载人航天发射场是实施载人航天工程的关键地面设施之一。我国拥有酒泉、太原和西昌三大卫星发射中心,那么,为什么会选择把载人航天发射场建在酒泉卫星发射中心呢?是因为酒泉卫星发射中心具有如下得天独厚的条件:
第一,已建场30年,拥有了相当雄厚的物质基础,并且生活设施基本齐全,技术保障、测控通信、铁路运输、发配电等配套设施完善。
第二,发射场区为戈壁滩,航区200千米以内基本为无人区,600千米以内没有人口密集的城镇和重要交通干线,航区安全有保证。
第三,发射场区占地面积广,地势开阔,完全满足待发段和上升段航天要求,也是先进的天地往返运输系统最理想的发射和回收着陆场,而且具有很大的发展空间。
第四,场区内已建有大型机场,既可以满足航天器使用飞机快速运输的要求,又可作为参试人员往返乘降飞机的场所。
第五,可以充分利用西起喀什、东至福建闽西,距离数千千米,并已基本形成的陆上航天测控网。
第六,场区气候条件干燥少雨,雷电日少,容易满足发射条件。
运载工具——“长征神箭”
说到我国的“神舟”飞船,就不得不提到它们的运载工具——“长征”运载火箭。
长征,是中国共产党领导工农红军创造的奇迹,是中国革命史上巍峨耸立的不朽丰碑,是中华民族惊天地、创世纪的英雄史诗,是人类历史上前所未有的伟大壮举。并且,长征也是新中国成立后,我国科技事业蓬勃发展、航天工业欣欣向荣的一个代名词。中国自力更生、艰苦奋斗、自主研发的运载火箭就是用“长征”来命名的,因此,我国的运载火箭被称作“长征神箭”。
“长征神箭”20世纪,只有前苏联和美国实现了载人航天。中国是世界上第五个能独立发射人造卫星的国家,很早就拥有了大推力运载火箭。
然而,为什么世界上有十多个国家能够发射各种人造卫星,却只有前苏联、美国才能发射载人飞船呢?这是因为,发射载人飞船的运载火箭远比发射人造卫星要求更高、功能更多、推力更大。
载人航天,保证航天员的生命安全是第一位的。这对运载火箭就提出了很高的要求。主要有三点:第一,改进火箭的设计,保证火箭有足够的可靠性,把火箭在发射和飞行过程中出现故障的可能性减少到最低限度;第二,火箭在发射和飞行中,一旦出现故障危及航天员生命安全,要能够及时发现并且作出正确判断;第三,出现故障后要能够帮助航天员采取有效措施,脱离危险区域,安全返回地面。
根据高技术研究发展计划方案论证的结果,我国发展载人航天的核心是研制8吨级载人飞船,而“长征二号捆绑式”运载火箭的地球轨道运载能力就已经达到了8吨。并且,与当时具有8吨运载能力的另一种运载火箭“长征三号乙”相比,“长征二号捆绑式”运载火箭的动力系统完全是继承了“长征二号”运载火箭的技术,已经经过了近百次发射和飞行的考验,更为成熟、可靠;“长征三号乙”运载火箭,则多出了氢氧第三级,结构复杂,可靠性相应降低,“长征二号”运载火箭尤其是新研制的氢氧发动机,还没有经过充分的飞行试验考核,液氢和液氧的使用安全性也有待验证。此外,“长征三号乙”运载火箭是三级火箭,长度远比“长征二号捆绑式”运载火箭要长,如果再加上载人飞船,长度会超过极限。所以,以“长征二号捆绑式”运载火箭为基础研制新型载人运载火箭才是最佳选择。
为了提高火箭发射和飞行的可靠性,火箭的控制系统进行了全新的设计,不但提高了所有元器件的等级和筛选标准,而且重要仪器设备都采用双套同时开动,一套仪器发生故障,立即启用备用的另外一套,以保证火箭的正常飞行控制。重要信号及其转换采用双点双线、甚至三点三线进行,确保万无一失。火箭的结构也根据情况进行了加强设计,提高了安全系数。经过技术人员的不懈努力,火箭的可靠性指标从91%提高到了97%,基本上达到了载人运载火箭的要求。
经过中国航天人7年的不懈奋斗,中国第一枚载人运载火箭“长征二号F”终于研制成功。1999年11月20日,第一枚“长征二号F”运载火箭从酒泉载人航天发射场发射升空,首次将我国第一艘无人试验飞船——“神舟一号”送入预定轨道,完成了我国载人飞船的第一次无人飞行试验。
此后,在2001年1月10日,2002年3月25日和2002年12月30日先后进行了三次发射,将“神舟二号”“神舟三号”和“神舟四号”无人试验飞船送入预定轨道。至此,我国载人飞船的无人飞行试验任务圆满完成,为正式载人飞行作好了准备。连续四次圆满发射成功,也是对“长征二号F”运载火箭载人航天能力的初步考核。
“长征二号F”运载火箭2003年10月15日,中国自主研制的“神舟五号”载人飞船用“长征二号F”运载火箭发射成功,这是我们伟大祖国的荣耀,标志着我国首次载人航天飞行初战告捷,也标志着中国人民在攀登世界科技高峰的征程上又迈出了具有重大历史意义的一步。
2005年10月12日,第六枚“长征二号F”火箭将“神舟六号”飞船准确送入预定轨道。两位航天员费俊龙和聂海胜在太空连续飞行5天后顺利返航。2008年9月25日,第七枚“长征二号F”运载火箭将“神舟七号”飞船送入太空。“神舟七号”载人航天飞行圆满成功,实现了我国空间技术发展具有里程碑意义的重大跨越,标志着我国成为世界上第三个独立掌握空间出舱关键技术的国家。
可以说,中国的载人航天事业离不开中国神箭——“长征”火箭的发展和进步。
知识点“长征神箭”发射历史
中国航天科技集团公司研制的“长征”系列运载火箭,具有发射近地轨道、太阳同步轨道、地球静止轨道空间飞行器的能力,近地轨道最大运载能力为12000千克,地球同步转移轨道最大运载能力为5500千克,太阳同步轨道运载能力可达6100千克。运载火箭的可靠性、经济性、入轨精度和适应能力达到国际一流水平。
截至2010年年底,“长征”系列运载火箭已进行了136次发射,发射成功率在94%以上。1996年10月至2009年4月,“长征”系列运载火箭发射均获得圆满成功(连续成功75次)。从1990年成功发射“亚洲一号”卫星以来,“长征”系列运载火箭先后为国外和香港用户发射了37颗卫星。截至2010年底,“长征”火箭共进行过29次商业发射和6次搭载服务,早已成为了国际市场上知名的高科技品牌。
目前,集团公司正在研制中国新一代运载火箭(“长征五号”)。新一代运载火箭以“无毒、无污染、低成本、高可靠、适应性强、安全性好”为目标,预计2014年首飞;以“通用化、组合化、系列化”为设计思想进行研制发展。该型号火箭的近地轨道运载能力将达到25吨,地球同步转移轨道运载能力将达到14吨。