中國神秘的太空計劃威脅NASA的霸主地位

【發射統計】2016年11月份，全世界一共進行了9次航天發射：中國4次；美國2次；日本1次；歐空局1次；俄羅斯1次。截止11月底，全年共73次：美國19次，另外地麵爆炸1次；中國19次(失敗1次)；俄羅斯16次；歐空局9次；印度6次；日本2次；朝鮮1次；以色列1次。 ·

 

中國神秘的太空計劃威脅NASA的霸主地位

 

在太空探索領域，中國是美國國家航空航天局(NASA)的最大競爭對手。中國計劃2036年前實現本國航天員登月，然後是登陸火星。中國國家主席習近平希望此類太空任務能孕育出中國在機器人、航空和人工智能及其他21世紀領先技術領域的創新浪潮。 　　

據中國國家空間科學中心主任吳季稱，中國政府如今在評估空間科學研究投資增加兩倍的建議。他們希望在建造新望遠鏡、觀測地球水循環和改善衛星導航過程中所取得的進步，將給國有企業注入活力並激勵私營企業的建立。吳季表示：“中國一直靠別人發現的知識。中國若想振興經濟，就有必要投入更多資源發展開拓性技術。” 　　

吳和數十位科研人員為此請求中央政府把對空間科學的投入從2011-2015年的47億元增加到2026-2030年的至少156億元。雖然這個數字仍落後於NASA的約56億美元預算，但10年前中國在這方麵投入為零。當時，中國政府投錢的是具有政治意義或立竿見影之效的項目，如火箭、軍用衛星和載人飛船。 　　

中國的太空投入具體多少不得而知，但顯然一些美國分析家擔心，NASA踩刹車之際中國卻加速前進。歐洲航天局前局長讓-雅克·多爾丹說：“進行空間科學研究對中國很重要。太空不再僅僅與政府和太空愛好者有關了。它已徹底融入經濟。”“我們才開始。”吳季說，“這是一項偉大的事業，什麽也阻止不了中國成為航天強國。”

 

 

 

 

董碧娟：神舟十一號回家背後的震撼故事  

11月18日13時59分，神舟十一號飛船返回艙在內蒙古中部預定區域成功著陸，執行飛行任務的航天員景海鵬、陳冬身體狀態良好，天宮二號與神舟十一號載人飛行任務取得圓滿成功。在神舟十一號順利回家的背後，有哪些看不見的力量在默默支撐？《經濟日報》記者專程采訪了中國航天科技集團公司第五研究院的科研人員，探聽神舟十一號回家背後的故事。

一項始於1958年的探索

 

中國航天科技集團五院508所自1958年起，一直進行航天器回收著陸技術的研究，承擔我國各類航天器的回收著陸重任，是保障神舟十一號順利回家的重要力量。508所相關科研人員向記者介紹了我國航天器回收著陸技術的發展曆程——

1959年7月10日，508所提出T7M探空火箭研製任務，以此探索液體探空火箭研製的技術途徑。該型號是我國航天器回收著陸技術的啟蒙型號。1960年4月17日，T7M-003探空火箭發射升空，箭體乘降落傘徐徐降落在東海之濱，這是我國航天器回收著陸曆史上的首次成功。1966年發射的兩枚T—7A火箭，成功實現了我國首批次小狗上天的回收著陸任務。

相關科研人員介紹，在我國國防裝備大型實驗數據艙回收係統研製中，為摸清有效載荷再入大氣層過程中的各種情況，需對再入段進行實時測量。當再入速度達到馬赫數10甚至更多時，有效載荷與周圍空氣摩擦產生的溫度可達到千攝氏度以上，會出現“黑障”現象。在當時遙測技術無法解決的情況下，必須將這階段的數據先存儲在有效載荷的數據艙磁帶中，在著地前將數據艙彈出，對其實施減速並回收，然後通過回收磁帶的方式獲取數據。

508所承擔了此項任務，先後參加了四十餘次發射，全部完成回收任務，為我國國防事業發展作出了重要貢獻，也使航天器回收著陸技術得到了進一步發展。1980年5月18日，在我國首次遠程火箭全程試驗中，南太平洋成功回收數據艙就是一個意義重大的成功範例。

返回式衛星的回收是我國航天器回收著陸技術跨越的又一大步。科學實驗衛星回收係統是我國第一個衛星回收係統。在此次係統研製中，508所科研人員經過大量理論分析計算、地麵試驗和風洞試驗驗證，解決了降落傘、時間機構、真空潤滑等多項關鍵技術。1976年12月10日，508所首次成功完成科學實驗衛星回收艙的回收任務，使我國成為世界上第三個實現衛星回收的國家。2016年4月18日，實踐十號衛星安全降落在預定著陸區域，我國返回式衛星時隔十年後再次安全回家，為我國返回式衛星金牌回收係統再添一枚新的勳章。

截至目前，508所先後完成了我國所有7個型號返回式衛星回收係統的研製，參加了25次發射飛行試驗，成功率達到100%。

載人飛船回收是我國近年來取得的又一大突破。1999年11月20日，神舟一號無人試驗飛船發射，次日成功降落在著陸場，回收著陸係統首次圓滿完成飛船回收與著陸任務。神舟五號於2003年10月15日發射升空，次日返回艙載著我國首位航天員楊利偉安全著陸，圓了中華民族的飛天夢想。2013年6月，神舟十號飛船返回艙載著3名航天員成功著陸，為我國載人天地往返運輸係統首次應用性飛行畫上了圓滿句號。2016年6月26日，多用途飛船返回艙安全著陸，為我國載人航天工程空間實驗室階段首次飛行任務畫上圓滿句號。

2014年，嫦娥五號飛行試驗器在完成近80萬公裏的繞月旅行後，以接近第二宇宙速度進入大氣層，並采用半彈道跳躍的方式再入返回地球家園。這是我國首次航天器深空飛行後進行回收著陸，標誌著航天器回收技術達到了能夠滿足深空探測返回的水平，是我國航天器回收技術發展的重要裏程碑。

在我國後續飛船的論證和研製中，基於返回質量和飛行參數等技術條件的不同，回收著陸係統將采用基於群傘的氣動減速方案，並需要在超音速條件下打開穩定減速傘。目前，508所已經成功完成了大型群傘技術的驗證和超音速穩定減速傘技術驗證，為我國載人航天的創新發展提供了重要參考。

多項安返神器顯神功

中國航天科技集團公司第五研究院相關負責人說，“麵對從神舟一號到神舟十號‘十戰十捷’所積累下的雄厚技術儲備和成熟產品序列，五院沒有止步不前，而是針對神舟十一號飛船運行、返回軌道提高所帶來的新風險，開展了持續的技術創新，在保證航天員返回生命安全的基礎上，自我加碼，聚焦保障航天員身體健康這一更高的要求，對成熟技術、產品、工藝進行了創新和優化，讓航天員回家之路更安全、舒適”。

檢漏是航天員進入返回艙後的首要工作，隻有確保艙門與接口處完全密閉，才能保障航天員在乘返回艙回家時，始終處於一個安全的空間內。“我們研製的載人飛船艙門快速檢漏儀，整個儀器不到5公斤，自動完成全部檢測所需時間小於8分鍾，可以實現對艙門密封情況的快速、準確檢漏，產品性能達到國際先進水平。”五院510所技術人員告訴記者，艙門快速檢漏儀將成為後續空間站和貨運飛船等任務的標配，為中國載人航天工程實施提供重要保障。

從距離地球393公裏的深空返回，對於神舟飛船返回艙而言是一次從未經曆過的極端挑戰。返回艙身處深空低溫環境中時，軌道高度的增加將讓返回艙經受更長時間的低溫考驗，艙內數十台設備存在因低溫結露而罷工的風險；返回艙在進入大氣層後，又因與大氣的劇烈摩擦，表麵溫度會急劇上升，最高可以達到1500多攝氏度。為讓航天員和艙內設施經受得起這“冰火兩重天”的挑戰，五院總體部勇於創新，為神舟十一號返回艙武裝上了“多層防護衣”這一利器。

防護衣的裏層是厚厚的劃分成網格狀的防燒蝕材料，防護衣外表麵噴塗了特殊設計的有機熱控塗層，在大大提高外熱流吸收能力的同時，還能有效降低紅外輻射能力。此外，在防護衣內部，五院技術人員還通過增加艙壁加熱回路、優化風機管道布局、增加設備單獨隔熱層等措施，增添了新保險。通過多重保護，科研人員確保了返回艙溫度始終維持在30攝氏度以內這一適宜的溫度。

為讓航天員在返回過程中遇到突發情況也能泰然處之、安全歸來，五院502所和西安分院采用更加智能的產品武裝神舟十一號，讓其具備“出現一個故障係統正常工作，出現兩個故障保證飛船安全返回”的本領。西安分院研製的儀表控製器應用軟件顯著提升了飛船自主運行的能力，確保飛船可以在地麵指揮係統無法提供支撐的緊急關頭，自主進行應急返回，並通過神經網絡計算落點的控製參數，輔助航天員確定落點的優選方案。

在502所自主研製的新一代SoC片上係統芯片和SpaceOS高可靠實時星載計算機操作係統支撐下，神舟十一號返回的製導與控製性能將更為優異：在落地精度上有了大幅提高，優化的軌道方案將減輕失重下高負荷對航天員的壓力；並使得飛船具備了“半自動控製模式”這一獨特本領，在航天器姿態失控時，航天員隻需要操作幾個按鈕就可以建立正常姿態，為安全回家再上一道保險。

降落傘和緩衝發動機是保障航天員安全返回的重要防護網，他們將聯手合作，讓返回艙溫柔地擁入地球母親懷抱，減輕著陸衝擊對航天員健康的損害。針對飛船回收著陸係統不可測試環節多的特點，五院508所利用仿真手段進行了充分有效的校核驗證。γ光子測距技術是決定緩衝發動機“精準刹車”的關鍵，508所研製出具有自主知識產權的γ高度控製裝置，填補了國內高精度γ光子測距技術空白，通過神舟十號全麵驗證了產品性能，為神舟十一號返回艙落地前“穩、準、好”的刹車提供了有力保障。

把“3個籃球場”裝進“冰箱”

把3個籃球場裝進冰箱需要幾步？這個聽起來像開玩笑的問題，卻真真切切地擺在五院508所科研人員麵前。原來，神舟十一號飛船降落傘裝置主要用於降低返回艙的速度，保證返回艙的穩降姿態，使航天員安全平穩降落。其中，主傘麵積約1200平方米，全部展開後可以覆蓋3個籃球場。主傘雖然塊頭大，但重量卻不到100公斤，收攏後裝進傘包內的體積還不到200升，可以塞進普通的家用冰箱。然而，這種“塞”可不是隨便一揉塞進去，而是需要一項高技術含量的工作——包傘。

“按專業說法，包傘就是將降落傘的傘衣、傘繩和連接吊帶等部件裝進傘包內，使之保持一定的幾何形狀，並保證傘衣等部件在工作前不受氣流吹襲和不與其他物體鉤掛，在工作時則要保證按預定程序開包工作。”五院508所相關技術人員告訴記者。

原來，降落傘製作完成經檢驗合格後，就進入了包傘環節。整個包傘流程有幾十道工序，主要步驟有：晾傘（用於釋放材料內應力和清理多餘物）、疊傘衣（將傘衣按順序整理）、梳理傘繩（確保任意兩根傘繩不出現交叉或纏繞）、整理傘包、裝填降落傘、封包、稱重。每一步都影響著1200平方米的巨傘怎樣裝進200升的傘包，其中最關鍵的就是梳理傘繩、裝填傘衣、封包等環節。

生活中，我們經常會遇到耳機線、電源線、項鏈等打結的情況，得花不少時間將其解開。神舟飛船降落傘有96根傘繩，傘繩長度將近50米，該如何擺放確保它們不會纏繞“打架”呢？相關技術人員道出了“秘訣”：首先，傘繩采用特殊材料製成，表麵光滑，本身就不容易打結。其次，工作人員會用一種叫梳繩夾的工具，將傘繩按照編號順序依次排列進梳繩夾內。工作人員手持每12根一組的梳繩夾，從頭理到尾，近50米的距離來回要走好幾趟。梳理之後的傘繩就可以整齊有序地排列在傘包內，保證了傘繩拉出時不打結不纏繞。

要把降落傘裝進傘包既需要技術人員靈巧的雙手，也需要借助15噸的壓力。把傘衣裝填進傘包時，需要3個人同時操作，一人為主，兩人為輔。輔崗兩名人員負責整理傘衣並送入傘包，主崗人員負責將傘衣疊放平整並初步壓實。傘衣折疊後像卷起來的棉被一樣粗，裝填進傘包既要均勻有序，又要充實飽滿，不留空隙，這力度的控製全靠包傘人員的雙手。壓實傘衣時，用拳、用掌還是用手指，要根據傘衣在傘包中的位置靈活使用，不能蠻幹，否則會損傷傘衣，一定要用那麽一股巧勁兒。當然，隻靠人的雙手，很難將降落傘全部裝填進傘包中，還需要來自壓力包傘機重達15噸的壓力，將傘衣、傘繩和連接吊帶等部件壓進傘包內。包傘過程需人工與壓力包傘機配合進行，底層傘衣用包傘機壓實後，便可以繼續手工裝填。反複數次，降落傘便全部被裝進傘包內。

傘衣傘繩全部裝填進傘包後，需要將傘包的口封住，專業人員管這個叫“封包”。由於傘衣傘繩是在壓力包傘機的巨大壓力下塞進傘包內部，當包傘機壓力撤除，傘包內壓實的傘衣傘繩也會隨壓力減小而膨脹。因此，封包就需要在壓力解除但傘衣還未來得及膨脹的一瞬間進行。兩名操作人員同時抽緊封包繩，要求兩人力量均等且同步，慢慢收緊封包繩。圍成的繩環大小達到規定尺寸後，第三名操作人員係緊封包繩。整個封包過程持續十幾分鍾。封包結束，操作人員一般都會甩甩手，緩解一直緊繃的肌肉，強度不亞於在健身房鍛煉兩個小時。

從200升的傘包到空中1200平方米的巨型降落傘，其展開過程也就幾十秒。但這短短幾十秒背後，卻是包傘人員數天的包裝、加工人員數月的縫製、設計人員數年的計算與試驗。