2003年10月16日09:18


张庆伟:中国载人航天工程成就述评及未来展望
中国航天科技集团公司总经理  中国载人航天工程副总指挥  张庆伟

    从“嫦娥奔月”的动人传说到敦煌飞天的美丽壁画,从明代人万户飞天到早期的“曙光号”飞船,中华民族的飞天之路经历了跨越千年的“梦想期”、“孕育期”和“催产期”。直到1992年,以江泽民同志为核心的党的第三代领导集体高瞻远瞩地决策,实施我国的载人航天工程,由此铺开了中国载人进军太空的宏伟蓝图。经历了11年的刻苦攻关,在四次无人飞行试验的基础上,中国人终于圆梦九天。
    中国的载人航天工程与京九铁路、三峡工程并称为20世纪末中国的三大工程。载人航天工程是高度复杂的、庞大的系统工程,是航天技术中最具挑战性的领域,体现了一个国家的综合国力和整体科技水平。载人航天工程是中华民族不畏艰难险阻、勇攀科技高峰的又一伟大壮举。它使中国成为继俄罗斯和美国之后,世界上第三个自主发展载人航天技术的国家,提升了中国航天大国的地位,极大地增强了中华民族的自豪感和凝聚力,对激发全国人民建设小康社会的热情具有重要意义。同时,载人航天工程也使中国成为国际空间俱乐部的重要成员,为即将实施的探月工程和深空探测提供了可持续发展的动力。

    一、实施载人航天工程所取得的成就
    中国航天科技集团公司承担着载人航天工程中飞船系统和运载火箭系统的研制工作。经过十多年来的建设和发展,航天科技集团公司在载人航天领域取得了巨大的成就。突出表现在以下五个方面:
    (一)一批国际宇航界公认技术难题的突破,形成了我国在该领域的核心竞争力
    载人航天是航天技术中难度最大的工程之一,它需要解决飞船研制技术、高可靠性的运载火箭技术、轨道控制技术、回收技术等国际宇航界公认的技术难题。经过多年的自主攻关,我国已掌握了一大批具有自主知识产权的核心技术,形成了这一领域的核心竞争力。
    神舟号飞船是我国自主研制的一种卫星式载人飞船,设计方案体现了中国特色和总体方案的优化和进步,使中国的载人飞船技术达到或优于国际第三代载人飞船的水平。神舟飞船采用了3舱1段、两对太阳电池翼构型和升力控制返回,圆顶降落伞回收方案,由13个分系统组成。
    为了实现载人飞行,在飞船上采用了多项新技术,其中13项关键技术达到国际先进水平。我国自行设计的飞船与国际上先进的飞船相比,有三大优势:第一,起点高,一步到位。我国的飞船设计一步即能容纳3人,并在相当长的时间内使用3人的飞船。第二,适用性强,可一船多用。三舱方案中,轨道舱兼具生活舱和留轨试验舱的功能,飞船返回后,轨道舱可留在轨道上数个月,继续进行空间科学探测和技术试验,轨道舱的多适应性为今后我国载人航天工程建设实施第二步——飞船和空间飞行器交会对接的突破奠定基础。第三,实用性强,我国飞船可实现人货合运。
    长征二号F火箭是我国第一种载人运载火箭,也是中国目前可靠性和安全性最高的火箭。长征二号F运载火箭航天员安全性指标0.997。可靠性指标由不载人火箭的0.91提高到0.97。可靠性、安全性指标都达到了国际载人火箭的先进水平。为了达到高安全、高可靠的要求,解决了一系列技术难点,首次在国内火箭上采用了55项新技术,其中10项关键技术达到国际先进水平。增加了故障检测处理和逃逸系统,控制系统在原有控制平台的基础上,增加了捷联的冗余控制系统。
    飞船和运载火箭采取垂直总装、垂直测试、垂直整体运输的“三垂”模式和远距离测试发射技术。这些在我国航天领域里首次使用,体现了科技创新和技术进步,对保证载人飞行的高可靠、高安全性和缩短发射时间起到了十分重要的作用。
    (二)一个具有管理创新的航天型号项目管理模式的初步形成,为航天大型系统工程管理注入了新的理念
     载人航天工程是个庞大的系统工程,通过工程的实践,航天科技集团公司建立了能与国际接轨的高效的组织机构,形成了具有科学预见的规划、计划以及能够对工程进行有效控制的综合管理体系。
    集团公司成立了载人航天专项管理办公室,形成了将计划调度、经费管理、质量管理于一体,基建技改与研制紧密结合的管理模式,提高了工作效率。承担飞船系统研制的中国空间技术研究院、上海航天技术研究院也分别成立了载人航天项目办公室,建立了强有力的指挥调度系统,实行矩阵式的项目管理,为载人航天工程的顺利实施提供了组织保证。
    在研制过程中,针对多条战线并举,系统间相互交叉的局面,各单位周密计划,狠抓技术流程和计划流程的优化,制订计划网络图,在统一指挥调度下交叉、并行安排工作,动态调度,取得了大型试验一次成功的优异成绩。飞船系统常年坚持周调度会制度,运载火箭“两总”系统深入科研生产一线及时解决问题。
    把项目管理与全过程的质量控制紧密结合起来,牢固树立和强化“载人”意识,确保航天员安全已成为全体研制人员的共识。在研制过程中,始终坚持质量第一、安全第一,成功是硬道理的方针,从最初的设计到最后的试验,制订了针对载人航天特点的质量管理要求,采用了比其他航天型号更加严格的质量标准,强化质量保证体系建设。通过“表格化”管理等措施,开展以提高产品可靠性、安全性为中心的全面质量管理。
    (三)一批年轻的航天科技骨干队伍的培养造就,奠定了中国进军世界航天高尖端领域的人才基石
    中央在决定工程立项时,就明确提出,要通过载人飞船工程的研制造就新一代航天科技人才。当我们把目光投向一次次成功发射神舟飞船的科研人员时,一股青春豪气勃然而生,他们正是成千上万为神舟飞船成功发射而奋斗的青年科技精英的缩影。
    十一年的实践证明,通过工程的研制建设,特别是通过加强对青年科技人员的培养和使用,我们已建立起了一支以中青年科技人员为主的科研、生产、试验和管理队伍。中国航天科技集团公司目前从事载人航天工程研制的科技人员约有一万人,其中三分之二是年轻人,许多年轻同志已走上了关键领导岗位。从“神舟”一号到“神舟”五号,这支技术人才队伍已逐渐进入最佳状态。四年间,神舟队伍中3名骨干荣获“全国十大杰出青年”,15名优秀骨干被授予全国“五一”劳动奖章。这支被江主席盛赞为“特别能吃苦,特别能攻关,特别能战斗,特别能奉献”的队伍已日趋成熟,成为一支能打硬仗的队伍,这对保征我国载人航天后续计划的顺利实施奠定了坚实的基础,也必将成为中国进军世界航天高尖端领域的人才基石。
    (四)一大批具有世界先进水平的空间试验室相继投入使用,使航天科研生产能力和水平实现了跨越式发展
    航天科技集团公司载人航天工程基本建设和技术改造项目建设按照确保工程研制需要的总体要求,从1993年开始启动,到目前为止,建成了一大批科研、生产、试验配套设施。基建技改工作按时完成,有力地支持和保证了科研生产计划的实施,工程建设与科研生产并行,这是以前所有的航天型号工程没有能够实现的。
    载人航天工程技改的实施,构成了航天科技集团向前迈进的新的加速器,集团内承担载人航天工程任务的单位,基础设施都得到了很大的提高和改善,众多大型试验设备更新换代,无数现代化的试验厂房拔地而起,使集团的软硬件条件得到跨越式提升。特别是从零部件加工、分系统研制到整船总装、测试和大型试验集于一体的北京空间研制试验中心的建成,达到了世界一流飞行器研制水平,改变了过去分散的科研建设布局。以KM6飞行器真空试验设备、高空模拟试车台为代表的一大批建设项目达到了国际先进水平,填补了国内同领域的空白。这些基建项目的使用为载人航天工程和航天科技工业的可持续发展打下了坚实的基础。
    (五)一套具有自主知识产权的载人航天工程标准和规范的建立,为航天科技的可持续发展积累了宝贵的经验
    中国航天事业47年的实践中,形成了一套较为完善的、行之有效的规章制度和标准。但载人航天工程是全新的,开创性的工程,要求更高的质量、更高的可靠性和安全性,所以原有的标准和规范已不能完全覆盖这些要求。在载人航天工程实践中,积累了丰富的经验,随着载人航天工程的进展及时总结和加以提炼,建立和形成一整套具有自主知识产权的载人航天标准和规范,这是载人航天工程研制的重要成果,也是对航天事业发展的重要贡献。

    二、发展载人航天的机遇与挑战
    2000年11月我国政府发表《中国的航天》白皮书,向国内外介绍了我国航天事业近期和远期的发展目标,其中有关载人航天工程的目标包括:近期(今后十年或稍后一个时期)发展目标:实现载人航天飞行,建立初步配套的载人航天工程研制试验体系;发展空间科学、开展深空探测。远期(今后二十年或稍后一个时期)发展目标:建立中国的载人航天体系。
    21世纪,中国载人航天技术迎来了蓬勃发展的新时期,也是一个重要的战略机遇期。载人首飞,实现了中华民族千年的飞天梦想,是一个具有历史里程碑意义的时刻。
    新世纪航天技术发展已显出世界融合的态势。纵观全球,有60多个国家在从事航天技术的研究。当前,国外载人航天主要向五个方向发展,这对我国来说,既是难得的机遇,又提出了巨大的挑战。
    1、太空旅游
    自2001年4月28日,61岁的美国人蒂托乘俄国联盟TM32号飞往国际空间站成为第一位太空旅游者后,“太空旅游”这个名词成为众人议论的话题。目前,俄、美、日本等许多企业已提出多种低成本、可重复使用的亚轨道飞行器方案并加紧开发。许多冒险家和太空旅游爱好者对此表示出浓厚的兴趣。当前,提高安全性和降低成本是需要解决的两个关键问题。可以预见未来20年内,更多的人会以旅游者的身份进入太空,太空旅游业终将成为一项产业。
    2、国际空间站
    1998年11月开始的国际空间站组装工作目前进展基本顺利,预计2007年建成。建成后的空间站重量达420吨,工作寿命10~15年,最多可接纳6~7名航天员,国际空间站有6个试验舱可提供40个研究机柜和110kw的电能,运输补给由俄罗斯的联盟TM载人飞船、进步号货船、美国的航天飞机和欧空局研制的自动转移货船(ATV)承担。国际空间站研究领域包括:微重力加工,生命科学,空间科学,地球科学及开展工程技术试验和商业产品开发。
    3、天基航天
    地球同步轨道具有的独特性质决定了利用该类轨道的卫星对地球人类服务将提供最有效的应用,充分利用轨道位置资源的途径是研制大型卫星。而在地面上研制这样超大型高精度可展开的天线技术难度极大,成本也非常高。将大型空间站发展成为空间航天基地,在空间组装大型卫星,然后使用轨道机动飞行器将卫星送至地球同步轨道。按这种思路,直径5km太阳能发电阵为核心的空间电站,也将容易实现了。利用空间航天基地还可对卫星进行维护、维修,保证其长期稳定运行。实现天基航天的关键是低成本的运载火箭和可重复使用的运输系统,目前正在研制开发的空天飞机在突破关键技术后,将会对天基航天技术发展提供有力保障。
    4、月球基地
    由于月球是距离地球最近的一个天体,月球环境具有引力小、真空、无菌、磁场小、温差大、昼夜交替周期长、在地球视线内等特点,加上月球地质条件特殊、具备地球原材料资源,整个月球犹如一个巨大的稳定平台,适合于开展科学研究和对天体观测。以上特殊的环境和条件,使得建造月球基地变得很有吸引力,因此月球基地有可以成为第一个人类在地球外星体上建立的活动场所。
    自70年代初美国阿波罗登月计划后,人类登月活动一度停止。近十年来,重返月球的呼声增高,月球计划成为许多国家航天发展的重要目标,预计在未来的20年内,人类将重返月球。利用空间航天基地,进行地月轨道运输船的组装维护,最终建成月球基地。
    5、载人火星登陆
    载人火星登陆将是21世纪人类探险精神的最显著象征。自60年代开始人类就开始载人火星飞行的研究工作,由于火星远离地球,采用最先进的推进技术飞往火星也需要170天以上,而且地球上每隔26个月才有一次发射窗口,从火星上返回地球则需要登上火星450天才能有一次发射窗口,因此往返火星一次需2年零3个月的时间。
    火星登陆时间长,飞往火星的航天员空间飞行的2年时间内所需的食品、水、空气以及在火星生活和工作所需的设施、设备等就达数百吨,另外从火星轨道返回地球的飞船也需提前送到环绕火星轨道上,因此,飞行方案的选取,高性能可靠性送输器的开发以及长期飞行对航天员的影响、疾病防治和保健等众多的技术难题需要解决。
    目前美国和俄罗斯等国家已达成联合进行火星探测的协议,并制定了载人火星飞行计划,目标是30年左右实现载人火星登陆。
    纵览全局,载人航天受到了世界各主要国家政府的高度重视,不惜拆巨资以不同的方式来发展;其次,载人航天国际合作的深度和广度日益加深;三是大量发展空间应用技术,为材料、生命、空间科学等方面的研究提供舞台。可以预见,随着载人航天技术的发展,人类利用太空资源的能力将会不断增强,人类将通过对太空这一新的领域的探索和开发而实现飞跃式发展。
    发展载人航天,建立空间站,是世界各大国航天领域的一个重要内容,世界各大国发展它的目的是着眼于国防领域中的潜在应用,以及人类开拓天疆的长远规划。中国要保持和巩固世界上有重要影响的大国地位,加入到这场人类迈出摇篮、飞向宇宙太空的行动中去,就要保持载人航天的可持续发展,确立中国在载人航天技术上应有的地位。

    三、中国载人航天发展的前景与展望
    早在1992年中央批准载人航天工程时,就高瞻远瞩的明确了我国载人航天的发展蓝图,提出了我国发展载人航天分三步走的战略规划,为我国载人航天的发展指明了前进的方向。我国将按照即定的计划,在载人飞船工程的基础上,发展空间实验室工程,在这个高技术领域中占有一席之地。
    在完成载人飞行后,将进入载人航天第二步,即空间实验室工程,通过突破飞船在轨交会对接技术和航天员太空行走技术,从而完全掌握载人航天的基本技术;通过研制发射载人飞船和空间试验室,扩充现有的工程大系统,进一步了解和掌握航天员在空间居住、研究、试验等相关的技术,扩大空间应用的规模,同时探索和研究天基服务新途径;通过研制更经济可靠的运输工具,研制和发射空间站,建立我国的近地轨道天基服务基础设施,将各种轨道的应用卫星与空间站进行集成,最大限度地发挥其效益,为向深空探索奠定技术基础并提供运行平台。
    在新的世纪里,世界政治、经济、科技和军事等各方面都在发生深刻的变化。科学技术发展日新月异,知识经济悄然兴起,载人航天活动方兴未哀。困难和希望同在,挑战和机遇并存,新一代航天人将抓住机遇,迎接挑战,承担起历史赋予我们的重任,全面开展以研制空间实验室及其新型运载火箭,突破出舱活动和交会对接技术为重点的载人航天第二步任务,促进中国载人航天事业的可持续发展,为全面建设小康社会和中华民族的伟大复兴再立新功!

来源:人民网
(责任编辑:王京)
“神舟”五号发射成功

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