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星際巡航:中華航天載著民族天夢翱翔

2019-12-12 09:53:33張毓書
人民交通 2019年13期

張毓書

探索浩瀚神秘宇宙,插翅于云霄穿梭,于湛藍的天空翱翔,自古以來便是我中華民族孜孜不倦追求航天夢的不竭動力。從古時的“嫦娥奔月”到上世紀的“媽媽,你看大‘灰機”;從對發達國家航空事業只有羨艷與渴望,到神舟號系列飛船、嫦娥衛星探測器的相繼成功發射以及天宮號空間站的孕育,中國,早已昂首闊步邁入世界航空大國之列。

“兩彈一星”、載人航天、月球探測……經過幾代航天人的不懈奮斗,中國的航天事業創造了輝煌成就,不僅走出了一條自力更生、自主創新的發展道路,也積淀了深厚博大的航天精神與文化。4月20日,西昌衛星發射中心長征三號甲系列運載火箭完成的第100次發射,更成為了中國航天由大向強奮進的有力注腳。

既可“下五洋捉鱉”,那便可“上九天攬月”!東方紅上天、神舟升空,嫦娥探月,天宮與神舟成功對接;北斗組網,火箭飛天、衛星遨游,大飛機破繭成蝶......一幕幕激蕩人心的瞬間是中國人最為驕傲的記憶,也最有力佐證了改革開放41周年,新中國70歲生日之際中國航空航天發展的強壯。

自古以來,明月,賦予了一代代詩人諸多豐富浪漫的想象。而地球資源的有限,又給予了人們追逐生存以上、更壯美發展的剛需。“海闊憑魚躍,天高任鳥飛”,人類在漫長的社會進步中一直在不斷拓展著生存空間,而今的人類活動范圍已從陸地擴展到海洋,從海洋到大氣層空間,再從大氣層空間到太空,每一次擴展都是一次偉大的飛躍,每一次飛躍都是當下和未來發展的偉大事業。二十世紀五十年代以來,航天技術的出現和不斷發展,解鎖了人類探索外層空間活動的新紀元。

櫛風沐雨,白手起家

“我們把足跡刻在了月球上,也把中華民族非凡的創造力刻在了人類文明發展的光輝史冊上。”2014年1月6日,習近平總書記這樣說。

新中國建立后,領袖層明顯地感覺到外來威脅的存在,因此國防科學技術的發展成為重要議題。新中國的航天史始于1956年2月,那時,著名科學家錢學森果斷向中央提出《建立中國國防航空工業的意見》,隨后中華人民共和國航空工業委員會于4月成立,統一領導中國的航空和火箭事業。航空工業委員會的成立標志著中國航天事業創業的開始,中國的航天夢,也是從這個時候開始的。

其實,第一個想到利用火箭飛天的人,居然生在明朝。14世紀末期,明朝的士大夫萬戶把47個自制的火箭綁在椅子上自己坐上去,雙手舉著大風箏。最先,他開始設想利用火箭的推力飛上天空,然后利用風箏平穩著陸,但很不幸,火箭爆炸,萬戶也為此獻出了寶貴的生命。但他的行為卻鼓舞和震撼了人們的內心,促使人們更努力地去鉆研。

1957年12月24日,一輛從莫斯科出發的專列抵達北京。車上除102名蘇聯火箭技術人員外,還有一份蘇聯“還給”中國的厚禮——兩發P-1近程地地導彈。

1958年4月,中國第一個運載火箭發射場開始興建。同年5月17日,毛澤東在中共八大二次會議上發出“我們也要搞人造衛星”的號召,掀起中國航天事業的第一個高潮。10月20日,在蘇聯專家的幫助下,我們在酒泉建立了中國第一個衛星發射場。到了1960年,正當中國仿制P-2導彈的工作進入最后階段時,中蘇之間關于意識形態領域的大論戰開始了,被惹惱的赫魯曉夫下令,全部停止根據先前協議正在進行的對中國的援助。中國的火箭,的確是被逼出來的。

就在蘇聯撤走專家17天后的1960年9月10日,中國第一次在自己的國土上,用蘇聯專家認為會爆炸的中國自己生產的國產燃料,成功地發射了一枚蘇制P-2導彈。而這時中國人按照蘇聯提供的圖紙仿制出來的導彈,也開始進入最后的組裝。人們把新中國航天人自己制造出來的第一枚導彈命名為“東風一號”。

1960年11月5日上午9時,中國第一枚仿制的火箭“東風一號”點火了。第一次引進彈發射成功,第一發仿制彈也發射成功,“東風一號”成為壓倒西風的前鋒。頭腦熱起來的火箭人并不滿足,為一步登天直接把V-2圖紙放大了一倍,制造出的“東風二號”成為一次讓所有科技人員都記憶猶新的發射。

1964年6月29日,“東風二號”開始發射試驗。連續三發都取得了成功,這標志著中國從此擁有了可以遠程打擊的導彈盾牌。有人說,當初年輕的共和國在一片廢墟上迅速挺立,靠的是兩根支柱:一根是大慶油田,一根就是“兩彈一星”。鄧小平說:“如果60年代以來,中國沒有原子彈、氫彈,沒有發射衛星,中國就不能叫有重要影響的大國,就沒有現在這樣的國際地位。這些東西反映一個民族的能力,也是一個民族、一個國家興旺發達的標志。”

1964年,中國的科學家們起草了《關于人造衛星方案的報告》。4月29日,國防科向中央報告,設想在1970年或1971年發射中國第一顆人造衛星。同年6月29日,中國自行研制的中近程火箭再次發射試驗,獲得成功。7月19日,成功地發射了第一枚生物火箭。

1966年10月27日,導彈核武器發射試驗成功。彈頭精確命中目標,實現核爆炸。同年11月,“長征一號”運載火箭和“東方紅”一號人造衛星開始研制。12月26日,我國研制的中程火箭首次飛行試驗基本成功。1970年4月24日,由我國自行研制的“東方紅一號”人造地球衛星飛向太空。這是中國發射的第一顆人造衛星,中國,也成為世界上第五個能獨立研制發射人造地球衛星的國家。這是中國航天史上的第一個重要里程碑。

時間推至70年代中期,1975年10月16日,第二枚火箭“長征二號”和衛星送達酒泉衛星發射中心,不負眾望再次噴出火焰。衛星發射三天后返回艙,像個聽話的乖寶寶一樣,按照原計劃與星體分離。這,是中國航天史上的第二個里程碑。與此同時,我們還創造了一個世界航天史的奇跡:首次發射返回式衛星即回收成功。蘇聯是在秘而不宣地發射了幾顆衛星后才掌握了回收技術;美國雖是大大方方,卻是發射到第13顆衛星時才掌握該項技術。據了解,1979年美國宇航局局長訪華時曾參觀了當年我國研制衛星的部分實驗室和工廠,參觀結束,他甚至難以置信地問那些帶他參觀的中國人:“你們帶我看的這些東西是真的嗎?”

在發射了第一顆衛星之后不久,我國便開始正式策劃衛星通信工程。后被稱之為“331”工程。這時的人們已經慢慢發現,手中現有的火箭派不上用場,必須研制新型能飛得更高更遠的運載工具。1977年12月28日,七機部下發了《關于改變“三三一工程”運載火箭名稱的通知》,并將火箭正式命名為“長征三號”。

而此時,則萬分驚艷,“東方紅二號”通信衛星又是一個地地道道的中國貨!與在這14年前上天的“東方紅一號”相比,用途已從政治轉為實用,它可以傳送電視、電話、廣播、數據等多種信息,作用可以覆蓋中國全部領土領海。當然,與它同時誕生的,還有大量的地面試驗設備。

1983年,一切準備就緒。一個龐大的試驗隊護送新的火箭和新的衛星去到新的發射場。經過3個多月的精密測試準備,1984年1月29日這天,新的“長征三號”火箭托舉著“東方紅二號”衛星開始發射。

火箭起飛一切正常,順利飛到四百多公里的高空,但卻出現了意外。不過故障原因很快被找到,研究人員并及時對方案進行了修改。也就在這時,他們接到了上級領導的指示,整個發射隊伍不撤回,盡快發射第二發!這,是中國航天史上第一次,也是唯一的一次大膽決定。

4月,第二枚“長三”火箭點火升空,順利將衛星送入預定的橢圓軌道。但衛星進入橢圓軌道僅是成功的第一步,接下來還要利用星上發動機把衛星一步一步推到距地球近36000公里的靜止軌道上。1984年4月16日18時27分57秒,衛星定點在125度的赤道上空,所有儀器工作正常。中國人在地球之外36000千米的高空,放上了自己的第一顆通信衛星。

而1986年2月1日,中國再次發射一顆實用通信廣播衛星。20日,衛星定點成功。這標志著中國已全面掌握運載火箭技術,衛星通信由試驗階段進入實用階段。

逐跡航天,向夢而生

“載人航天事業的成就,充分展示了偉大的中國道路、中國精神、中國力量,堅定了全國各族人民實現中華民族偉大復興的中國夢的決心和信心。神舟十號載人飛行任務的圓滿成功,標志著我國載人航天工程第二步第一階段完美收官。這是載人航天戰線經歷21年艱苦奮戰取得的又一重大階段性勝利,是我們在全面建成小康社會偉大進程中取得的又一重大歷史性成就。”這是習近平總書記在會見神舟十號載人飛行任務航天員和參研參試人員代表時說過的話。

火箭可以運載并發射衛星上天,而衛星又可以安全返回,這兩項成果的取得為載人航天筑牢了技術基礎。除了顯而易見的經濟效益,載人航天的研制還涉及到天文、醫學、空氣動力學等數十個學科領域。它的成熟將體現一個國家的綜合科技水平,關乎一個國家在太空時代的生死存亡。

中國載人航天工程在1992年正式啟動后,僅用7年時間就突破了航天最高技術。1999年11月20日,中國第一艘試驗飛船“神舟一號”首發成功,在完成了21個小時的空間科學試驗后,于21日成功著陸。“神舟”號試驗飛船的成功發射和回收,成為中國航天史上的又一里程碑。也讓中國成為繼美、俄之后世界上第三個擁有載人航天技術的國家。

成功的日期離這一年結束的日子只有一個月零9天。這些在7年時間里每天數著日歷倒計時過日子的航天人,只想好好地睡上一覺。但就是這樣簡單的愿望,對很多人來講也是一個奢侈的愿望。在新的戰鼓聲中,“神舟二號”又開始緊鑼密鼓地起步了。那些正在駕駛隆隆天車挺進太空的中國航天人,誓要為一個民族的夢想和希望去爭分奪秒!

隨后不久,第二艘飛船“神舟二號”問世,它的性能比“神舟一號”更加先進,保證安全與維持生命系統的設備安裝得也更加充分。

這時,已進入21世紀。2001年1月10日,地點:酒泉衛星發射中心。中國第一艘正樣無人飛船發射升空,并在飛行7天后成功返回地面。飛船上進行了微重力環境下的空間生命科學、空間材料、空間天文和物理等領域的實驗,各種儀器設備性能穩定,工作正常,取得了大量數據。與“神舟一號”飛船相比,“神舟二號”飛船的系統結構有了新的擴展,技術性能有了新的提高,飛船技術狀態與載人飛船基本一致。

緊接著,“神舟三號”飛船于2002年3月25日發射。飛船搭載了人體代謝模擬裝置、擬人生理信號設備以及形體假人,能夠定量模擬航天員呼吸和血液循環的重要生理活動參數。“神舟三號”軌道艙在太空留軌運行180多天,成功進行了一系列空間科學實驗。

2002年12月30日,“神舟四號”飛船的升空,是中國載人航天的最后一次預演,是載人航天工程實施以來技術要求最高、參試系統最全、難度最大的一次飛行試驗,同時還面臨著載人航天發射以來最為嚴峻的考驗:發射場有史以來罕見的嚴寒。最低氣溫接近-30℃,超過低溫發射條件近10℃,且飛船發射已進入不可逆狀態。最后,“神舟四號”飛船成功發射!這也標志著中國載人航天工程經受住了無人狀態下最全面的飛行試驗考驗,創造了中國航天史上低溫發射的新紀錄,也創造了世界航天史上火箭低溫發射的奇跡。中國航天專家梁思禮院士表示,雖然“神舟”飛船的研制、發射比美、俄晚一些,但中國研制飛船的起點更高。“神舟”飛船的軌道艙既能進行留軌對地觀測,又能作為未來空間交會對接的一個飛行器,是今后天地往返運輸的優良工具。

2003年10月15日,注定是一個不尋常的日子。9時整,楊利偉乘坐的“神舟五號”飛船在震天撼地的轟鳴中騰空而起。在這一天,全世界的人們都看到了中國人楊利偉在太空中飛翔。從這一天起,浩渺宇宙間飄動的旗幟中開始有了中國的五星紅旗,那艘承載全民族希望的“神奇之舟”劃開了中國一個嶄新的航天時代。10月16日清晨,“神舟五號”飛船在起飛21小時后,順利降落在內蒙古空曠的草原上。太空中沒有中國足跡的歷史,到此結束!

飛天,已從敦煌壁畫中躍出來。也就在這時,美聯社向全世界發布消息:“中國宣布最快在3年內把探月衛星送入月球軌道。”代號為“嫦娥工程”的中國探月計劃于當年3月開始啟動,后進展順利。月球上,隨即開始出現中國人的影子。

蓬勃發展,行穩致遠

“銘記歷史、傳承精神,激發全民尤其是青少年崇尚科學、探索未知、敢于創新的熱情,為實現中華民族偉大復興的中國夢凝聚強大力量。”2016年4月24日首個“中國航天日”,習近平總書記作出重要指示。

當我們回望中國航天探索的發展之路,那些里程碑事件歷歷在目。曾經的中國是一個底子差、人口眾多、工業基礎薄弱的發展中國家,因此中國在航天事業發展的不同年代,始終根據國家經濟基礎和技術能力選擇有限目標,采取循序漸進、逐步發展和壯大的策略。也因此,我們首先發展了進入空間的能力,隨后發展了空間應用的能力,在國家經濟實力壯大之后,繼而開始發展載人航天以及深空探測的能力。歷經50余年的發展,逐步形成了自己的比較完善的航天工業基礎能力和配套能力。實踐證明,我們走過的道路,是一條真正符合中國國情的正確之路。

開展航天活動的首要條件就是要擁有進入空間的能力。因此,中國航天事業的早期活動才集中在火箭技術的開發研制上。1970年,我們在中程導彈的基礎上研制了首枚液體運載火箭“長征一號”,成功發射的中國第一顆人造衛星為中國開展航天活動奠定了基礎。

在此后的30多年中,“長征”火箭突破了多項關鍵技術,運載能力和可靠性不斷提髙。1981年實現了“一箭三星”發射;1984年突破了低溫發動機技術,成功將通信衛星送入地球靜止軌道;80年代末,掌握了運載火箭捆綁技術,1990年捆綁火箭首發成功,為中國的大型運載火箭進入國際商業發射市場打下了基礎;90年代,“長征”運載火箭的可靠性獲得了極大提高,從1996年10月開始,連續將載人飛船和各種衛星送入不同軌道。

2007年7月初,“長征”火箭完成了第101次成功發射。這時,“長征”運載火箭己形成了譜系,具備了9.5噸的近地軌道、5.5噸的地球同步轉移軌道運載能力,可以滿足發射低、中、高不同軌道各類有效載荷的需要。

然后是空間應用能力。當火箭技術取得了重要突破之后,我們正式啟動了衛星研制計劃,中國首顆人造衛星“東方紅一號”于1970年4月發射成功。此后,我們在通信、遙感、導航定位和科學實驗衛星四個領域,逐步形成了廣播通信衛星、返回式衛星、氣象衛星、地球資源衛星、海洋衛星、導航衛星、科學實驗衛星等7個衛星系列。

中國幅員遼闊,擁有眾多人口,發展廣播通信衛星是造福中國人民的必然選擇。1984年,中國第一顆地球靜止軌道試驗通信衛星“東方紅二號”的成功發射,開辟了中國衛星通信事業的新時代。此后,發展了“東方紅二號甲”實用通信衛星、“東方紅三號”通信廣播衛星。隨后成功開發的“東方紅四號”大型靜止軌道衛星平臺,設計壽命15年,輸出功率10.5千瓦,適用于大容星通信廣播、電視直播等,滿足中國衛星通信的需要。利用這一平臺已研制并發射了“鑫諾二號”直播衛星、尼日利亞通信衛星,并為委內瑞拉制造新的通信衛星。

中國,960萬平方公里的國土,300萬平方公里的海域,1.8萬公里漫長的海岸線,對國土資源的勘查、環境的監測和海洋資源的開發利用,都需要發展不同用途的遙感衛星。上世紀70年代發射了首顆返回式衛星;80年代發射了首顆氣象衛星“風云一號”;90年代發射了首顆數字傳輸對地遙感衛星“中巴地球資源衛星一號”;21世紀初又發射了首顆海洋探測與監測衛星“海洋一號”,己經形成了返回式衛星、氣象衛星、資源衛星、海洋衛星等遙感衛星系列。

在氣象衛星方面,我們也擁有“風云一號”太陽同步軌道氣象衛星和“風云二號”地球靜止軌道氣象衛星,兩種氣象衛星均實現了穩定的業務化應用,在中國天氣預報和氣象研究等方面發揮著重要作用,并被世界氣象組織列入業務應用衛星序列,各國均可以接收它們傳回的氣象資料。

在地球資源衛星方面,我國和巴西合作開發了第一代“中巴地球資源衛星一號”,之后我們自行研制了第二代中國資源衛星“資源二號”,實現了三星聯網。這些衛星均已實現業務化運行,廣泛用于中國經濟建設的各領域。

21世紀也是海洋的世紀。利用海洋衛星獲取海洋基礎信息對于發展海洋事業尤為重要。我國先后發射了兩顆海洋探測與監測衛星,用于海洋污染監測、海冰預報、海岸帶特征調查、海洋資源探測等,對我國沿海海域進行了大型觀測,取得了顯著的社會經濟效益。

從1975年至2007年,我們又成功發射和回收了5種類型、21顆返回式衛星,衛星在軌工作時間最長達27天。這些衛星不僅用于資源調查、地圖測繪、地質調查等遙感應用,還利用返回式衛星平臺,為國內外用戶進行了100多項微重力和空間環境條件下的材料、生命科學實驗以及農作物種子搭載試驗等,取得了豐碩的成果。

中國從上世紀90年代開始,采用具有中國特色的雙星定位技術和較少的資金投入,自主研制、建設了第一代北斗區域導航衛星系統。這一系統具備在中國及周邊地區范圍內的定位、授時功能,可提供區域性全天候導航定位服務,己在經濟建設和社會發展中發揮了重要作用。

緊接著是載人航天的能力。2003年,中國依靠自己的力量把航天員送入太空軌道。實際上,早在上世紀80年代末我們就開始對載人航天計劃開展過論證。1992年,在中國的經濟改革不斷取得成效,綜合國力得到大幅提高,并且已經掌握大型運載火箭和航天器返回技術的條件下,中國政府做出了實施載人航天工程的重大決策。從1999年至2002年,先后成功發射了4艘無人試驗飛船。2003年10月,中國航天員駕駛“神舟五號”飛船圓滿完成的首次載人飛行,標志著中國獨立掌握了載人航天技術。2005年10月,兩名航天員乘坐“神舟六號”實現了2人5天、航天員直接參與空間科學實驗活動的新跨越。

2008年9月25日,我國第三艘載人飛船“神舟七號”成功發射,航天員翟志剛、劉伯明、景海鵬順利升空。27日,翟志剛身著我國研制的“飛天”艙外航天服,在身著俄羅斯“海鷹”艙外航天服的劉伯明輔助下,進行了19分35秒的出艙活動。中國隨之成為世界上第三個掌握空間出艙活動技術的國家。2011年9月29日,中國無人太空實驗艙“天宮一號”,由酒泉衛星發射中心改進后的“長征二號FT1”火箭成功發射送入低地球軌道,在相繼實現航天員上天、太空行走之后,為建設探索太空的前哨——永久載人空間站邁出關鍵一步。

與俄美飛船不同,我們的飛船采用了三艙一段結構、兩對太陽電池翼構型、升力控制返回和圓頂降落傘回收方案,具有很高的智能化水平,可為3名航天員提供舒適的環境,不僅可人貨合運,還可一船多用。飛船軌道艙兼具生活艙和留軌試驗艙的功能,可駐留軌道數月開展空間科學探測和技術試驗,為突破空間交會對接奠定基礎。

中國航天事業著實是在基礎工業薄弱、科技水平落后和特殊的國情、特定的歷史條件下發展起來的。一直以來,我們國家獨立自主地進行著航天活動,以較少的投入,在較短的時間里,走出了一條適合中國國情和有自身特色的發展道路,并取得了一系列重要成就。

伴隨著新中國的成長與發展,今天的中國航天技術發展,為推動我國科技進步、國防建設、經濟文化和社會發展發揮了極其重要的作用。截至2018年,中國航天發射數量已超越美國,排名世界第一!

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