神舟二號飛船

神舟二號飛船

神舟二號飛船是中華人民共和國載人航天計畫中發射的第二艘無人實驗飛船,飛船于2001年1月10日1時0分3秒在酒泉衛星發射中心發射升空,承擔發射任務的是新型長征二號F捆綁式火箭。飛船按預定計畫,在太空飛行了6天零18小時/108圈。2001年1月16日19時22分,我國第二艘無人飛船"神舟二號"在內蒙古中部地區成功著陸。

  • 中文名稱
    神舟二號飛船
  • 所屬國家
    中國
  • 發射時間
    2001年1月10日1時0分3秒
  • 發射場地
    酒泉衛星發射中心
  • 返回時間
    2001年1月16日19時22分
  • 返回地點
    內蒙古中部地區

​基本信息

中文名:神舟二號飛船

神舟二號飛船神舟二號飛船

所屬國家:中國

發射時間:2001年1月10日1時0分3秒

發射場地:酒泉衛星發射中心

返回時間:2001年1月16日19時22分

返回地點:內蒙古中部地區

發射火箭:新型長征二號F捆綁式火箭,此次發射是長征系列運載火箭第六十五次飛行,也是繼一九九六年十月以來中國航天發射連續第二十三次獲得成功。

飛船進入軌道所需飛行時間:飛船起飛十三分鍾後,進入預定軌道。

飛行時間/圈數:6天零18小時/108圈

基本簡介

台北時間2001年1月10日1時零分,我國自行研製的“神舟二號”無人飛船在酒泉衛星發射中心發射升空,10分鍾後成功進入預定軌道。這是我國載人航天工程第二次飛行試驗,它標志著我國載人航天事業取得了新進展,向實現載人飛行邁出了重要的一步。

我國曾于1999年11月20日首次成功發射“神舟一號”試驗飛船。按照研製計畫,將發射多艘無人飛船,然後實施載人飛行。這次發射的“神舟二號”飛船是第一艘正樣無人飛船。飛船由軌道艙、返回艙和推進艙三個艙段組成。與“神舟一號”試驗飛船相比,“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。飛船將在太空飛行若幹天後返回地面。飛行期間,將進行空間生命科學、空間材料、空間天文和物理、微重力科學等領域的實驗。

發射“神舟二號”飛船的“長征二號F”運載火箭,是我國為載人航天工程而研製的新型捆綁式大推力運載火箭。為適應載人航天的需求,“長征二號F”火箭除對箭體結構、動力裝置系統、控製系統、遙測系統等進一步提高可靠性外,還增加了故障檢測系統等,以提高載人航天的安全性。這次發射是長征系列運載火箭第65次飛行,也是1998年10月以來我國航天發射連續第23次獲得成功。

飛船發射場是我國“九五”期間自主建造的新型航天發射設施,它既可以發射飛船也可以發射衛星。發射場採用具有國際水準的垂直總裝、垂直測試、垂直運輸模式和遠距離測試、發射控製方式。自發射“神舟一號”試驗飛船以後,又進行了新的技術改造和完善,並通過了國家驗收。

神舟二號飛船神舟二號飛船

主要特點

這次發射的“神舟二號”飛船是第一艘正樣無人飛船。飛船由軌道艙、返回艙和推進艙三個艙段組成。與“神舟一號”試驗飛船相比,“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。

據中國載人航天工程總設計師、工程院院士王永志在工程院出版的《中國科學技術前沿》一書中介紹,飛船在設計上採用模組化設計,早期的飛船都採用兩艙設計,如前蘇聯的東方號、上升號,美國的水星號、雙子星號都採用兩艙設計。但隨著技術的發展以及飛船飛行任務的日益復雜,兩艙式飛船不能滿足宇航員對活動空間的需求,不能滿足宇航員對特殊疾病的預測以及心肺功能、前庭功能對航天飛行的適應性,所以我國的神舟號採用的是三艙(軌道艙+返回艙+推進艙)、兩對太陽能電池帆板構型(“神舟二號”的兩對太陽能電池帆板)和升力控製返回、圓頂降落傘回收方案。三艙結構比兩艙結構增加了一個軌道艙,它是宇航員在太空自由飛行時的生活艙和工作艙,航天員在返回地面之前將其分離掉,這樣座艙就可以適當減小尺寸,以供航天員在上升和返回時使用。

據介紹,神舟號的返回艙容器是世界上已有的近地軌道飛船中最大的一個。返回艙在飛船的中部,為密閉結構,其前端有艙門,供宇航員進出軌道艙使用。返回艙是航天員的座艙,是飛船惟一可再入大氣層返回著陸的艙段,艙內設定了可供三個宇航員斜躺的座椅,座椅下方設有儀表盤和控製手柄、光學瞄準鏡。

軌道艙位于飛船的前端,其外形為兩端帶有錐角的圓柱形,在其兩側裝有太陽能電池陣、太陽敏感器和各種天線以及各種對接機構。軌道艙是宇航員在軌道飛行期間的生活艙、試驗艙和貨艙。

推進艙位于飛船的後部,形狀像一個圓筒,主要用于飛船的姿態控製、變軌和製動。推進艙安裝有四台大推力的主發動機和平移發動機,推進艙的兩側還裝有20多平方米的主太陽能電池陣。

飛行過程

台北時間2001年1月16日19時22分,我國第一艘無人飛船“神舟二號”在內蒙古中部地區成功著陸。至此,飛船按預定計畫,在太空飛行了7天。圍繞著飛船的測控和回收,我國航太測控人員決戰太空,展開了緊張的工作。

神州二號神州二號

“神舟二號”飛船1月10日1時零分發射升空後,所進入的是距地球表面高度近地點為200公裏、遠地點為340公裏的橢圓軌道。按照預定計畫,這時要進行變軌,將飛船調整到距地球表面340公裏高的圓軌道上。變軌能否成功,將影響飛船在軌飛行和準確返回預定著陸區。

地處北京燕山腳下的北京航太指揮控製中心,又一次充滿了緊張的戰鬥氣氛。中心的大型電腦按照科技人員的指令,高效地對各種資料進行綜合處理,迅速生成了飛船變軌的實施步驟。在飛船飛行至遠地點高度時,中心調度指揮員下達了變軌的指令。由于採用了世界上最先進的透明傳輸測控技術,指令通過相關測控站點的測控設備直接傳給飛船,前後隻用了2秒鍾。接到指令後,飛船上的發動機一次點火成功,在發動機的推力作用下,飛船的近地點高度由200公裏抬高到了340公裏,成功地進入了圓軌道。

2001年1月12日20時西安衛星測控中心軌道維持

再過20多分鍾,正在太空飛行的“神舟二號”飛船,將要在北京航太指揮控製中心的統一指揮和調度下,由陸海基航太測控網實施首次軌道維持。

“神舟二號”飛船自從變軌後,又以圓軌道在太空中繞地球飛行了31圈,軌道高度在飛行中逐漸出現衰減。

軌道維持,就是通過控製飛船上發動機的點火時間和推力,使飛船始終保持在正確的軌道上飛行。在“神舟二號”飛船飛行全過程中,要進行多次軌道維持。西安衛星測控中心首次啓用了最新研製建成的測控網網路管理系統,實現了測控資源的最佳化配置和測控設備的遠程監控,大大提高了測控網的可靠性和有效性。

飛行的飛船來說,調整後的軌道便有可能相差幾十甚至上百公裏。測控人員深知肩上的責任重大。

20時24分,進行軌道保持的控製資料指令向飛船發出。“資料註入成功!”北京指揮控製中心調度指揮員的報告,令現場每個人都興奮不已。不久,從飛船上載回的資料表明,飛船已按照指令成功進行了軌道調整。

飛船繼續在預定的軌道上飛行。盡管還要進行軌道維持,但航太測控人員有十足的信心,等待著飛船返回。

2001年1月16日18時南大西洋“遠望三號”船返回控製

浩瀚的南大西洋上,陽光普照,暑氣蒸騰。“遠望三號”遠洋航太測量船靜靜地等候著“神舟二號”飛船的出現。

這是“神舟二號”飛船繞地球的第107圈飛行。當飛船飛臨南大西洋預定海域上空時,“遠望三號”將向飛船傳送返回控製等一系列關鍵指令。

在這次飛船飛行試驗中,“遠望一號”、“遠望二號”、“遠望三號”、“遠望四號”航太測量船,分赴太平洋、大西洋、印度洋布陣,執行海上測控任務。連續多日測量跟蹤,測控人員盡管非常疲乏,但始終鬥志昂揚。

18時33分,按預定計畫,飛船將飛臨“遠望三號”上空。

“發現目標!”隨著操作人員的清晰報告,船載雷達天線穩穩地跟上了剛從海平面出現的“神舟二號”飛船。

與此同時,船載其他各測量通信設備也按預定方案,準確及時地捕獲跟蹤目標,獲取飛船各種有效資料。

一道道資料鏈和遙控指令,連續不斷地從“遠望三號”傳送到“神舟二號”飛船上。

“一次調姿!”飛船飛行姿態開始調整。

“軌道艙與返回艙分離!”微光電視上原來顯示飛船的那個亮點,暫態變成了兩個。“分離成功!”人們驚喜地歡叫起來。

“二次調姿”、“製動開始”、“製動結束”,伴隨著各項指令的繼續下達,隻見顯示屏上的一個亮點,正在向下方運動。這就是分離後的飛船返回艙,它已從飛行姿態轉為返回姿態。

16日19時內蒙古中部地區飛船返回

雖然剛進入夜晚,但夜幕已將大草原罩得嚴嚴實實,嚴寒仿佛把天地間的一切都凍成了堅冰。整個飛船著陸場一片寂靜,各種跟蹤測量設備翹首以待,時刻準備捕獲目標。4架直升機和6輛搜尋車已進入指定位置,待命出發。

“飛船進入黑障區!”前方測量站報告。這表明飛船已進入距地面80公裏的大氣層。返回艙表面與大氣層劇烈磨擦,產生等離子層,形成電磁遮罩,致使地面與飛船失去聯系。

“回收一號發現目標!”著陸場前置雷達站的報告打破了現場的沉默,有關飛船的各種資訊源源不斷傳來。返回艙著陸後,向外傳送信號。

“直升機起飛!”指揮員一聲令下,4架早已整裝待發的直升機騰空而起,迅速向飛船著陸點飛去。

我國第一艘無人飛船“神舟二號”遨遊太空7晝夜,終于勝利地返回了祖國母親的懷抱。我國載人航太工程第二次飛行試驗獲得圓滿成功。

太空試驗

“神舟二號”飛船英俊瀟灑的雄姿,使無數國人為之傾倒,然而,她內部隱藏的秘密卻鮮為人知。為了促進載人航天的套用,提高工程綜合效益,使我國的空間套用跨入載人空間實驗階段,“神舟二號”的太空之旅,肩負著開展一系列空間科學及技術試驗的神聖使命。

“太空實驗艙”

“神舟二號”飛船的三個艙段的各個角落,幾乎都安裝了大大小小的科學實驗設備,返回艙裏15件,軌道艙有12件,附加段竟有37件。這些由64件儀器設備組成的有效載荷,都是第一次上天的正式產品,簡直就是“太空實驗艙”。

這些儀器設備各有各的用途。有進行空間材料科學試驗的多工位空間晶體生長爐和空間晶體生長觀察裝置;有進行空間生命科學試驗的空間蛋白質結晶裝置和空間通用生物培養箱;有進行空間天文觀測的太陽和宇宙天體高能輻射監測儀,包括超軟X射線探測器、X射線探測器和γ射線探測器;有進行空間環境探測的大氣成份探測器、大氣密度探測器和固體徑跡探測器;有有效載荷公用系統,還有微重力測量儀等。科學家將通過這些設備進行材料科學、生命科學、空間天文、環境監測等試驗任務。這些任務以中國科學院為主,由全國50多個科研院所和大學承擔。

為了發展、考核和完善各項實驗技術,為今後開展較大規模的有人參與的太空綜合性實驗積累經驗,為新世紀的空間套用作準備,積極利用取得的各項成果,促進國民經濟建設和科技進步,眾多科學家為此進行了數年的辛勤勞作。

太空“百寶箱”

“神舟二號”飛船上裝載了一台可製備多種晶體材料的“百寶箱”――多工位空間晶體生長爐。由于太空中幾乎沒有重力,在這種特殊的環境中,各種比重不同的物質可以在一起“和平共處”,幾乎沒有地面上的對流和沉淀等現象,可以生長出地面上得不到的結構完整、性能優良的晶體材料。因此,在飛船上進行空間材料科學試驗,對于獲取高品質的功能晶體材料,了解晶體材料生長過程中對晶體品質的影響、指導地面批量生產具有重要意義。

材料是人類文明進步的標志,是現代工業與高新技術領域的重要支柱之一,材料的進步推動了科學技術的不斷發展並一直在其中扮演著重要的角色。進行空間材料科學研究,是“神舟二號”的使命之一。在飛船上安裝的材料科學通用裝置――多工位空間晶體生長爐。科學家將製備半導體、氧化物和金屬合金等多種晶體材料,研究太空微重力條件下各種效應對晶體材料生長過程的影響規律。

由于在太空中克服了不利于獲得高品質晶體材料生長的諸多因素,加上對微重力條件下晶體生長特殊規律的深入研究,有可能在空間獲得高性能的用于高新技術領域的晶體。這些材料都在高新技術領域有著重要的套用價值,例如二元半導體銻化鎵晶體是製造微波器件、微波積體電路和超高速積體電路的關鍵電子材料,與普遍套用的矽單晶相比,該晶體具有電子遷移率高、工作溫度高、抗輻照能力強和噪聲低等優良性能;三元半導體碲鋅鎘晶體是製造紅外探測器不可缺少的材料,我們通過風雲氣象衛星可以獲得準確的天氣預報,還可進行礦產資源勘探、指導農牧業生產和自然災害預防等等,這其中紅外探測器功不可沒;氧化物雷射晶體矽酸鉍是光信息存儲功能材料,隨著信息時代的到來,信息存儲材料的重要作用已是有目共睹。

地面的晶體生長過程可以通過肉眼直接觀察,那麽,在空間微重力環境下的晶體生長過程又是什麽樣的呢?科學家還設計了一種特殊的安裝在飛船上的空間晶體生長觀察裝置,利用攝像機全過程拍攝空間微重力條件下氧化物單晶的生長歷程,通過對空間晶體熔化和結晶過程圖像的分析,研究晶體生長動力學和重力對流消失後各種效應對晶體生長的影響。通過在空間對晶體材料生長機理和生長工藝的深入研究,可以指導地面晶體材料生產過程,改進工藝,提高晶體質量,推進材料科學及工程的發展,造福全人類。

太空“生物軍團”空間環境的微重力、強宇宙粒子輻射、節律變化等特殊的極端條件,給生命科學、生物技術實驗,提供了地面不能或不能完全模擬的條件。利用這種獨特環境,進行生物體組織培養,可以避免地面重力作用所造成的對流的沉淀作用,獲得比地面更好的效果。因此,進行空間生命科學研究,不僅有助于揭示生命科學中不可能在地面環境下獲知的一些本質牲征,而且在套用上可望發展新的空間生物工程方法,生產高質量單晶、高效生物製品等。

另外,科學家發現,在空間失重的條件下,蛋白質晶體可以比在地球上生長的尺度大,結構更完整,可以很方便地進行分析。通過對這些晶體進行分析,能更深入地揭開蛋白質、酶和一些病毒的秘密。

生命體的一切活動都是通過它的基本構成物質,特別是蛋白質和核酸的功能來實現的,而這些生物大分子的功能又直接取決于它們的結構。因此,測定這些生物大分子的結構,並研究其結構與功能的關系,對于揭示生命奧秘和理解疾病十分重要,而且也是發展蛋白質工程及理性葯物設計等生物高技術所必需的基礎。特別是在人類基因組計畫完成之後,這類研究的意義將更加突出。

“神舟二號”飛船上裝載的蛋白質結晶裝置,是科學家們為了揭示生命的奧秘經過多年研製而成的。它裝載有天麻抗真菌蛋白、鹼性磷脂酶A2、細胞色素B5等15種蛋白質,對于抗農作物病害、治療頑症、設計新型葯物、在細胞和分子水準上研究生命現象的本質具有重要意義。

“神舟二號”所進行的空間生物效應研究,是我國航天領域首次多物種、多種生物綜合性生物學研究。飛船上攜帶的空間通用生物培養箱,裏邊裝了石刁柏,圓紅蘿卜,蛋白核小球藻,魚星藻,螺旋藻,果蠅,心肌組織小型動物龜,靈芝大腸桿菌,大鼠心肌細胞、胚胎、腿部肌肉等19類25種植物、動物、水生生物、微生物、細胞和細胞組織,再加上15種蛋白質和其它生物大分子,真可謂是一個進軍太空的“生物軍團”。

本次生物學效應實驗所用的生物材料是在過去7年間,從87種生物中篩選出來的。19種生物中17種分別是微生物、植物、水生生物和無脊椎動物,2種為脊椎動物的細胞或組織。從細胞、組織、個體、種群和簡單生態系統不同層次上研究生物體和生物封閉系統的空間生物學效應,爭取發展出空間生物加工的共培養技術、反應器技術和發現高效、高質生命物質的特殊代謝途徑;同時,爭取利用空間環境誘發變異獲得具有優良性狀和經濟價值的生物品系,通過對所選取的新穎生物材料的空間實驗,提供空間生命過程調控的新技術、新思路。

因為重力的幹擾對活細胞的體外生長會產生一定的影響,空間不受重力幹擾更容易進行細胞的培養,所以進行這種實驗,可使醫生在不危害病人的條件下,精確地實驗治療癌症的新方法。同時,高質量的組織培養,也已用于生長胰腺細胞,使糖尿病人在不按常規使用胰島素的情況下得到治療。

空間生物學效應的實驗方法、工藝和實驗結果,可以促進高效、高抗體、優質物種在相關生產領域的套用,通過建立生物反應器原理模型和生態管理模型,可以指導解決我國和世界當前面臨的嚴峻的環境問題。

太空“天文台”

你想知道在遙遠的太空是怎樣的景象嗎?除了用肉眼可見到的星星之外,科學家們在太空還發現了一個神奇的現象,它就是人們用肉眼看不到的γ射線暴。

宇宙γ射線暴是宇宙中一種突發的巨大能量的爆發現象,每秒鍾爆發能量高達1034爾格,相當于10個太陽的輻射能量。如此巨大能量的來源及其發射機製,無法用現有科學理論解釋,至今還是一個謎,也是一個重要的國際前沿熱點課題。“神舟二號”飛船上攜帶了進行空間天文觀測的超軟X射線探測器、X射線探測器和γ射線探測器,目的就是嘗試為解開這一謎底提供更多的信息。

通過對X射線和γ射線的探測和分析,對研究宇宙γ射線暴的起源、產生機製、爆發的能譜及時變特征等有重要的科學意義。

太陽耀斑中質子耀斑(質子事件)產生的高能質子輻射,對載人飛船有很大威脅,對短波通訊、洪澇災害等也有直接影響。通過對太陽高能輻射變化的觀測研究可以判斷耀斑性質,可能提前幾十小時對質子事件作出警報,在太陽活動高年期間對太陽高能電磁輻射進行監測,具有重要的科學意義和對載人航天器的安全保障作用。因此,我國天文學家將以“神舟二號”飛船為平台,同樣利用由上述設備組成的寬能區、高時間解析度譜儀,在進行宇宙γ射線暴探測研究的同時兼顧太陽耀斑高能輻射監測。

這一項目是我國首次對g暴和太陽耀斑進行空間探測。在觀測的能譜段設定、時間解析度及觀測任務所處時間(太陽第23周活動高年)上均有我國自己的特色。

此外,科學家還將用安裝在“神舟二號”飛船上的大氣成分探測器、大氣密度探測器、徑跡探測器,監視空間環境的變化,為空間環境預報和警報提供即時監測資料。即利用空間環境預報中心,收集、綜合分析國內外衛星和地面觀測資料,提供飛船運行軌道的有關大氣參數及太陽活動和地磁活動參數,預報飛船發射、運行期間空間環境狀況和可能出現的空間環境異常,並在出現危急情況時發布警報,在載人航天工程各階段發布遠、中、近期預報,為載人航天器運行的空間環境提供安全保障。它是將來航天員出艙活動的“空間天氣預報”系統。

科學成果

我國在“神舟二號”無人飛船上進行空間科學和套用研究實現重要突破,在空間材料科學、生命科學、天文探測、環境監測及預報等領域取得了一批具有重要價值的科學成果。

2001年1月10日,我國在酒泉衛星發射中心成功發射了“神舟二號”無人飛船,1月16日飛船軌道艙與返回艙按計畫正常分離,返回艙返回地面,軌道艙繼續留軌運行,進行多學科、大規模的空間科學和套用研究。2001年,飛船軌道艙已在預定軌道上正常運行170多天,成功地進行了一系列空間科學實驗。在空間天文研究中,獲得了多個宇宙Y暴完整的光變曲線、能譜和時間結構,發現有超軟X射線、硬X射線到Y射線寬能譜覆蓋的事例,這是我國在Y暴實測研究這一前沿領域的重要突破,證明我國自己研製的探測器系統已達到國際同類設備的先進水準;在空間環境探測中,獲得了詳細的大氣成分質譜圖和大氣密度實測資料,這一成果具有重要的套用價值,其中首次獲得的準全球大氣密度周日變化分布圖,具有重要的科學意義;通過對回收的金屬合金、金屬復合材料等空間材料科學實驗樣品的分析,表明我國自行研製的空間多工位材料晶體生長爐和相應的空間晶體生長工藝取得了突破性進展,在微重力材料科學研究方面上了一個台階;生物培養箱離心機、光照和溫度控製在飛行中完全正常,表明我國空間生物效應實驗的實驗設計、實驗方法等上了一個新的台階,實驗工藝和流程日趨成熟,為進一步開展空間生命科學和套用研究奠定了基礎。

國家有關部門負責人認為,我國空間科學和套用研究在“神舟二號”飛船上取得的科研成果,標志著我國的空間科學和套用研究實現了新的跨越,對我國科學技術和國民經濟發展將起到積極的促進作用。

歷史意義

如果把我國空間科學實驗喻為“陽光事業”,那麽,它的承載者是“神舟”飛船。“神舟二號”第一次集中了有一定學科面的開拓性的空間科學研究工作,成為我國在今後一系列飛船上開展空間科學與套用研究的序幕。

神舟二號神舟二號

“神舟二號”飛船上進行的一系列實驗,何時能知道結果?能否取得突破性進展?科學家的估計總是十分謹慎的。現下結論為時尚早,因為有些結果飛船回收後才知道,有些則還將進行深入的科學研究,有些需要在太空中進行長達半年的觀測。但可以肯定的是,通過“神舟二號”的太空之旅,將會開拓我們的視野,積累更多的經驗,為今後更深入、更大規模的空間實驗,以至于實現空間產品產業化,商品化,開闢道路。

提起“神舟”號飛船,“神舟二號”套用系統的科技工作者們情有獨衷:是這艘“希望之舟”為一大批躊躇滿志的科學家搭起了馳騁太空的寬廣舞台。中國科學院的專家滿懷信心地說,盡管在我國實現載人航天初期的航天員中,還沒有配備載荷專家,但隨著載人航天的深入進行,相信以後的航天員中,將會出現專門載荷專家的身影。而今天的一切活動則是以後有載荷專家參與的大規模空間實驗及套用活動的前奏。

“神舟二號”的套用任務,盡管實驗項目、手段等都是嶄新的,效益也不可能在短時間內顯現,但它幾乎囊括了國際空間實驗的各個學科領域,帶動了一批高新技術,特別是促進了一批基礎項目的發展。同時,鞏固和培養了一代勤奮苦幹的我國空間科學研究隊伍,開始實現把科學家與工程聯系起來的進程。牽引和帶動了相關領域學科的發展和進步,其帶動作用可能比項目本身意義更大。

在以後的飛行中,在空間材料科學的研究上,將增加新的樣品,在生命科學和生物技術實驗研究方面,將增加細胞反應器、細胞融合、電泳實驗等實驗項目。番茄和荔枝的滋味都是美妙的,但是,如果把這兩種水果的細胞融合成一個實體,結出來的果實將會是什麽滋味,恐怕很難想像。科學家在後幾艘飛船的實驗中,或許就能回答類似的問題。在空間環境探測方面,將進一步開展空間大氣成分、密度和單粒子事件等研究。在對地觀測方面,將進行微波遙感、成像光譜技術以及地球環境監測等試驗。將使我國具有與國際同步發展的對地觀測技術,使遙感技術和套用提高到新的水準。

太空是沒有國界的,在跨入21世紀門檻的今天,人類將滿懷信心地向太空這一遼闊的疆宇走去。“神舟二號”承載著許多秘密,也承載著許多希望,它是中華民族的“希望之舟”。在未來的征程中,“神舟”飛船燃起的科學之火,必將隨著一艘艘飛船翩翩升空,而愈燃愈烈。

收獲成績

2001年1月10日至16日,我國成功實施了神舟二號飛船飛行任務。神舟二號飛船是我國第一艘正樣無人飛船。飛船由軌道艙、返回艙和推進艙三個艙段組成。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。此次航天飛船發射,是中國載人航天工程的第二次飛行試驗,標志著中國載人航天事業取得了新的進展,向實現載人航天飛行邁出了可喜的一步。

任務執行情況

我國自行研製的神舟二號無人飛船

飛船在軌運行期間,北京航天指揮控製中心統一調度、指揮分布在三大洋的四艘“遠望”號航天測量船及各有關地面測控站,按照預定的測控方案,對飛船進行了持續跟蹤、測量與控製。飛船在太空成功地實施了太陽能帆板展開、軌道機動、姿態確定等數百個動作。飛船繞地球飛行第十四圈時,按照飛行控製計畫,船上變軌發動機點火工作,飛船按預定計畫由橢圓軌道進入圓軌道。12日和15日,北京航天指揮控製中心又成功地對飛船實施了軌道維持。

2001年1月16日18時33分,當環繞地球運行最後一圈的神舟二號飛船飛臨南大西洋海域上空時,在那裏待命的“遠望三號”航天測量船向其發出了返回命令。飛船隨即建立返回姿態,返回艙與軌道艙分離,製動發動機點火,開始從太空向地球表面返回。經過大約半小時後,飛船穿越大氣層,在內蒙古中部草原上成功著陸。擔負飛船回收任務的衛星測控中心著陸場站及時發現了目標,在陸軍航空兵部隊的配合下,對飛船返回艙進行了及時回收。

技術成就

神舟二號飛船由中國航天科技集團所屬的中國空間技術研究院和上海航天技術研究院為主研製。發射神舟二號飛船的“長征二號F”運載火箭。這次發射是長征系列運載火箭第65次飛行,也是1996年10月以來我國航天發射連續第23次獲得成功。“長征二號F”運載火箭由集團所屬的中國運載火箭技術研究院研製。中國科學院、信息產業部等部門的有關研究單位,研製了用于空間科學實驗與套用研究的船載儀器和設備。飛船在軌運行期間,在北京航天指揮控製中心的統一調度和指揮下,西安衛星測控中心有關測控站和“遠望”號遠洋航天測量船隊,將對“神舟二號”飛船進行持續跟蹤、測量與控製。

在本次飛行任務中,我國首次在飛船上進行了微重力環境下空間生命科學、空間材料、空間天文和物理等領域的實驗,其中包括:進行半導體光電子材料、氧化物晶體、金屬合金等多種材料的晶體生長;進行了蛋白質和其他生物大分子的空間晶體生長;開展了植物、動物、水生生物、微生物及離體細胞和細胞組織的空間環境效應實驗等。據了解,飛船在軌飛行期間,各種試驗儀器設備性能穩定、工作正常,取得了大量寶貴的飛行試驗資料和科學資料,圓滿完成了預定試驗任務。

神舟二號自主飛行期間主要進行了材料科學、生命科學試驗,同時穿插進行部分對地觀察設備的在軌測試試驗及空間天文、環境監測儀器的試驗任務。留軌期間主要進行了對地觀測試驗、空間天文觀測和以高層大氣為主的空間環境監測試驗。“神舟二號”飛船有效載荷64件,包括返回艙15件、軌道艙12 件、附加段37 件,以空間觀測和科學實驗為主,主要包括:多工位空間晶體生長爐、空間晶體生長觀察裝置、空間蛋白質結晶裝置、空間通用生物培養箱、空間天文觀測系統、視窗組件、空間環境監測系統、微重力儀、有效載荷公用設備等。有效載荷配置飛船在軌162 天,各項有效載荷按運行控製流程圓滿完成試驗任務。

有關專家稱,神舟二號飛船的成功發射和返回,表明我國載人航天工程技術日臻成熟,為最終實現載人飛行奠定了堅實基礎。同時,利用飛船有效載荷開展的一系列空間科學試驗,是我國首次在自己研製並發射的飛船上進行多學科、大規模和前沿性的空間科學與套用研究。這標志著我國空間科學研究和空間資源的開發進入了新的發展階段。

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上天落地靠3艙

飛船之所以能自由往返于天地之間,要歸功于軌道艙、返回艙和推進艙。

軌道艙是載人上天的基本平台。它能克服地球引力進入預定的航天軌道。球形軌道艙是宇航員生活和工作的地方,設在最頂部,艙外有通信天線、電視攝像機、防熱層等,艙內的宇航員坐在固定座椅上通過觀察窗觀察太空。宇航員需要走出軌道艙時,必須系好連線軌道艙的繩子、檢查生命保障背包。在升天的初始階段,這個艙在運載火箭的上部;當火箭將軌道艙送入預定的航天軌道時,這個艙便完全依靠自身的慣性動力在軌道上運行了。

載人航天“登天難,下凡更難”。“上”難在克服重力,準確進入軌道;“下”卻復雜多了,因為從空間的軌道速度減到每秒幾米的安全著陸速度,是一個十分復雜的控製過程,此時便需要兩個重要的平台――返回艙和推進艙。返回艙載人返回地面,同時也是飛船的指揮控製中心。它的外形是鈍頭狀,能充分利用大氣層的阻力來減速,而且非常“耐熱”,否則穿過大氣層時就會葬身火海。推進艙是宇航員返回地面的關鍵。它把在原來軌道上運行的軌道艙及時調整成返回姿態。在實現兩艙分離後,開始將製動火箭點火,使返回艙沿過渡軌道下降,進入大氣層後急劇減速。在大約15千米的高度上,開啟降落傘使返回艙從亞音速進一步減速到每秒幾米的安全著陸速度。

多個系統保平安

這次發射非同尋常。與“神舟一號”試驗飛船相比,“神舟二號”飛船增加了留軌運行、艙內環境控製和應急救生等新的系統功能,飛船和火箭在技術上作了改進。與載人航天工程相關的7大系統全都參加試驗,僅飛船上參試的分系統就有13個之多。

載人飛船除了擁有一般的發射控製系統外,更要保證人的安全,有生命保障系統。這是對人類航天技術真正的挑戰。正因如此,前蘇聯在進行了5次無人試驗後才進行了載人航天。而美國人進行了8次試驗後才將真人送入太空。為保險起見,我國此次發射的依然是無人飛船。但我們不妨了解一下有人飛船的必備系統。

逃生系統:這是一個特別重要的系統。它要求在各種條件下能夠萬無一失地保證宇航員的生存。1961年5月,美國宇航員作亞軌道飛行後降落在海上。由于逃生系統自動開啟視窗,宇航員于返回艙即將下沉時,逃出了險境。

飲食系統:航天是重體力工作,也是重腦力工作。每天都需要補充足夠的營養。因為在噪音、振動和失重的狀態下,宇航員每人每天需要11.7兆焦熱量、130克蛋白、100克脂肪、350克碳水化合物和其他多種元素。這些食品還必須是特製的流體,以便在失重狀態下食用。

衛生系統:人要生活就會遇到衛生問題。密封艙中的固、液、氣體垃圾如何處理,是一件十分困難的事情。

醫療系統:在地面活動,會有人暈車,到了太空,暈飛船的事情也難免發生,頭痛、目眩還有輻射病等等,都可能出現。這就需要有一個即時的監視系統和必要的醫療指導系統,因為將病人運回地面治療的費用實在太高,一次至少要花掉4億美元。

環境系統:軌道艙裏是一個智慧型化的生活環境系統,溫、壓、氣、濕都需要自動調節。

“一場三網”是關鍵

航天萬裏行,地面上的“一場三網”卻是關鍵的部分。

“一場”是指發射場。發射場除了高高的發射架外,就是中央控製室和有關的指揮保障系統。發射場的選擇是比較嚴格的。氣候、安全、觀測條件等等,都是重要因素。以風的要素為例,氣象學上的地面風速是離地10米高度上的平均風速,但航天火箭本身的高度有的就超過100米,美國的“土星-V阿波羅”就有111米高。風速對于發射的影響可說是失之毫釐,差之千裏。因此,發射場的風場環境必須處于相對穩定的狀態,且一年四季變化不大。溫度上的要求則是不怕太冷,不怕太熱,就怕溫差太大。美國1986年的“挑戰者”號太空梭就是因為溫差過大,導致密封圈滲漏而發生爆炸。

“三網”就是跟蹤測控網、運行控製網和返回保障網。跟蹤測控網,要求必須盡可能地擴大範圍。因為隻有航天器處于地平線以上時才能實施測控,所以當地面不能滿足需要時,還要在海上設站進行測控。運行控製網,是航天系統的大腦。當載人航天器進入正常運行後,整個航天活動就由這個網並通過控製中心進行指揮控製。返回保障網是一個包括跟蹤站和空中、海上、地面人員和設備構成的返回保障系統。在預定的返回區中,跟蹤和保障救生的人員、設備必須構成一個嚴密的系統,確保萬無一失。

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