特邀嘉宾
童旭东 中国航天科技集团公司载人航天工程办公室主任
张 智 载人航天工程运载火箭系统副总设计师
王 翔 载人航天工程飞船系统副总设计师
杨俊华 中国宇航学会副理事长兼秘书长
我国神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器两次成功交会对接,成为众所瞩目的焦点。交会对接任务的圆满成功,实现了我国空间技术发展的重大跨越,是我国载人航天事业发展史上的重要里程碑。
在中国科协主办的“科学家与媒体面对面”活动中,几位航天领域的专家接受了记者的采访,为公众详解我国的“太空家园”。
天宫内如何生活
记者:我们的太空家园是怎么样的?航天员在上面是不是处于蜗居状态,以后能不断扩充吗?
王翔:大家以前看飞船的画面觉得是蜗居,因为飞船的主要功能不是在上面居住,只是一个往返运输的工具。可以认为是一个天地往返的公交车,主要是保证安全性和基本的起居,充其量算个卧铺车,不是长期生活的地方,空间比较狭小。
从天宫一号开始,我们的空间就比较大了。因为从天宫一号开始,航天员就要在里面进行短期的生活和工作。飞船最大直径是2.8米,而天宫直径是3.35米,相当于六七平方米的小屋子,可供三个人在里面工作和生活。
天宫一号分两个大舱段,生活舱和负责提供电力的推进舱。它是我国自主研制的全新的载人航天器,主要作用是作为交会对接目标飞行器,跟载人飞船配合完成对接实验,咱们可以理解为是比较简单的,或者具备基本功能的空间实验室。未来我们在进行载人飞行的时候,航天员可以在天宫一号上进行短期的驻留,以开展相关的科学实验。
空间实验室、空间站是会越做越舒适,越来越适合长期生活,但飞船暂时还得这么大,只保证人往返。载人飞船已经定型了,短期内不会再作大的改动。
记者:那排泄物怎么处理呢?在哪儿放?那么小的空间,空气污浊怎么办?
王翔:目前飞船和天宫一号的所需资源都要从地面带上去。人的代谢产物,有容器专门装好,随着飞船的返回再把这些东西带走,不留在空间站。吃、喝、用的东西都是靠地面起飞时一次带足。空气和有害气体靠净化装置过滤和消毒。
未来我们长期有人驻留的空间站,会有一部分环境条件靠再生式循环系统提供,地面早就开展这方面研究了,天宫一号现在正进行部分在轨试验。但我估计短期内食品和水还得从地上带,在天上取材做饭,离现实的距离还有点远。
记者:天宫一号2年后将坠毁,两年的寿命是怎么计算和设计出来的?
王翔:两年寿命是综合考虑的结果。一是考虑实验周期,两年的寿命基本上能够保障神舟八、九、十号按照比较好的节奏完成整个飞行实验。二是考虑目前已有的技术积累,我们现在所有的航天器在轨的设计寿命和它的可靠性。第三个考虑跟资源有关,一部分资源必须靠地面带上去,特别是推进剂和空气等资源,用完就没有了,从地上一次性带上去的资源也是有限的。从这几方面综合权衡,最后作了两年寿命的设计。
记者:载人航天工程的最终目标是建立空间站,将来的空间站是什么样?另外,空间站比天宫一号体积大得多,将来发射这个空间站,火箭系统是否要另起炉灶?
童旭东:根据规划,空间站由三个舱组成,包括一个核心舱和两个实验舱,每个舱20吨级,整个空间站规模是60吨级。需要分舱段发射,到轨道上以后再进行组装。现在交会对接任务这么重,就因为它是将来空间站建造必须掌握的技术。没有任何一个火箭可以一次性把空间站打上去,即使能行,效率也不高。空间站的三个舱都将在在轨组装基础上完成建造,如果再加上载人飞船、货运飞船,要建设80吨级空间站。
为了发射这个空间站,目前咱们现有的火箭都不够,所以我们也在同步开展新一代运载火箭的研制。
此外,大家都在关心的神舟飞船主要是天地往返的载人工具,飞船上还有大量货品要靠货运飞船来提供,因此我们正在开展货运飞船研究。为了保证第一次交会对接任务圆满完成,我们还为天宫一号安排了一个备份,就是天宫二号,按照计划,我们正在对天宫二号进行测试和出厂前准备,万一天宫一号有什么问题,可以马上启用天宫二号。
不远万里来相会
记者:神舟八号飞船和天宫一号目标飞行器脱离后,于11月17日成功返回地面,这标志着整个首次交会对接任务圆满完成。任务完成以后,载人航天工程的专家们在忙什么?
童旭东:目前,飞船系统和运载火箭系统都在紧张地进行任务评估,对整个飞行过程中的数据和飞行状况以及所有过程进行仔细判读和评估。
目前初步安排明年上半年发射神舟九号,下半年发射神舟十号,具体时间和状况要根据神舟八号和火箭的技术评估,以及整个工程的具体规划来确定。神舟十号安排有航天员进行载人交会对接实验。神舟九号上不上航天员,要根据神舟八号和火箭的技术评估结果来确定。
记者:此次交会对接任务,与以往相比,在航天技术上有哪些新变化?
张智:发射天宫和神舟八号飞船的火箭都是在原来长征F基础上改进的,交会对接任务对火箭有新的要求,一是运载能力比以往大,二是入轨精度比以往高。另外,我们根据以前发现的火箭薄弱环节进行了改进。所以,火箭的十个分系统几乎都进行了适应性改进,发射神舟八号时,入轨精度达到了有史以来的最高精度,为飞船的入轨提供了最好条件,为后面的交会对接打下了基础。
王翔:从神舟一号到七号,飞船在不断改进,实现了人能上去能回来的一个基本功能。从神舟八号开始,我们进行了比较大的改进。主要是两方面:一是新增了交会对接的能力,这是最大的改进,从测量、控制、执行三个方面都新增或者改进很多设备。二是提高了安全性和可靠性。跟神七相比,神八有一半以上的设备发生了变化,要么新增,要么改进。
对于飞船来说,更大的意义就是从神舟八号开始,飞船处于比较定型的状态了。神八、九、十是一个状态设计出来,按小批量生产的模式生产,所以这也是从研制到应用的一个过渡阶段。
记者:交会对接在空间技术中居于什么地位?
王翔:交会对接是高级空间操作必须的基本功能。因为不可能什么东西都一次在地面做好,再整个搬到天上去。我们在轨以后再重新进行组装、装配和人员的交换,交会对接的技术就是必不可少的一步。
交会对接的英文单词,特别是“交会”这个词rendezvous源于法语,本意是约会。我们应该算是有缘万里来相会,张智他们的火箭把我们的飞船打上去,给送到非常好的位置,我们再不远万里跟天宫一号对接。
记者:我国在交会对接技术上有什么创新的地方?美国是最早进行交会对接的国家,先进行有人操纵。有人操控和无人操控哪个更难?为什么咱们国家先进行无人操控?
王翔:已掌握交会对接技术的有美俄日欧,从原理上说并不是新技术。我国以前没有这方面的应用需求,其实研究性工作很早就开展了。天宫一号和神舟八号的所有设备产品都是国产的,如果说创新,系统集成是最大的创新,我们靠自力更生从试验走到工程实用。
至于“有人”和“无人”,则各有千秋。人的处理能力和应变能力非常好,但人受健康状况、疲劳、运动等因素的影响,发挥不稳定。人控的交会对接主要靠观察和瞄准设备,这些都是光学设备,对阳光要求比较高。自控的优点是可靠和安全,可以采用无线电的设备,对环境和各方面依赖度比较小,缺点是应变能力不够,假如出现什么问题,要靠地面干预,反应周期相对较长,而且只能靠遥测,信息量有限。
现在的神舟飞船同时具备自动交会对接和手动交会对接的能力,只是神舟八号没有上人,首先对自动交会对接的功能进行了验证。但实际上神舟八号和神舟九、十号一样具备手动交会对接的能力,我们在这次对接中也对相关功能进行了验证。
小舢板有大梦想
记者:航天科技成果通过什么途径向社会和企业进行转化?
童旭东:整个“十二五”期间,航天科技集团在宇航方面的任务非常重,要同步开展五个重大专项的研制,一是载人航天,二是探月工程,三是二代导航系统研制,四是观测系统,五是新一代运载火箭。这次交会对接任务,我们航天科技集团公司承担了天宫一号目标飞行器、长征二号F火箭和神舟飞船三大核心系统的研制,有大量的技术难关要攻克。我们给相关研制单位提出很多攻关要求,为满足攻关需要,他们对某一项技术和产品技术进行专门突破和攻关,这可以间接地推动技术发展。直接的推动我们没有准确统计。婴儿用的纸尿裤,最初是为航天员设计发明在太空使用的,后来转为民用,类似这样的例子非常多。
记者:咱们建空间站到底有什么作用?
童旭东:我们正在开展同步的深入论证工作。一方面对建设空间站的信息、途径、技术方案进行论证,另一方面也对应用问题同步开展研究,建空间站干什么,目的是什么?和整个工程的研究同步,从航天器、应用、科学实验等各个方面论证。在空间站建成的时候,应用方案肯定也要随之跟上。与国际空间站比,在经费上来说,我们国家建空间站的代价相对比较小,但也是比较大的经费。建成后,一方面是具有航天强国的象征意义,另一方面从经济上、科学研究上也要让它物有所值。
记者:有人说,地球迟早要毁灭,人类的未来在地球之外。载人航天这类工作是不是为了我们某一天能够逃离地球?
张智:载人航天工程立项的时候,我参加了论证,立项论证是确定项目要干什么。咱们分三步走,这三个步骤我可以告诉你,确实还没有人类要离开地球的想法。
王翔:我们做载人航天或者做飞船,有点像古时候最早探海的人。人一直生活在陆地上,面对海洋,不知道海有多远多深。最初一批人做一个独木舟到海里看看,在岸边绕一圈就回来了,胆子更大的会扎筏子,就走得更远些。我们目前的载人航天可能跟那个时候做一个独木舟往海里去的状态差不多。这个东西英文叫“飞船”,中国叫“神舟”,我觉得很贴切。我们面对大海,不知道里面有什么,但是起码可以在海边转转,这是我们现在做的工作,也是我们的意义所在。有了独木舟,有了木筏子,才有后来的发现新大陆,我们虽然处在木筏子的阶段,或是一叶小舟的阶段,但是我们在一步步地往前走。
杨俊华:地球肯定有毁灭的一天,这毫无疑问,但有多远?这是个科学问题。有一次我们和国外同行召开研讨会时就提出来了,外来星球撞地球是很重要的空间安全问题,美国、俄罗斯、中国、欧盟等这些航天大国或者航天组织还不具备对撞击地球的较大外来星体的防御能力,所以我们要鼓励各个航天大国发展这方面的能力。大家都认为,航天是抵御外来星球撞灭地球的惟一技术。
当地球毁灭时,人类要不要逃离地球呢?肯定要逃,这是人类的本能。可怎么跑?航天是一条路,当然还要融合很多其他的科学技术,有待基础学科的巨大进步。月亮肯定不是我们人类在地球寿终正寝后要去的地方。所以我们要通过航天技术,寻找宇宙中适合人类生存的地方。我个人也相信宇宙中肯定有适合人类生存的地方,但有多远?怎么去?这是需要我们共同探讨的问题。
对于现代航天来说,中国航天才走过了55年,世界航天也不到100年,在航天事业的长河中还处于发展的起始阶段。我国正在从航天大国向航天强国迈进,在这个伟大的进程中,相信我们航天人、我们中华民族一定能不断创造奇迹,和平开发太空资源,造福全人类。
小资料
国际空间站:以美国、俄罗斯为首,包括加拿大、日本、巴西和欧空局在内的六个太空机构联合研制。1993年完成设计,开始实施。
设计寿命10至15年,重约423吨、长108米、宽(含翼展)88米,可载6人。
“和平”号空间站:前苏联建造,苏联解体后归俄罗斯。由多个模块在轨道上组装而成,首个模块于1986年2月19日发射升空。是人类首个可长期居住的空间研究中心。曾接待过多国宇航员。美国航天飞机共拜访此空间站11次。2001年3月23日坠入大气层。
美国天空实验室:1973年发射。1979年7月11日进入大气层烧毁。轨道高度约435公里,全长36米,最大直径6.7米,重约80吨。
前苏联“礼炮”空间站:苏联一共发射了7个“礼炮”号空间站。1971年4月19日发射了世界上第一个空间站——“礼炮”一号,长约12.5米,最大直径4米,总重约18.5吨,可居住6名宇航员。“礼炮”二号至“礼炮”七号分别于1973年至1982年间发射,最后一个即“礼炮”七号在1991年坠落到地球。