神舟五號飛船(“神舟”五號)

神舟五號飛船

“神舟”五號一般指本詞條

神舟五號載人飛船是“神舟”號系列飛船中的第五艘,是中國首次發射的載人航天飛行器。它於2003年10月15日9時在酒泉衛星發射中心發射,將航天員楊利偉及一面具有特殊意義的中國國旗送入太空,2003年10月16日6時23分返回。這個飛船標誌著中國成為前蘇聯(俄羅斯)和美國之後的第三個將人類送上太空的國家。它標誌著我國在航天技術上的又一座里程碑。

基本介紹

  • 中文名:神舟五號飛船
  • 外文名:Shenzhou five manned spaceship
  • 所屬國家中華人民共和國
  • 發射時間:2003年10月15日09時00分
  • 發射地點酒泉衛星發射中心
  • 航天員:楊利偉
  • 返回時間:2003年10月16日6時23分
  • 性質:中國首次發射的載人航天飛行器
  • 運載火箭:新型長征二號F捆綁式火箭
  • 飛行時間:21小時
  • 飛行圈數:14圈
  • 飛船組成:軌道艙、返回艙、推進艙和附加段
飛船信息,特點,艙段介紹,軌道艙,推進艙,附加段,空間環境保障,總設計師,技術進步,太陽帆板,資金耗用,航天員,神舟使命,飛天夢圓,執行情況,技術成就,

飛船信息

發射時間:2003年10月15日09時整
發射火箭: 新型長征二號F捆綁式火箭,此次是長征系列運載火箭第71次飛行,也是繼1996年2003年10月以來,中國航天發射連續第29次獲得成功。
神舟五號飛船
飛行員:楊利偉
飛船進入軌道所需飛行時間:9分10秒,船箭分離,“神舟”五號載人飛船準確進入預定軌道。
返回時間:2003年10月16日6時23分
發射地點:酒泉衛星發射中心
著陸地點:內蒙古四子王旗主著陸場
飛行時間/圈數:21小時/14圈
搭載物品: 除了中國飛天第一人楊利偉外,“神舟”五號載人飛船返回艙內還搭載有一面具有特殊意義的中國國旗、一面北京2008年奧運會會徽旗、一面聯合國國旗、人民幣主幣票樣、中國首次載人航天飛行紀念郵票、中國載人航天工程紀念封和來自祖國寶島台灣的農作物種子等。
試驗項目: 神舟5號將儘量減少機艙內的實驗項目及儀器,以騰出更多空間來供航天員活動並執行科學觀察任務,可以說這一次的任務主要是考察航天員在太空環境中的適應性。
主要任務:完成首次載人飛行試驗;在整個飛行期間為航天員提供必要的生活和工作條件;為有效載荷提供相應的試驗條件;確保航天員和回收的有效載荷在完成飛行任務後,安全返回地面;在飛行過程中,一旦遇到重大故障,在其他系統支持和(或)航天員的參與下,能自主或人工控制返回地面,並保證航天員的生命安全;飛船的軌道艙留軌進行空間套用實驗。
新技術套用: 首次增加了故障自動檢測系統和逃逸系統。其中設定了幾百種故障模式,一旦發生危險立即自動報警。即使在飛船升空一段時間之後,也能通過逃逸火箭而脫離險境。
意義:這次的成功發射標誌著中國成為繼前蘇聯(俄羅斯)和美國之後,第三個獨立掌握載人航天技術的國家。
詳細介紹:
“神舟”五號飛船是在無人飛船的基礎上研製的中國第1艘載人飛船,乘有1名航天員---楊利偉。飛船在軌道運行了1天。整個飛行期間為航天員提供必要的生活和工作條件,同時將航天員的生理數據、電視圖像傳送地面,並確保航天員安全返回。
在2003年10月15日09時00分00秒,負載著“神舟”五號的長征2F火箭發射。9時10分,船箭分離,“神舟”五號載人飛船發射成功,飛船以平均每90分鐘繞地球1圈的速度飛行。
飛船由軌道艙返回艙推進艙和附加段組成,總長8860mm,總重7840kg。飛船的手動控制功能和環境控制與生命保障分系統為航天員的安全提供了保障。
飛船由長征-2f運載火箭發射到近地點200千米、遠地點350千米、傾角42.4°初始軌道。實施變軌後,進入343km的圓軌道。飛船環繞地球14圈後在預定地區著陸。
“神舟”五號飛船載人航天飛行實現了中華民族千年飛天的願望,是中華民族智慧和精神的高度凝聚,是中國航天事業在新世紀的一座新的里程碑。航天產業是當今世界經濟中發展最為迅速的領域之一,同時也是競爭激烈、回報豐厚的新興產業,它是一個高投入高產出的產業。神舟五號的發射成功,標誌著我國載人航天事業邁出了關鍵的一步,今後我國還將建立更為完整的載人航天體系。

特點

雖然我國載人航天起步較晚,但是起點較高。我國“神舟”飛船是我國空間技術工作者依靠自己的力量打造的載人飛船。與國外第三代飛船相比,具有鮮明的中國特色:
第一、空間最大,起點很高。國外的載人飛船如前蘇聯的“ 東方” 號飛船是單人、單艙飛船,美國的“ 水星” 號飛船是單人雙艙飛船,航天員只能半躺在座椅上,在狹小的空間裡,完成按電鈕、拉手柄等操作動作,我國神舟飛船越過了單人飛船、雙人飛船的發展階段,直接採用多艙段組成的飛船,飛船內空間較大,可同時容納三名航天員,航天員即可以非常舒服地在艙內工作,又可以離開座椅,通過艙門進人軌道艙內,進行各種科學試驗活動。我國神舟飛船是目前在近地軌道上運行的個頭最大,自動化程度最高的飛船。
第二、一船多用,多方收益。國外的飛船上或者使用一次性電池,電能消耗完後,就失去了供電能力,飛船就失去動力,返回艙返回地面,而軌道艙則變成太空垃圾,而美國的“水星”飛船就是這樣的。
我國神舟飛船的軌道艙具有留軌的能力。在航天員返回地面後,由於神舟飛船的軌道艙上有太陽翼,不必依靠推進艙上的電能,為飛船軌道艙繼續在軌工作提供足夠的電能資源,可以保證神舟飛船的軌道艙可以在太空中工作半年以上。因此,神舟飛船的軌道艙能在無人職守的情況下,繼續在軌道上執行空間試驗任務,完成對天體和地面的觀測任務,就像一顆衛星一樣。這種設計大大延長了飛船執行空間科學試驗和空間套用的工作壽命,有效地提高了飛船的綜合效益,這種設計是“神舟”飛船設計者的一大創舉,也充分體現了我國的國情。
第三、不載動物,直接上人。前蘇、美在飛船正式載人太空飛行前,都進行數次飛船載猴子、狗或猩猩進行試驗,考驗飛船的生命保障系統。為什麼在我國進行無人飛船試驗的時候,不像其他國家那樣,讓動物先上太空? 有關專家舉了三個理由:首先動物的生理系統和人的有區別,測量的數據也未必可靠,一旦發生意外,不知道是什麼原因;其次,猴子上了飛船,不會安安分分坐在座位上,容易到處亂動,即使是把它綁在那裡,也不會安分地待在那裡,如果出了問題,可能搞不清到底是設備的問題還是猴子的問題;最後,最重要的是由於國外已有載人航天的經驗,表明人在太空中進行短時間的飛行是可行的,我國用不著從頭再來,完全可以借鑑國外取得的經驗。加上科學技術的發展,使我們完全可以通過儀器模擬掌握真人在太空中飛行身體的各種變化數據,因此,“神舟”飛船在正式載人飛行前,不進行載動物試驗,而用模擬人進行太空軌道飛行試驗,利用模擬人身上攜帶的科學裝置,提供艙內溫度、濕度、空氣含量、人體溫度、心跳速度、血液循環、呼吸等各種數據。
第四、邊試驗,邊科研。我國從第一艘神舟飛船開始,就進行了大量的科學實驗,這種把突破載人航天技術試驗和空間科學實驗同步的做法,也是神舟飛船所獨有的。邊試驗、邊科研的做法創造了中國載人航天自己的發展模式。

艙段介紹

軌道艙

飛船尺寸:長2.8米,直徑2.2米
神舟飛船的軌道艙的外形為圓柱形的。為了使軌道艙在獨自飛行的階段可以獲得電力,軌道艙的兩側安裝了太陽電池翼,每塊太陽翼除去三角部分面積為2.0×3.4米,軌道艙自由飛行時,可以由它提供0.5千瓦以上的電力。軌道艙尾部有4組小的推進發動機,每組4個,為飛船提供輔助推力和軌道艙分離後繼續保持軌道運動的能力;軌道艙一側靠近返回艙部分有一個圓形的艙門,為航天員進出軌道艙提供了通道,不過,該艙門的最大直徑僅65厘米,只有身體靈巧、受過專門訓練的人才能進出自由。艙門的上面有軌道艙的觀察窗。
軌道艙是飛船進入軌道後航天員工作、生活的場所。艙內儲備有食物、飲水和大小便收集器、睡袋等生活裝置外,還有空間套用和科學試驗用的儀器設備。
返回艙返回後,軌道艙相當於一顆對地觀察衛星或太空實驗室,它將繼續留在軌道上工作半年左右。軌道艙留軌利用是中國飛船的一大特色,俄羅斯和美國飛船的軌道艙和返回艙分離後,一般是廢棄不用的。
返回艙尺寸:長2.00米,直徑2.40米(不包括防熱層)。
"神舟”飛船的返回艙呈鐘形,有艙門與軌道艙相通。放回艙式飛船的指揮控制中心,內設可供3名航天員斜躺的座椅,供航天員起飛、上升和返回階段乘坐。座椅前下方是儀錶板、手控操縱手柄和光學瞄準鏡等,顯示飛船上個系統機器設備的狀況。航天員通過這些儀表進行監視,並在必要時控制飛船上系統機器設備的工作。軌道艙和返回艙均是密閉的艙段,內有環境控制和生命保障系統,確保艙內充滿一個大氣壓力的氧氮混合氣體,並將溫度和濕度調節到人體合適的範圍,確保航天員在整個飛行任務過程中的生命安全。
另外,艙內還安裝了供著陸用的主、備兩具降落傘。神舟號飛船的返回艙側壁上開設了兩個圓形視窗,一個用於航天員觀測窗外的情景,另一個供航天員操作光學瞄準鏡觀測地面駕駛飛船。返回艙的底座是金屬架層密封結構,上面安裝了返回艙的儀器設備,該底座重量輕便,且十分堅固,在返回艙返回地面進入大氣層時,保護返回艙不被炙熱的大氣燒毀。

推進艙

尺寸:長3.05米,直徑2.50米底部直徑2.80米
神舟號的推進艙又稱設備艙,它呈圓柱形,內部裝載推進系統的發動機和推進劑,為飛船提供調整姿態和軌道以及制動減速所需要的動力,還有電源、環境控制和通信等系統的部分設備。兩側各有一對太陽翼,除去三角部分,太陽翼的面積為2.0×7.5米。與前面軌道艙的電池翼加起來,產生的電力將三倍於聯盟號,平均1.5千瓦以上,差不多相當於富康AX新浪潮汽車的電源所提供功率。這幾塊電池翼除了所提供的電力較大之外,它還可以繞連線點轉動,這樣不管飛船怎樣運動,它始終可以保持最佳方向獲得最大電力,免去了“翹向太陽”所要進行的大量機動,這樣可以在保證太陽電池陣對日定向的同時進行飛船對地的不間斷觀測。
設備艙的尾部是飛船的推進系統。主推進系統由4個大型主發動機組成,它們在推進艙的底部正中。在推進艙側裙內四周又分別布置了4對糾正姿態用的小推進器,說它們小是和主推進器比,與其他輔助推進器比它們可大很多。另外推進艙側裙外還有輔助用的小型推進器。

附加段

附加段也叫過渡段,是為將來與另一艘飛船或空間站交會對接做準備用的。在載人飛行及交會對接前,他也可以安裝各種儀器用於空間探測
對於附加段現階段的設備沒有官方介紹,但是一些業內人士進行了大膽的推測,如:其中一個半環型裝置,據推測是用來安裝方形的儀器裝置。而三個相互垂直並可伸出的0.4米的探針被推測為可能是導航系統的一部分或對接系統的一部分。因為美國的阿波羅飛船上曾有類似的裝置用來進行對接。神舟飛船軌道艙前端可能裝有俄羅斯式的對接系統。但這些裝置可能只是一種試驗型,在將來執行與太空站對接的任務時肯定會被新型對接系統所替換。

空間環境保障

空間環境是人類賴以生存的環境之一,它包括由自然因素引起的自然空間環境和由人工因素引起的人工空間環境,是指對人類現在和未來的生產、軍事和生活產生影響的各種自然環境和人工環境。但我們這裡所說的空間環境主要指近地空間環境。近地空間是太空飛行器最多、最活躍的區域。“ 神舟”五號飛船就運行在該區域。在這一區域,太空飛行器所遭遇的空間環境有:高層大氣地磁場地球重力場、高能帶電粒子、空間電漿太陽電池輻射、微流星空間碎片等這些環境對太空飛行器會產生不同的影響,其中包括太空飛行器的軌道、姿態、溫度、輻射損傷機械損傷、化學損傷、太空飛行器表面充電放電、硬軟錯誤、通信和測控的干擾等。對於“神舟”五號載人飛行而言,保障太空飛行器和航天員的安全是空間環境安全保障的首要任務。針對這一特點,空間環境預報中心在執行“神舟”五號空間環境安全保障任務中,工作重點主要有四個方面:高層大氣環境的預報和效應分析、高能帶電粒子的預報和對航天員影響的分析、碎片碰撞預警和“ 神舟”五號發射安全期預報及保障飛船在軌運行安全的重大空間環境擾動事件預報警報。
高層大氣對“神舟”軌道的影響
對於“ 神舟”飛船和留軌艙來說,高層大氣密度、成分、溫度和壓力等直接影響著它們的軌道定位、軌道衰變速率和在軌壽命,其中以大氣阻力造成的軌道衰變效應最為突出。因此必須在任務前根據飛行高度和飛行時間研究給出大氣阻力的可能影響,以確定所攜帶的燃料量。
運行在高層大氣中的飛行器在高層大氣作用下,飛行高度不斷下降,要維持它在規定高度上正常飛行,就需要不斷給予推動,使它抬升高度;大氣密度越大,阻力也越大,所需的助推燃料也越多。要想使燃料攜帶量最佳,必須通過對大氣阻力的計算。對於低軌道飛行器而言,由於其飛行高度較低,軌道受大氣影響更為嚴重,尤其是載人飛行器,在一次飛行任務中,往往需要多次變軌,以完成交會、對接、返回等任務,因而對載人飛船軌道預報的要求比一般飛行器軌道預報的要求更高。
高能輻射環境對航天員的影響
空間高能輻射環境是對航天員生命安全威脅最大的空間環境成份。航天員輻射效應是由空間環境中的高能粒子穿過禁止層作用於人體,造成人體細胞、組織、乃至器官的輻射損傷,輻射損傷的嚴重程度與輻射劑量的大小有關。為了保證航天員的安全,在空間工作的航天員有嚴格的輻射劑量限值。
空間碎片和流星體對飛船安全的影響
一般來說,流星體的主要危害是對表面的沙蝕作用使得光學表面、太陽電池、輻射表面和映象裝置等受到損害。稍大一些的流星體,有可能對飛行器造成機械損傷(如飛行器表面部分的穿透和剝落、飛行器殼體外表面和內表面的裂痕等),甚至有可能穿透殼壁,嚴重時甚至使飛行器及其子系統產生各種故障,但質量在1克以上的流星體在近地球空間內與空間飛行器相遇的機會極少。因此,流星體對飛行器的危害一般來講是可以禁止防護的,但當發生“流星暴”時,流星體對太空飛行器的危害就不容忽視了。
在低軌道,碎片數量遠遠超過流星體,因此碎片危害更大。由於流星體和空間碎片的動能巨大,對太空飛行器造成的損傷甚至是致命的,因此流星體和碎片成為設計和發射飛行器以及飛行器在軌運行必須考慮的因素。

總設計師

戚發軔,1933年出生,中國工程院院士,神舟號飛船和東方紅二號、東方紅二號甲、東方紅三號衛星總設計師,中國空間技術研究院科技委主任、原院長,現任北京航空航天大學宇航學院院長。

技術進步

中國載人航天工程副總指揮、中國航天科技集團公司總經理張慶偉指出,從1999年到2003年,我國先後成功地發射了四艘無人飛船和一艘載人飛船,突破了載人飛船再入升力控制、應急救生、軟著陸、GNC故障診斷、艙段間分離、防熱等13項關鍵技術。作為我國高技術領域的跨世紀工程,“神舟”飛船總體性能優越,達到了20世紀90年代國際先進水平。
“神舟”試驗飛船與美國的第一艘試驗飛船“水星號”和前蘇聯第一艘試驗飛船“東方號”相比,在技術上有著明顯的進步點。(見表1所示:)
表1 中國、美國、蘇聯第一艘飛船的主要技術指標
項目
“東方號”飛船
神舟號飛船
起飛質量(T)
約1.4
約4.7
7.8
座艙最大直徑(m)
1.8
2.3
2.5
載入方式
彈道式
彈道式
升力式
電源
蓄電池
蓄電池
太陽電池
構形
座艙、制動艙
再入艙、儀器艙
附加段、軌道艙、返回艙、推進艙
我國“神舟”飛船的起飛質量和座艙最大直徑,都遠遠大於美國“水星號”和蘇聯“東方號”。“神舟”飛船的構形比“水星號”和“東方號”的兩艙構形具有更多的功能,在艙段間的電、氣、液路連線與分離技術等技術方面也更複雜。在電源方面“神舟”飛船採用了太陽電池陣為主的電源方案,這比“水星號”、“東方號”的電源系統技術上有了很大的進步。尤其是“神舟”飛船採用了升力式返回再入,由GNC分系統進行再入過程中的升力控制,這是比彈道式再入更為先進的返回方式,可以大大提高飛船返回著陸點的精度和降低再入過載峰值,減輕航天員返回地面時承受過載的痛苦。
張慶偉同時指出,與20世紀90年代國外先進的載人飛船——聯盟TM飛船相比(見表2),從再入方式、著陸精度和再入過載峰值等指標上大致與聯盟TM飛船相當,並為航天員的工作和生活創造了更為舒適的環境。“神舟”是中國天地往返運輸的優良工具,堪稱擺渡天河的真正神舟。
表2 “神舟”飛船與聯盟TM飛船的比較
項目
聯盟TM飛船
“神舟”飛船
起飛質量(T)
7
7.8
座艙最大直徑(m)
2.2
2.5
載入方式
半彈道式
升力式
著陸點精度
半徑小於30km的圓
理論偏差15km正負9km
再入過載峰值g
3-4
3.24

太陽帆板

隨著“神舟”五號載人飛船脫離運載火箭順利進入太空,展開後的太陽帆板就像是飛船長出了兩對碩大的翅膀,通過將太陽能轉換成電能,來為飛船上的電器設備提供能源。
“太陽帆板有供電和充電兩大功能,相當於一個小型發電站。飛船上雖備有應急電源,但支持的時間有限,主要還是依靠太陽帆板提供電能。”負責太陽帆板設計的主管設計師孔旭東說,“神舟”飛船上的太陽帆板採用了大量先進的複合材料,以便在儘可能提高發電效能的同時,減輕其自身質量,其身價達到了上千萬元。
據孔旭東介紹,太陽帆板設計和研製的主要困難是如何適應複雜的空間環境。飛船在空間運行的低軌道環境複雜,密度高的電漿、原子氧以及紫外線照射等不確定因素,都可能對太陽帆板的結構和電磁片等造成傷害。飛船在太空中大約每90分鐘繞地球一周,其間要經受180攝氏度的溫差考驗,這種頻繁的高低溫轉換,要求太陽帆板在製造上必須解決熱脹冷縮的難題。孔旭東說,為解決上述問題,他們專門研製了模擬空間環境的試驗裝置,並在太陽帆板的製造上採用了特殊材料。

資金耗用

有關人士表示,此次神舟五號載人飛行直接消耗在10億元人民幣以內,自1992年載人航天工程啟動以來總共使用了大約180億元人民幣。
據有關專家分析,神舟計畫的實施,肩負著遠遠超出航天事業本身的使命。中國經濟已經持續高速增長25年,要繼續保持高增長,依靠科技進步推動產業升級和結構調整才是必由之路。神舟五號的發射成功,就應當成為這樣一個推力,以航天技術開發帶動民用高科技產業的振興,為國家的產業調整和升級開路。
隨著中國航天技術水平不斷提高,它對未來中國GDP究竟將發揮多大作用,還將取決於相關產業民用化程度。因此,不少專家建議,今後中國還需要進一步加快航天技術的民用化進程,以求在更大程度上發揮空間技術對經濟的促進作用。

航天員

航天員楊利偉航天員楊利偉
姓名:楊利偉
民族:漢
出生年月:1965年6月21日
籍貫:遼寧省葫蘆島市綏中縣
政治面貌:中國共產黨黨員
身高:168厘米
體重:65公斤
家庭成員:妻子張玉梅,兒子楊寧康
楊利偉是中華人民共和國第一位進入太空的太空人,大學文化,他是中國培養的第一代航天員。2008年7月22日,總裝備部舉行將官授銜儀式,“航天英雄”楊利偉被授少將軍銜。

神舟使命

目標載人飛行
與以往神舟系列夜晚發射不同,神舟5號選擇了白天。
以往神舟飛船的發射時間一般在凌晨或夜晚。據有關專家介紹,航天發射需要確定一天中的某一個時間段作為飛船發射的時機,這個時間段被稱為“發射視窗”。原來神舟系列的發射視窗選擇在夜晚,主要是便於飛船發射升空時,地面的光學跟蹤測量儀易於捕捉到目標。而神舟5號選擇白天發射,主要是考慮到白天溫度將有利於發射人員工作,也易於在意外情況發生時,充分保障太空人的人身安全。
保障人員安全,成了首要任務
神舟5號與4號基本相似,由推進艙、軌道艙、返回艙和附加段組成。所不同的是5號的頭部是圓柱體,而4號的頭部是半球體。“神舟”4號裡面裝滿了實驗儀器和物品,而“神舟”5號艙內只有太空人,幾乎是空蕩蕩的,為的是儘可能給太空人留出空間,其空間的平面大約為2.2米×2.5米,不足7平方米,可容納3名太空人。此外,神舟5號還留有將來與空間實驗室對接的接口。
在此次載人飛船神舟5號的發射中,長征2F火箭的逃逸系統將首次為太空人的安全提供保護。在發射前15分鐘,火箭上的自動故障檢測處理系統可以自動進行故障檢測,一旦有問題便會自動報警。
發射載人飛船的運載火箭,不僅要具有大的運載能力,而且因為要“載人”,所以一般要比發射衛星的運載火箭具有更高的可靠性和安全性。根據介紹,“長征”2F火箭的獨特之處就在於中國自己製造的火箭首次按照安全性進行設計,可靠性指標由不載人火箭的0.91提高到0.97,即發射100次火箭可能只有3次出現問題;航天員安全性指標為0.997,即發生1000次危險,只有3次救助失敗。
神舟飛船的測控點為12個,陸上是北京、西安、渭南、青島、廈門、喀什、喀拉蚩和納米比亞,海上是日本海、南美南端海域、大西洋和澳大利亞海域,分別由四艘“遠望號”測控船承擔,總部在北京。神舟5號返回的指令由遠望三號測控船發出。5號將在酒泉發射中心發射,返回艙的主著陸場在內蒙古八王旗的一片戈壁,副著陸場在酒泉,這些安排都與神舟4號一樣。
神舟5號進一步完善了飛船應急救生系統,從飛船起飛到著陸都精心設計了救生方案。
針對太空人的安全問題,神舟5號總設計師戚發軔院士曾經表示,中國有信心保證太空人的安全。他說:“我們在設計飛船時有一個原則,就是飛船的每一個系統要做到‘一次故障,正常飛行;二次故障,安全返回。”
為什麼發射神舟五號?
一份報告指出,美國經濟在“阿波羅計畫”的刺激下,增長飛速。更為重要的,其帶來的技術突破,直接促成了20世紀若干重大技術進步。而“星球大戰計畫”所帶來的技術突進,也使美國成為資訊時代的領導者。
此外,“從科學和技術的觀點看,研製與試驗載人飛船的經驗將比他們的太空人在新飛船上能實際完成的任何事情都重要。因為它們對提高計算機、航天材料、製造技術、電子設備、系統集成、試驗等方面的水平,以及獲取研製導航、姿態控制、推進和生命保障各主要子系統的經驗都有益處,而且對軍民兩用航天項目都是極其需要的。”一位專家說。
另一位專家表示,大量早期的空間科學與套用研究成果已經轉化為產業,成為空間產業的重要組成部分。美國空間計畫獲得的技術已經為美國經濟增加了2萬億美元。
在本世紀的頭10年,預期的高額利潤將吸引大批資金注入到全球空間工業,大約為6500億-8000億美元。到2010年,美國在空間的資產將達到5000億-6000億美元,大約相當於美國在歐洲的資產。美國在空間上的投入產出比將達到1∶10。到2020年,美國空間工業的產值將達到國內生產總值的10%-15%。“在實現這些預期目標的過程中,空間科學與套用將是最重要的推動力之一。”專家稱。
中國自1975年以來,已成功地發射了17顆返回式衛星。衛星在完成主任務的同時,進行了多項衛星搭載實驗,在空間材料科學方面取得了多項令人鼓舞的成果。通過轉移這些高技術成果,可產生新的高技術生長點並帶動相關高新技術產業的發展。
此外,空間提供了微重力高真空、超潔淨以及無容器環境,為新材料研究與開發提供了無與倫比的條件。除了通過空間環境探索一些地面難以弄清的物理現象外,利用在空間所進行的材料加工研究的結果指導地面材料加工工藝是現階段開展空間材料研究的主要目的。
作為一個要解決13億人口溫飽問題的農業大國,我國從1987年開始用返回式衛星搭載植物種子並回收種子在地面進行種植、觀察、選擇和多代培育。在利用空間特殊環境誘導植物性狀變異,以培育性狀優良的新品種及創造新的種子資源等方面取得了可喜的成果,開拓了“空間誘變育種”這一新領域。
“神舟”五號航天員只待在返回艙拍些照片,不進入軌道艙,也不在太空做任何實驗。
返回艙高度和直徑均只有2.5米,四周均有儀器設備,留給航天員的空間極為狹小。為保障航天員的生命安全,航天員進艙後,便被固定在返回艙的座椅上,吃喝拉撒均在座椅上的生活保障系統完成。此次“神舟”五號飛船上不帶任何生物微生物,只帶1公斤種子及航天員用於救生的工具及武器。
“神舟”五號繼續航天育種
自1987年始至2001年初,中國已成功地進行了10次植物種子的搭載試驗,涉及到蔬菜瓜果等主要作物品種。如在衛星或高空氣球上搭載300至400公斤農作物種子,返地後經過種植優選,可推廣到1億畝的土地上種植。按每畝地可增產10%的保守算法,每年可增產糧食40億公斤。
繼上次“神舟”四號飛船成功搭載兩克河南種子之後,由河南原子能農學會和河南省科學院同位素研究所牽頭,又組織了包括小麥棉花韭菜等多個品種的種子100餘克,已隨神舟7號運往太空,實現了經濟農業第二次突破。

飛天夢圓

執行情況

神舟五號載人航天飛行任務主要是全面考核載人環境,獲取航天員空間生活環境和安全的有關數據,全面考核工程各系統工作性能、可靠性、安全性和系統間的協調性。飛船乘坐一名航天員,飛行約一天,在繞地球飛行的第14圈返回。航天員可以按照預先規定的程式和地面指令手動補發船箭分離、帆板展開等重要指令。飛船具有自主應急返回和人工控制返回以及第2天、第3天返回的能力。
根據計畫安排,我國首次載人飛行於2003年10月15日至16日實施。載人飛船和運載火箭在發射場的技術區完成總裝、測試後,進入發射區加注推進劑。發射前16小時,從航天員三人首飛梯隊中,選優確定了首飛航天員楊利偉,發射前約2小時45分航天員進入飛船。
台北時間2003年10月15日9時整,火箭一級發動機和4個助推發動機同時點火;火箭飛行120秒逃逸塔分離,137秒助推器分離,159秒火箭一、二級分離,200秒整流罩分離,460秒二級主發動機關機,587秒船箭分離,飛船進入傾角42.4度、近地點高度199.14公里、遠地點高度347.8公里的橢圓軌道。入軌後,飛船建立軌道運行姿態,展開推進艙上的太陽能電池陣,對太陽定向,並在第5圈實施變軌,進入343公里圓軌道。飛行期間,地面與航天員保持密切聯繫,通過生理遙測參數,了解航天員的身體狀態;航天員監視飛行過程中重要指令的執行以及飛船運行狀態。
神舟五號載人飛船在軌自主運行14圈返回地球。在返回的前一圈,由地面測控站向飛船注入返回制動精確參數。飛船偏航調姿90度,軌道艙與飛船分離。再偏航調姿90度並制動進入返回軌道,在高度降為145公里時,推進艙與返回艙分離。返回艙再入大氣層,穿越“黑障區”後進入主著陸場上空,按程式開傘減速,在下降至地面約1米左右時,著陸緩衝發動機點火工作。返回艙於2003年10月16日早晨6點23分安全著陸,航天員楊利偉在飛行21小時23分後順利返回。此後,軌道艙繼續留軌飛行約半年,開展有關的空間科學實驗和技術試驗。

技術成就

本次飛行任務由一名航天員擔任指令長兼駕駛員,飛行期間航天員不進入軌道艙、不脫航天服,並按預先規定的程式和地面指揮手動補發船箭分離、帆板展開、推返分離等指令,完成飛船狀態監視、血壓測量、攝影攝像、飲食睡眠等工作。自主飛行段正常飛行時間為1天,飛船入軌後第五圈變軌,第14圈制動返回主著陸場。具有第2天、第3天返回的能力。飛船軌道艙留軌飛行半年,主載荷為CCD詳查相機。組織實施按照白天發射、白天回收的原則進行。
飛船具備自主應急返回的能力,在應急情況下允許航天員返回全球預定的10個應急著陸區;具備人工控制返回功能,在自動返回系統失效的情況下,航天員可以手動控制返回地面。
航天員的選拔、訓練工作已經完成了基礎理論和專業技術、飛行程式與任務模擬、航天環境適應性、救生與生存等學習與訓練;人船聯合測試項目;飛船訓練模擬器和手控訓練模擬器訓練。6月末根據考核情況,優選出6名預備航天員進行強化訓練,9月完成強化訓練後確定首次載人飛行3人航天員梯隊。
發射場、測控通信、著陸場系統,根據前四次飛行試驗的情況,進一步完善了技術狀態,落實了任務實施方案,按計畫進行設備的復檢、標定、維護,進行演練、聯調。對航天員實施醫監醫保和醫療救護的方案已經確定。這幾個系統的準備工作在9月底完成,確保2003年10月執行任務。
為了確保首次載人飛行任務圓滿成功,工程總體在2003年又重點安排了大量的可靠性、安全性驗證試驗,如飛船、火箭的發動機可靠性試車,飛船各種火工機構、火工裝置的點火試驗,各種活動部件的壽命及可靠性試驗,電子設備的可靠性增長試驗、綜合應力試驗,飛船防火、防潮、防結露措施驗證試驗等。針對無人飛行試驗無法考核的人工手動功能,安排了地面大量仿真和試驗,如:火箭逃逸仿真,飛船應急救生和在軌自主應急返回仿真,人工控制功能仿真,系統級故障模擬與對策驗證仿真等,特別重視了與航天員安全相關的飛船艙內有害氣體消除和防護、脈衝噪聲、座椅提升和緩衝性能試驗及著陸衝擊試驗等。
此外,我國神舟飛船的起飛質量和座艙最大直徑,都遠遠大於美國“水星”號和蘇聯“東方”號。神舟飛船的構形比“水星”號和“東方”號的兩艙構形具有更多的功能,在艙段間的電、氣、液路連線與分離技術等技術方面也更複雜。在電源方面神舟飛船採用了太陽電池陣為主的電源方案,這比“水星”號、“東方”號的電源系統技術上有了很大的進步。神舟是中國天地往返運輸的優良工具,堪稱擺渡天河的真正神舟。

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