在以中国空间技术研究院为主的各研究机构的努力下,1999年中国的第一艘载人飞船研制成功,并于当年发射成功。虽然中国对载人飞船的研究比美、俄起步要晚,但也正因为有了美、俄两国发展载人航天的经验,使得中国的设计人员在设计的过程中可以对飞船有一个更好地把握。神舟飞船的研制过程中,大量的借鉴了世界上最成功的飞船型号,即前面介绍过的联盟号的很多技术。最主要的就是飞船的布局,采用了与联盟号相同的轨道舱、返回舱和服务舱的三段式格局,从外形上看与1962年的联盟A极其相似。另外在轨道舱的前端增加了 一个附加段,这种“三舱一段”的结构充分的结合了中国发展载人计划的实际情况。可以说整个神舟飞船的研制,既是为了实现载人航天,也为中国下一步航天计划的实现奠定了基础。
中国空间技术研究院
60年代,中国政府为加强航天技术的研制力量,对航天科研各部门进行了一系列调整。1967年6月27日中央军委批准国防科委组建空间技术研究院。1968年2月20日,中国空间技术研究院(Chinese Academy of Space Technology,CAST)正式成立,钱学森兼任院长。空间技术研究院初期列入部队编制,后几经变动,1973年7月24日,国务院、中央军委决定,空间技术研究院脱离军队编制,划归七机部,即第七机械工业部第五研究院。
七机部前身即国防部第五研究院,1982年改为航天工业部,后与航空部合并为航空航天部,1993年,航空航天部撤销,分别组建航空工业总公司和航天工业总公司。1999年6月,航天工业总公司改组为航天科技集团公司和航天机电集团公司。航天科技集团公司下属有包括中国空间技术研究院的5大研究院和2个大型科研生产基地。
中国空间技术研究院几乎承担所有中国的卫星系列的研制开发任务。1992年该研究院又负责了神舟飞船的研制工作。中国空间技术研究院已成为中国空间技术研究的先锋。
轨道舱的设计上,设计人员除了考虑使它具有生活工作的作用,还具有留轨试验的功能。轨道舱在飞船返回时与返回舱分离后,并不是自由坠入大气层,任其烧毁,而是继续留在轨道上数个月,成为了一个小型的空间站。这样它可以继续进行空间科学探测和技术试验,同时又能作为与未来空间交会对接的一个飞行器。
轨道舱的外形为圆柱形的。为了使轨道舱在独自飞行的阶段可以获得电力,轨道舱的两侧安装了太阳电池翼,每块太阳翼除去三角部分面积为2.0×3.4米,轨道舱自由飞行时,可以由它提供0.5千瓦以上的电力。轨道舱尾部有4组小的推进发动机,每组4个,为飞船提供辅助推力和轨道舱分离后继续保持轨道运动的能力;轨道舱一侧靠近返回舱部分有一个圆形的舱门,为航天员进出轨道舱提供了通道;舱门的上面有轨道舱的观察窗。
轨道舱还有一些其它设施,但从官方公布的资料中还不能知道其具体作用。西方的报道对这些装置进行过推测。如轨道舱顶部安装的复杂的装置,也就是附加段,包括一个半环型装置,据推测是用来安装方形的仪器装置。而三个相互垂直并可伸出的0.4米的探针不知是什么用途。可能是导航系统的一部分或对接系统的一部分。因为美国的阿波罗飞船上曾有类似的装置用来进行对接。神舟飞船轨道舱前端可能装有俄罗斯式的对接系统。但这些装置可能只是一种试验型,在将来执行与太空站对接的任务时肯定会被新型对接系统所替换。神舟飞船与联盟飞船的轨道舱尺寸神舟长2.8米直径2.2米联盟长2.98米直径2.17米
飞船中部的返回舱采用了与联盟号一样的钟形。但比联盟号的返回舱大13%。神州号返回舱着陆时先放出一个引导伞,引导伞工作16秒后,返回舱的下降速度由180米/秒减至80米/秒,然后由引导伞拉出一具减速伞,再由减速伞带出主伞。主伞先开一个小口,然后满满地全部撑开,这使返回舱的下降速度可由80米/秒减到40米/秒,再减至15米/秒。当飞船距地面1米高时,废船底部的一个高度探测仪会及时发出信号,飞船上的缓冲发动机点火,给飞船一个向上抬的力,飞船的落地速度便减到了1~2米/秒,实现软着陆。飞船着陆后伞上的切割器会及时切断伞绳,保证返回舱不被因风吹张满的降落伞拖走。
神舟号飞船上的降落伞是世界上最大的,足有1200平方米,从伞顶拎起,加上伞绳,整个降落伞几乎80米长。降落伞用特殊的纺织材料制成,薄如蝉翼却非常结实。它的缝制也很特别,由1900多块小布像鱼鳞一样连接而成,每块布的四边都有横竖两个方向的加强型编织袋缝牢,使它能抗住剧烈的撕扯力。做伞的布料还经过防灼处理,可以耐住400摄氏度的高温。整个伞铺在地上有小半个足球场大小,可叠起来却只有一个小提包大,重量仅有90多公斤。伞绳的材料也不可小看,它的直径只有2.5毫米、比鞋带还细,可是一根细绳就能承重300千克!神舟飞船返回舱3吨多重,近百根伞绳拉住它是不成问题的。
据推测底部的缓冲发动机数目有可能与联盟号不同。头两艘神州飞船只能载三人,而不是发射前预计的4人。在靠近返回舱尾部的地方,有4组反作用力发动机,每组2个,非常靠近飞船重心的位置,加上其在飞船每边两对,喷口方向相反的布局,决定了这4组发动机基本上只能提供飞船旋转和水平或垂直的机动能力,这种设计在双子星飞船曾经使用过。
外电曾有报道说俄罗斯给中国提供过一个返回舱。并有报道说中国将用仿造的联盟号返回舱作为过渡,以后再用自行研制的4人的返回舱。后者符合最初的设计概念,并与火箭扩大直径后的整流罩尺寸相配。
神舟飞船与联盟飞船的返回舱尺寸
神舟长2.00米直径2.40米(不包括防热层)
联盟长1.90米直径2.17米
神舟号的设备舱两侧各有一对太阳翼,除去三角部分,太阳翼的面积为2.0×7.5米。与前面轨道舱的电池翼加起来,产生的电力将三倍于联盟号,平均1.5千瓦以上,差不多相当于富康AX新浪潮汽车的电源所提供功率。这几块电池翼除了所提供的电力增大之外,与联盟号最大的区别在于,它可以绕连接点转动,这样不管飞船怎样运动,它始终可以保持最佳方向获得最大电力,免去了“翘向太阳”所要进行的大量机动,这样可以在保证太阳电池阵对日定向的同时进行飞船对地的不间断观测。设备舱散热套上的螺纹与早期的联盟7K-OK设计相同。
神舟飞船与联盟飞船的设备舱尺寸
神舟长3.05米直径2.50米底部直径2.80米
联盟长2.60米直径2.17米底部直径2.72米
设备舱的尾部是飞船的推进系统。主推进系统由4个大型主发动机组成,它们在推进舱的底部正中。在推进舱侧裙(图中蓝色部分)内四周又分别布置了4对纠正姿态用的小推进器,说它们小是和主推进器比,与其他辅助推进器比它们可大很多。另外推进舱侧裙外还有辅助用的小型推进器。
从现在的资料来看神舟飞船使用了国外很多已经成熟的技术。在中国的航天发展史上,这种套用的例子不少,但这并不是什么抄袭,而仅仅是一种对先前设计的肯定和尊重,在此基础上再不停的钻研创新。这样不但可以缩短产品开发的周期,加快我们的技术进步,更重要的是,在航天产品的研制和实验中可以尽量的保证产品和人员的安全。
新闻来源:新闻-媒体
发布时间:2006/6/12
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