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中国载人航天历史及相关技术知识

出处:发布时间:2021-10-12

  首先介绍的是: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,发现中国无论是在研制队伍、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。

  1992年9月中央决策实施载人航天工程并确定了我国载人航天“三步走”的发展战略:

  第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程并开展空间应用实验;

  第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术,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;

  神舟五号和神舟六号飞行任务的圆满成功,标志着实现了工程第一步任务目标。神舟七号飞行任务的圆满成功,标志着我国掌握了航天员空间出舱活动关键技术;天宫一号与神舟八号和神舟九号交会对接任务的圆满成功,标志着我国突破和掌握了自动和手动控制交会对接技术;神舟十号飞行任务是工程第二步第一阶段任务的收官之战。

  2010年9月中央批准载人空间站工程启动研制建设工作,标志着我国载人航天工程进入到一个新的历史发展时期。我国载人空间站工程以空间实验室为起步和衔接,按空间实验室和空间站两个阶段实施。2016年前,研制并发射两个空间实验室,突破和掌握航天员中期驻留等空间站关键技术,开展一定规模的空间应用;2020年前后,研制并发射核心舱和实验舱,在轨组装成60吨级的载人空间站,突破和掌握近地空间站组合体的建造和运营技术、近地空间长期载人飞行技术并开展较大规模的空间应用。[1]

  1992年9月21日,中国决定实施载人航天工程,并确定了三步走的发展战略。在第一艘载人飞船发射成功后,突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,并利用载人飞船技术改装、发射一个空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。建造载人空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

  工程已完成了第一步任务和第二步任务第一阶段的七次飞行任务,正在集中力量突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,为实施第三步战略任务做准备。

  中国载人空间站工程目标包括:全面突破和掌握近地空间长期载人飞行和服务技术;突破和掌握近地空间组合体的建造和运营技术;开展较大规模和较高水平的空间科学应用;为开展载人登月等未来发展奠定基础等。

  载人航天是指人类驾驶和乘坐载人航天器在太空从事各种探测、试验、研究、军事和生产的往返飞行活动。载人航天的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,更广泛和深入地认识地球及其周围的环境,更好地认知整个宇宙;充分利用太空和载人航天器的特殊环境从事各种试验和研究活动,开发太空及其丰富的资源。载人航天器由载人航天系统实施,载人航天系统由载人航天器、运载器、航天器发射场和回设施、航天测控网等组成,有时还包括其它地面保障系统,如地面模拟设备和航天员训练设施。

  根据飞行和工作方式的不同,载人航天器可分为载人飞船、太空船和航天飞机三类。载人飞船按乘员多少,又可分为单人式飞船和多人式飞船。按运行范围,可分为卫星式载人飞船和太空站进行载人航天活动,又是一种重复使用的运载器。

  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无人飞船。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无人飞船。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日,我国第二艘载人飞船神舟六号于12日09时整在酒泉卫星发射中心升空,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。

  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16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,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。

  2011年11月01日05时58分,主要任务是与天宫一号对接。升空后2天,”与9月29日发射的天宫一号目标飞行器进行了空间交会对接,标志着中国成为继苏、美后第3个自主掌握次自动交会对接的国家,也标志着中国已经初步掌握了自动空间交会对接。

  2012年6月16日,我国第四艘载人飞船神舟九号于18点37分24秒成功发射,三名航天员景海鹏、刘洋、刘旺顺利升空,航天员景海鹏第二次参加飞行任务;刘洋成为中国首位参加载人航天飞行的女航天员。18日约11时左右转入自主控制飞行,14时左右与天宫一号实施自动交会对接,这是中国实施的首次载人空间交会对接。并于2012年6月29日10点00分安全返回。

  2013年6月11日,我国第五艘载人飞船神舟十号于11日17时38分搭载三位航天员飞向太空, 将在轨飞行15天,并首次开展我国航天员太空授课活动。飞行乘组由男航天员聂海胜、张晓光和女航天员王亚平组成,聂海胜担任指令长。飞船升空后再和目标飞行器天宫一号对接,任务将是对“神九”载人交会对接技术的“拾遗补缺”。在轨飞行15天,其中12天与天宫一号组成组合体在太空中飞行,与天宫一号进行交会对接成功,标志着中国已经基本掌握了空间飞行器交会对接技术。将对后续的天宫二号即第二代空间实验室的建设打下坚实的基础。

  2016年10月17日7时30分,在中国酒泉卫星发射中心发射了我国第六艘载人飞船神舟十一号,航天员景海鹏、陈冬,航天员景海鹏第三次参加飞行任务。神舟十一号进行宇航员在太空中期驻留试验,驻留时间将首次长达30天。19日凌晨,神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功。航天员景海鹏成功打开天宫二号空间实验室舱门,两位航天员顺利进入天宫二号空间实验室,景海鹏成为第一个进入天宫二号的航天员。

  中国首个目标飞行器“天宫一号”今日将发射升空。据了解,“天宫一号”成功发射后,中国还将发射“神舟八号”、“神舟九号”、“神舟十号”飞船,分别与“天宫一号”完成空间交会对接,从而建立中国第一个自己的空间站。

  从1992年启动载人航天工程以来,中国航天不断取得新突破,成为世界上第三个独立掌握载人航天技术、独立开展空间实验、独立进行出舱活动的国家。

  1999年11月20日凌晨,中国载人航天计划中发射的第一艘无人实验飞船“神舟一号”飞船在酒泉卫星发射基地顺利升空,经过21小时的飞行后顺利返回地面。

  鲜为人知的是,这枚载人航天工程的“先锋官”,竟是由地面试验用的电性能测试飞船临时改装而成的。作为中国航天史上的又一里程碑,“神舟一号”试验飞船的成功发射与回收,标志着中国载人航天技术获得了新的重大突破。

  2001年1月16日19时22分,中国第二艘无人飞船“神舟二号”在内蒙古中部地区成功着陆。至此,飞船按预定计划,在太空飞行了7天。围绕着飞船的测控和回收,中国航天测控人员决战太空,展开了紧张的工作。

  “神舟二号”是第一艘正样无人飞船,由轨道舱、返回舱和推进舱三个舱段组成。其技术状态与载人飞船基本一致。它的发射完全是按照载人飞船的环境和条件进行的,凡是与航天员生命保障有关的设备,基本上都采用了真实件。

  “神舟三号”飞船搭载了人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备以及形体假人,能够定量模拟航天员呼吸和血液循环等重要生理活动参数。飞船工作正常,预定试验目标全部达到,试验获得圆满成功。

  与第一艘无人飞船“神舟二号”相比,“神舟三号”飞船的发射,在运载火箭、飞船和发射测控系统上,采用了许多新的先进技术,进一步提高了载人航天的安全性和可靠性。

  2002年12月,“神舟四号”在经受了零下29摄氏度低温的考验后,于30日0时30分成功发射,突破了中国低温发射的历史纪录。2003年1月5日,飞船安全返回并完成所有预定试验内容。

  “神舟四号”飞船是在“神舟一号”、“神舟二号”、“神舟三号”飞行试验成功的基础上,经进一步完善研制而成,其配置、功能及技术状态与载人飞船基本相同。“神舟四号”飞船是第四艘无人飞船,由推进舱、返回舱、轨道舱和附加段组成。飞行中,飞船相继完成了对地观测、材料科学、生命科学实验和空间天文和空间环境探测等任务。

  2003年10月15日,中国第一艘载人飞船“神舟五号”成功发射。中国首位航天员杨利伟成为浩瀚太空的第一位中国访客。

  “神舟五号”21小时23分钟的太空行程,标志着中国已成为世界上继俄罗斯和美国之后第三个能够独立开展载人航天活动的国家。

  2005年10月12日,中国第二艘载人飞船“神舟六号”成功发射,航天员费俊龙、聂海胜被顺利送上太空。17日凌晨,在经过115小时32分钟的太空飞行后,飞船返回舱顺利着陆。

  “神舟六号”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。这也是世界上人类的第243次太空飞行。飞船进行了中国载人航天工程的首次多人多天飞行试验,完成了中国真正意义上有人参与的空间科学实验。

  2008年9月25日,中国第三艘载人飞船“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。

  “神舟七号”飞船载有三名宇航员分别为翟志刚(指令长)、刘伯明和景海鹏。“神舟七号”飞船候补梯队航天员分别为陈全(指令长)、费俊龙、聂海胜。主要任务是实施中国航天员首次空间出舱活动,同时开展卫星伴飞、卫星数据中继等空间科学和技术试验。

  随着“天宫一号”的成功发射,中国将依次发射““神舟九号”、“神舟十号”飞船。

  中国载人航天工程新闻发言人对外宣布,2011年下半年将发射神舟八号飞船,实施中国首次空间飞行器无人交会对接飞行试验。

  是中国神舟系列飞船的第八个。中国空间技术研究院研究员、神舟号飞船总体副主任设计师李颐黎透露,,并有很重大的改进,但尚未对外公布。

  按照工程交会对接阶段的任务规划,“神舟九号”是否载人,”后对任务全面评估才能决定。“神舟十号”计划是载人飞行。另据透露,“天宫一号”与“神舟九号”、“神舟十号”飞船的对接中,有望出现女宇航员的身影。两名中国女航天员已经在进行相关训练。

  神舟九号飞船于2012年6月16日18时37分成功发射,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。

  托举神九飞船的长征二号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。[2]

  北京时间2013年6月11日17时38分许,中国长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火起飞,将神舟十号载人飞船发射升空。中国航天员聂海胜、张晓光、王亚平搭乘神舟十号飞船出征太空。

  与以往神舟飞船相比,神舟十号是中国载人天地往返运输系统的首次应用性飞行。飞船入轨后,按照预定程序,先后与天宫一号进行一次自动交会对接和一次航天员手控交会对接。组合体飞行期间,航天员进驻天宫一号,并开展了航天医学实验、技术试验及太空授课活动。

  神舟十一号飞船于2016年10月17日7时30分在中国酒泉卫星发射中心发射的神舟载人飞船,目的是为了更好地掌握空间交会对接技术,开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。神舟十一号由长征二号FY11运载火箭发射。

  飞行乘组由两名男性航天员景海鹏和陈冬组成,景海鹏担任指令长。神舟十一号飞船由中国空间技术研究院总研制,飞船入轨后经过2天独立飞行完成与天宫二号空间实验室自动对接形成组合体。

  神舟十一号是中国载人航天工程三步走中从第二步到第三步的一个过渡,为中国建造载人空间站做准备。神舟十一号飞行任务是我国第6次载人飞行任务,也是中国持续时间最长的一次载人飞行任务,总飞行时间将长达33天。2016年10月19日凌晨,神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功。

  类社会的现有模式,“Made In Space”的字样将充满整个市场的各个角落。中国要想在未来市场中占据一席之地,离不开开发太空资源的基础——载人航天技术。

  2021年6月,经空间站阶段飞行任务总指挥部研究决定,聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员将执行神舟十二号载人飞行任务,由聂海胜担任指令长。[3]截至17日07:24,中国航天员已经6次向太空进发。[4]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。

  空间交会对接是载人航天活动的三大基本技术之一。其他两项是载人航天器的成功发射和航天员安全返回技术、空间出舱活动技术。只有掌握这些技术,人类才能自由出入太空,更有效地开发和利用空间资源。对于一个国家来说,还能独立、平等地参加国际合作。

  我国于2003年10月15日至16日圆满实施的神舟五号飞船运载杨利伟首次飞天并安全返回,使中国成为继俄罗斯、美国之后世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家。2007年和2008年又相继发射的神舟六号和神舟七号载人飞船,为模拟设备七大系统性能和为建设太空实验室和未来的空间站以及出舱维修与科学实验做了技术储备。

  2011年9月29日和11月1日,我们又分别发射升空的天宫一号目标飞行器和神舟八号飞船,并先后成功实现首次和第二次无人交会对接,标志着我国在突破和掌握空间交会对接技术上迈出了重要一步。

  空间交会对接技术是指两个航天器在轨道上会合并在结构上连成一个整体和在需要时还能及时分离的技术,已广泛应用于空间实验室、空间站、空间通信和遥感平台等大型空间设施在轨装配、回收、补给、维修以及空间救援等方面。这种技术的作用主要体现在三个方面。一是为大型空间设施的建设和运行服务,二是为长期运行的空间设施提供人员运输和物资补给服务,三是为进行空间飞行器重构以实现系统优化服务。

  按照载人航天工程计划,2016年前,我国要研制并发射空间实验室。具体地说,就是要陆续发射天宫二号、天宫三号两个空间实验室。神舟号飞船将进行载人飞行与之对接,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。天宫二号将主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术、航天医学等领域的应用和实验研究。天宫三号将主要完成验证再生式生命保障关键技术试验、航天员中期在轨驻留、货运飞船在轨试验等任务,还将开展部分空间科学和航天医学试验。其与货运飞船的对接将首次检验后者的太空飞行技术性能。研制成功后的货运飞船每次能运六吨物资,包括火箭的推进剂、航天员的饮食、科研仪器等。预计从现在到2020年前后,神舟号飞船将进行20余次载人飞行,任务的高强度可想而知。

  新一代中型运载火箭长征七号已完成各项研制和地面试验,将于6月25日至29日在这里择机发射,执行首次飞行试验任务。“长七”运载火箭突破一系列关键技术,其新“大脑”的智能化芯片拥有了神奇的自我检测能力。

  长征七号运载火箭是为满足我国载人空间站工程发射货运飞船和未来载人运载火箭更新换代的需求而研制的新一代高可靠、高安全、无毒无污染的中型液体运载火箭。

  长征七号运载火箭采用“两级半”构型,火箭总长53.1米,芯级直径3.35米,捆绑4个2.25米助推器,起飞重量597吨,运载能力达到近地轨道13.5吨、太阳同步轨道5.5吨,达到国际先进水平。

  长征七号运载突破了一系列关键技术创新。全箭采用具有我国自主知识产权的18吨和120吨两种液氧/煤油发动机,无毒无污染。火箭将高可靠融入设计,发射可靠性达国际先进水平。采用三维无纸设计/制造技术,实现了设计、分析、仿真、生产与总装数字化研制新模式,标志着我国新一代运载火箭在数字化设计能力上已跻身国际先进行列;使用新型总线控制,实现了系统级冗余;采用绿色、环保制造工艺,“新三垂”测发模式,缩短了发射场的工作时间;箭体采用防水设计,满足雨中发射条件,增强了运载火箭对海南发射场的适应性。

  长征七号运载火箭对未来卫星发射任务具有良好的适应性,通过卫星发射可以为载人航天任务积累可靠性子样,确保载人航天发射的可靠性。同时作为我国新一代中型运载火箭的基本构型,将成为我国未来航天发射任务的“主力军”。

  新建的海南文昌航天发射场成功实现了复杂自然条件下重大工程建设的突破。海南航天发射场重大工程建设克服了海南“高温高湿高盐雾、强降雨强台风强雷暴”的恶劣气候条件影响,攻克了深基坑施工止水、建造锥形四流道导流槽等一系列工程施工技术难题,采用一个工位设四个避雷塔加挂线技术,解决强雷暴环境下火箭和航天器雷电防护难题,采取盐雾腐蚀综合控制与防护技术,有效防护设施设备受盐雾腐蚀。

  成功实现了生态型环保型集约型发射场建设的突破——海南航天发射场建设千方百计保护原生椰林、湿地、滩涂。所发射的两型运载火箭全面采用液氢、液氧、航空煤油等无毒无污染新型推进剂。垂直转运轨道采用集约化设计,长征五号火箭采用直线转运轨道,长征七号火箭采用直线加弯道的转运轨道,与长征五号共用一段轨道,最大程度减少工程造价和占用土地。

  实现了大推力火箭发射能力的突破——海南航天发射场建成2个多射向、全天候、大吨位发射工位,分别用于我国长征七号、长征五号两种新型运载火箭。采用“新三垂一远”测发模式,缩短火箭测试发射周期,攻克了新型运载火箭推进剂贮运、加注、控制难关,实现运载能力由10吨级到20吨级的重大跨越,标志着我国已经跨入世界大吨位火箭发射行列。

  长征一号、长征二号、长征三号、长征四号、长征六号、长征十一号、长征七号、长征五号等,形成了具有中国特色的长征系列运载火箭家族。目前,长征系列运载火箭已完成229次发射任务。

  长征一号运载火箭是一种三级火箭,主要用于发射近地轨道小型有效载荷。1970年4月24日,长征一号成功地将东方红一号卫星送入预定轨道。

  长征二号运载火箭是一种两级火箭,是中国航天运载器的基础型号。1975年11月26日,完成了中国第一颗返回式卫星发射任务。先后有长二C、长二D、长二E、长二F等改进型。其中长二F是我国载人航天火箭,已将我国10艘神舟系列飞船和10名航天员安全送到太空。

  长征三号运载火箭1984年研制成功,增加了第三级低温高能液氢液氧发动机。为适应通信卫星容量和重量不断增大和变化的要求,此后我国相继研制出长三甲、长三乙、长三丙三种运载火箭。“长三甲”系列拓展了我国火箭使用范围,也成功打入国际市场。

  长征四号系列运载火箭包括风暴一号、长四、长四A、长四B等火箭,主要担负地球同步轨道卫星的备份火箭、发射太阳同步轨道的对地观察应用卫星等任务。

  长征六号运载火箭是三级液体运载火箭,动力系统采用液氧煤油发动机,具有无毒无污染、发射准备时间短等特点,主要用于满足微小卫星发射需求。2015年9月20日,长六成功将20颗微小卫星送入太空,创造了我国航天一箭多星发射的新纪录。

  长征十一号运载火箭是我国新型四级固体运载火箭,也是我国新一代运载火箭中唯一一型固体型号,主要用于满足自然灾害、突发事件等应急情况下微小卫星发射需求,能实现24小时以内的快速发射。2015年9月25日,长十一在酒泉卫星发射中心首次点火发射,成功将4颗微小卫星送入太空。

  长征七号运载火箭是我国载人航天工程为发射货运飞船而全新研制的新一代中型运载火箭,也可用于发射人造卫星等其他航天器。

  长征五号作为我国目前起飞规模和运载能力最大的运载火箭,长五计划今年下半年首飞。长五首次采用5米大直径的箭体结构,总加注量达到780吨,起飞时共有10台发动机产生1078吨的推力,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力。

  也期待我们的祖国越来越强大,更多先进的技术应用产生,或许不久的将来,我们普通人也能进入太空傲游。(图片来源于网络,如有侵权请联系删除)

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