论技术,要有最先进的理论、试验、材料、工艺设备和尖端技术的支持。最为关键的是,实现载人航天需要攻克三大难题:首先要有可靠的、大推力的运载火箭;其次是安全返回技术;再次就是要具有良好的生命保障系统和工作环境。前两个问题我国早就解决了,现在的难关是第三个问题。这一问题得不到解决,载人航天无从实现。因为在太空根本没有人类生存的环境,没有水和空气,也没有重力,只有超强的辐射、紫外线、低温和高真空等。要使航天员在太空生存,就必须突破以下几道难关。
“神舟五号”飞船第一,飞船的外壳必须是硬且轻的金属。宇宙飞船的舱体外壳要包裹绝热材料,在飞船里要配备装有缓冲装置的航天员座椅和各种电子设备仪表、宇航员救生及生活装备,飞船的两侧要安装供宇航员观察星空与地球的舷窗,舷窗必须要防强光、防紫外线、防辐射。第二,要设计能维持航天员生存的类似密闭舱的航天压力服,内部能够保障一定的压力、空气、温度,具有防流星、耐高低温等功能。穿上这套衣服,要能够在太空行走,能操纵物品,要保证航天员产生的废气能够排出,还要有与外界通话的设备。第三,为了随时了解航天员的身体健康状态,航天服里还要装上生理信息传感器。制作这套特殊衣服的材料,需要用玻璃纤维、镀铝尼龙布及其他不同的材料编织而成。所有这些工作,需要我们的航天工作者付出许许多多的艰辛和努力。
杨利伟20世纪70年代中期以来,我国的空间技术取得了长足的发展,已经具备返回式卫星以及各种应用卫星的研制和发射能力,成为世界上继苏美之后第三个掌握卫星回收技术的国家,为我国发展载人航天技术打下了坚实的基础。
如今,经过中国航天人几十年的努力,我国发展载人航天的时机已经成熟。机不可失,我国的载人航天时代终于来临了。
航天领域的专家和学者以极高的热情投入到工作中。他们根据中国国情进行了实事求是的论证,翟志刚、刘伯明和景海鹏认为中国具备了以载人飞船为突破口来发展载人航天工程的条件,接着在全国各有关单位开展了载人航天的预先研究工作。
2003年10月15日,我国发射了第一艘载人飞船——“神舟五号”。航天员杨利伟在太空飞行21小时23分钟后,成功返回地面。由此,我国成为继前苏联、美国之后第三个独立开展载人航天飞行的国家。
2005年10月12日,费俊龙和聂海胜两位航天员乘坐“神舟六号”飞船进入太空,实现了双人多天的太空飞行。