神舟二号研制与飞行
2000年11月8日,中国西北部的天气已经异常寒冷。这时,一架大型运输机缓缓降落在酒泉卫星发射中心机场。随着机舱打开,舷梯放下,中国“神舟”飞船总设计师戚发轫从货运飞机机舱中走出来。戚发轫刚毅的脸上,有些掩不住的憔悴。
同机而来的是中国的“神舟二号”飞船,这是中国第一次实现整船空运。在机场上,停着10多辆军用卡车、20多辆编号的轿车,它们整齐地排成一排,静静地等候着与中国的“神舟二号”飞船见面。
从飞机场通往火箭发射基地的路边,已经布满了全副武装的中国人民解放军战士。负责运送飞船的,都是些训练有素的官兵,他们麻利地使用各种先进的工具,将飞船的推进舱、返回舱和轨道舱小心翼翼地从飞机上卸下来。
为了实现安全运输,“神舟二号”的3个舱段都用特殊金属壳包裹起来。在把飞船所有的部分都安全放到车上后,车辆开始缓缓启程。经过大约一个多小时的车程,飞船的3个舱段被安全运到了发射基地的测试厂房。
“神舟二号”被安全送到中国发射基地,标志着中国的飞船再次进入检测发射阶段。飞船在这里需要经过全方位的检测、试验,从而为最后的发射做准备。
“神舟二号”飞船凝聚了中国飞船总设计师戚发轫的许多心血,为了造好这艘飞船,戚发轫承受了比造其他飞船更多的磨砺。
当时,由于“神舟二号”飞船需要做的工作实在太多,导致飞船进入发射场的时间推迟了,测试工作又不能赶进度,所以,“神舟二号”飞船的发射时间也要往后推迟。
地处中国西北的酒泉卫星发射基地的气温也在不断下降,如果不在前期工作中尽可能多地抢出一些时间,冬季低温下发射会给各系统带来很多问题。
这时,“神舟”飞船副总设计师张柏楠提出,航天器空中运输是国际上早已采用的先进运输办法。“神舟一号”飞船是火车运输,到了发射场,各种总装、测试都得重来,会浪费好多时间和功夫。如果采取空运的办法,就不用将飞船大卸八块,飞船可以在测试完后整船运送到发射基地,既可以大大缩短发射场的测试流程,节省出时间,还可以在北京测试得更细致、更充分一些。
张柏楠的这种想法一提出来,就获得了戚发轫的赞成和载人航天工程指挥部的同意。
2000年11月8日,中国“神舟二号”飞船整机乘坐一架大型运输机降落在酒泉卫星发射中心机场。中国“神舟二号”飞船的检测发射工作开始了。
飞船经过吊装,与火箭对接,与发射架整合,给火箭注入燃料等一系列紧张有序的工作后,航天城等来了一个不眠之夜。
1月10日凌晨,天地还是一片漆黑,全国人民大都还在酣睡之中,而地处中国西北戈壁滩的酒泉卫星发射中心新型载人航天发射场上却是灯火辉煌。为了将“神舟二号”飞船顺利送上太空,今夜,数以千计的科技人员正紧张地忙碌着。
这时正是数九寒天,寒风凛冽,滴水成冰。站在气温摄氏零下十几度的戈壁滩上,来自首都和上海各大媒体记者们,一个个冻得浑身直打哆嗦。
沉沉的黑幕笼罩着戈壁滩,中国载人航天发射场亮如白昼。高达100多米的飞船发射塔架,环抱着“长征二号F”捆绑式大推力运载火箭,就像一尊巨型礼炮,遥望苍穹上的寒星点点。火箭顶部是“神舟二号”飞船。飞船两侧,两面鲜艳的五星红旗在探照灯的照射下分外夺目。
这一天,中国航天将在这里鸣响新世纪第一声礼炮。为了这辉煌的瞬间,中国航天进行了一年的精心准备。尽管即将升空的“神舟二号”没有航天员,但飞船的技术状态与载人飞船基本一致。飞船顶端的逃逸系统,就是针对载人飞船的要求专门设置的,在发生意外的情况下,它将是航天员生命的“保护神”。
即将升空的“神舟二号”无人飞船上搭载着一批特殊的“乘客”,其中包括中科院的专家此次专程从北京捎来的动物和微生物细胞组织实验样本,像鱼星藻、螺旋藻等各种藻类和灵芝大肠杆菌等菌类都在其中。它们将在随同“神舟二号”遨游太空的同时,接受微重力状态下的空间生命科学实验。
这一系列空间科学试验,是我国首次在自己研制并发射的飞船上进行多学科、大规模和前沿性的空间科学与应用研究。
时至子夜,气温降至零下13度。在“三九”严寒季节发射航天器,这在酒泉卫星发射中心历史上还是第一次。如此恶劣的气候,无论是对工作人员还是发射场设施和船箭产品来说,都是一个严峻的考验!
为确保寒冬季节发射成功,发射场指挥部早就组织各参试单位,专门对产品和载人航天发射场冬季发射适应性进行认真调研,制定了防止人员冻伤和保障设备设施性能处于良好技术状态的措施100多项。经过多次低温运行的全面考核,证明效果良好。
为了确保飞船发射成功,中心还对发射测控全系统进行了多次低温试验,把故障消灭在萌芽中。
火箭推进剂对温度要求极为严格,中心为此专门研制成功了自动升降温系统,保证推进剂的储存和加注合乎规定的温度要求。当时,百米高的塔架上,戴着防寒头盔、穿着“不怕冷”内衣和防冻羊皮袜子的火箭系统工作人员,正紧张地忙碌着。
试验队二岗人员正一丝不苟地填写质量认证表;尽管火箭、飞船都有内循环热系统,上海航天局的技术人员在局长金壮龙的带领下,对飞船做最后的监测。
这是我国首次正样飞船发射试验,与“神舟一号”试验飞船相比,“神舟二号”无人飞船增加了3种主要系统功能,即留轨运行、舱内环境控制和应急救生。
在这次任务中,船上13个分系统均参加飞行试验,凡是与航天员生命环境保障有关的设备基本上都采用了真实件。运载飞船的火箭在技术上作了重大改进。所以,工作人员都格外小心谨慎。
灯火通明的测发指挥大厅,云集着数百名火箭、飞船和测发控制系统工作人员。中心0号指挥员郭保新镇定自若,准确地下达着一个个口令。
坐在他右侧的发射场总师徐克俊,虽身经百战,仍不敢丝毫掉以轻心,只见他眉头紧锁,布满血丝的锐利双目紧紧地盯着屏幕前的一排排参数,唯恐漏掉一个疑点。发射前,他和发射场副指挥长张建启组织排除了飞船和火箭系统几个影响发射成败的故障。
这座大厅采用的现代化指挥监控系统,是酒泉卫星发射中心自行研制的,代表了国内航天发射场的最高水平。大厅前的6块大小不一的屏幕上,清晰地显示着火箭、飞船各系统参数和气象参数。
火箭研究院、飞船研究院、中科院等各系统总指挥、总师坐镇大厅,一个个全神贯注,随时准备提供最佳决策和应急措施。有谁知道,为了将飞船送上太空,多少科研人员饱尝夫妻不能团聚之苦,亲人病重甚至去世都未能相见之憾,还有那身怀六甲的女科研人员一直坚守岗位,有的女干部未休完产假便上了一线……
离发射还有40分钟,塔上第八层固定平台操作阀箱前,21岁的秦国兵在分队长的指挥下,将塔架控制开关向右旋转到位,接着按下启动泵。
环抱着飞船的第三组平台开始动作,旋转,调速,平台转了180度,乳白色的船箭组合体完全展露眼前,飞船上的五星红旗图案格外醒目耀眼。远望去,夜幕笼罩下的发射塔,在百余盏聚光灯的照耀下,仿佛一座玲珑剔透的水晶宫。这是一座功勋发射塔,1999年11月20日6时30分,“神舟一号”飞船就是从她的怀抱里发射升空的。
30分钟准备!
伴随着0号指挥员郭保新清晰的口令,一颗绿色信号弹划破了黑暗寂静的夜空。
所有专家、指挥员以及工作人员的心都不由得猛地为之一紧。这时,发射中心分布各点号的28台光测、遥测、雷测和安控设备一齐对准了发射架方向。离最后的时刻越来越近了,火箭部分系统加电、故检转电,飞船系统转电,封闭所有舱门!
一时间,汽车发动的马达声汇成一股节奏明快的进行曲,警车、救护车呼啸,塔上人员迅速撤离现场。
火箭发控台发出了5分钟信号,控制系统开始执行自动点火程序,于是,箭发动机舵机启动,瞄准窗迅速关闭。
3分钟准备!
<p>1分钟准备!</p>
</blockquote>
这时,控制系统转电,脱插脱落,塔架摆杆已彻底摆开,可谓箭在弦上,千钧一发。
发射时刻就要来临,发射场上一片寂静,空气仿佛已经凝固,人们只能听见自己的心跳声,这个冬天的凌晨不再寒冷,许多人甚至还在出汗。
10、9、8、7、6……
随着读数越来越小,所有的参试和参观人员几乎屏住了呼吸,心都提到了嗓子眼上。
点火!起飞!
寂静的夜空里,0号指挥员的声音异常清晰,传得也格外遥远。他的口令刚落,发射场上立刻响起一阵惊天雷鸣。霎时间,大地震颤,烈火喷射,火箭腾空而起,箭船直上云天。
这时,时针正好指向北京时间1月10日1时整,真是分毫不差。
腾飞!腾飞!加速腾飞!一束炫目的金色火光划破墨蓝色的天幕,银屑不断撒向大漠。12秒后,箭体转弯,向东南方向飞去,最后变成一颗闪亮的星星,消失在茫茫宇宙。
火箭在飞行。
指挥大厅的大型屏幕上,红色的实际飞行轨迹和绿色的理论飞行轨迹正确地重叠在一起。
雷达跟踪正常,遥测信号正常!
<p>逃逸塔分离!</p>
<p>助推器分离!</p>
<p>一、二级分离!</p>
<p>抛整流罩!</p>
<p>二级关机……</p>
</blockquote>
测量参数表明,火箭飞行一切正常,逃逸塔、4个助推器、一级箭体和整流罩残骸分别坠落在内蒙古自治区阿拉善右旗、阿拉善左旗、鄂托克旗和陕西榆林地区。
583秒,东风中心对青岛遥测设备测量参数实时处理后,报出了“船箭分离”这一令人振奋的喜讯。飞船正确进入预定轨道,开始了遨游太空之旅。
发射中心主任刘明山当场宣布发射取得圆满成功。
顿时,大厅里、观礼台上、旷野里、大路旁响起了潮水般的掌声。一年多的精心准备,60余天的日夜奋战,终于换来这辉煌的一刻。
航天城内外响起了辟辟啪啪经久不息的鞭炮声,人们情不自禁地热烈欢呼跳跃,互相拥抱祝贺,为成功的喜悦激动得热泪盈眶。
这次“长征二号F”型火箭的发射,是长征系列运载火箭第六十五次飞行,也是继1966年10月以来中国航天发射连续第二十三次获得成功。
然而,火箭虽然顺利完成了自己的任务,但“神舟二号”飞船的任务差不多才算刚刚开始,飞船指挥人员全部神情紧张地盯着“神舟二号”在空中的运行情况。
这时,飞船进入距地球表面高度近地点为200公里、远地点为340公里的椭圆轨道。按照预定计划,这时要进行变轨,将飞船调整到距地球表面340公里高的圆轨道上。变轨能否成功,将影响飞船在轨飞行和准确返回预定着陆区。
地处北京燕山脚下的北京航天指挥控制中心,又一次充满了紧张的战斗气氛。中心的大型计算机按照科技人员的指令,高效地对各种数据进行综合处理,迅速生成了飞船变轨的实施步骤。
在飞船飞行至远地点高度时,中心调度指挥员下达了变轨的指令。由于采用了世界上最先进的透明传输测控技术,指令通过相关测控站点的测控设备直接传给飞船,前后只用了两秒钟。
接到指令后,飞船上的发动机一次点火成功,在发动机的推力作用下,飞船的近地点高度由200公里抬高到了340公里,成功地进入了圆轨道。
12日20时,西安卫星测控中心轨道维持再过20多分钟,正在太空飞行的“神舟二号”飞船,将要在北京航天指挥控制中心的统一指挥和调度下,由陆海基航天测控网实施首次轨道维持。
“神舟二号”飞船自从变轨后,又以圆轨道在太空中绕地球飞行了31圈,轨道高度在飞行中逐渐出现衰减。轨道维持,就是通过控制飞船上发动机的点火时间和推力,使飞船始终保持在正确的轨道上飞行。在“神舟二号”飞船飞行全过程中,要进行多次轨道维持。西安卫星测控中心首次启用了最新研制建成的测控网网络管理系统,实现了测控资源的优化配置和测控设备的远程监控,大大提高了测控网的可靠性和有效性。
控制飞船飞行轨道,需要精确的轨道计算。地面发送的轨道控制数据差之毫厘,对在太空中飞行的飞船来说,调整后的轨道便有可能相差几十甚至上百公里。测控人员深知肩上的责任重大。
20时24分,进行轨道保持的控制数据指令向飞船发出。
数据注入成功!
北京指挥控制中心调度指挥员的报告。现场每个人都兴奋不已。
不久,从飞船上传回的数据表明,飞船已按照指令成功进行了轨道调整。
飞船继续在预定的轨道上飞行。尽管还要进行轨道维持,但航天测控人员有十足的信心,等待着飞船返回。
16日18时,南大西洋阳光普照,暑气蒸腾。“远望三号”远洋航天测量船静静地等候着“神舟二号”飞船的出现。
在这次飞船飞行试验中,“远望一号”、“远望二号”、“远望三号”、“远望四号”航天测量船,分赴太平洋、大西洋、印度洋布阵,执行海上测控任务。连续多日测量跟踪,测控人员尽管非常疲乏,但始终斗志昂扬。
18时33分,按预定计划,飞船将飞临“远望三号”上空。
发现目标!
随着操作人员的清晰报告,船载雷达天线稳稳地跟上了刚从海平面出现的“神舟二号”飞船。
与此同时,船载其他各测量通信设备也按预定方案,准确及时地捕获跟踪目标,获取飞船各种有效数据。
一道道数据链和遥控指令,连续不断地从“远望三号”发送到“神舟二号”飞船上。
一次调姿!
飞船飞行姿态开始调整。
轨道舱与返回舱分离!
微光电视上原来显示飞船的那个亮点,瞬时变成了两个。
分离成功!
人们惊喜地欢叫起来。
二次调姿!
<p>制动开始!</p>
<p>制动结束!</p>
</blockquote>
伴随着各项指令的继续下达,只见显示屏上的一个亮点,正在向下方运动。这就是分离后的飞船返回舱,它已从飞行姿态转为返回姿态。
16日19时,内蒙古中部地区飞船返回虽然刚进入夜晚,但夜幕已将大草原罩得严严实实,严寒仿佛把天地间的一切都冻成了坚冰。整个飞船着陆场一片寂静,各种跟踪测量设备翘首以待,时刻准备捕获目标。4架直升机和6辆搜索车已进入指定位置,待命出发。
飞船进入黑障区!
前方测量站报告。这表明飞船已进入距地面80公里的大气层。返回舱表面与大气层剧烈磨擦,产生等离子层,形成电磁屏蔽,致使地面与飞船失去联系。
回收一号发现目标!
着陆场前置雷达站的报告打破了现场的沉默,有关飞船的各种信息源源不断传来。返回舱在内蒙古中部草原四子王旗成功着陆后,向外发送信号。
直升机起飞!
指挥员一声令下,4架早已整装待发的直升机腾空而起,迅速向飞船着陆点飞去。在陆军航空兵部队的配合下,飞船返回舱实现了及时回收。
我国第一艘无人飞船“神舟二号”遨游太空7昼夜,终于胜利地返回了祖国母亲的怀抱。我国载人航天工程第二次飞行试验获得圆满成功。
听到这个消息,一直为中国“神舟二号”飞船努力工作的人们也欢呼起来。至此,飞船按预定计划,在太空飞行了6天零18小时,绕地108圈。
围绕着飞船的测控和回收,我国航天测控人员决战太空,展开了紧张的工作,这是中国航天献给祖国母亲新世纪的一份厚礼。
“神舟二号”是我国第一艘正样无人飞船,飞船由轨道舱、返回舱和推进舱三个舱段组成。与“神舟一号”试验飞船相比,“神舟二号”飞船的系统结构有了新的扩展,技术性能有了新的提高,飞船技术状态与载人飞船基本一致。
通过“神舟二号”,我国首次在飞船上进行了微重力环境下空间生命科学、空间材料、空间天文和物理等领域的实验,其中包括半导体光电子材料、氧化物晶体、金属合金等多种材料的晶体生长,蛋白质和其他生物大分子的空间晶体生长,植物、动物、水生生物、微生物及离体细胞和细胞组织的空间环境效应实验等。
飞船在轨运行期间,各种试验仪器设备性能稳定,工作正常,取得了大量宝贵的飞行试验数据。
有关专家称,此次航天飞船发射,是中国载人航天工程的第二次飞行试验,标志着中国载人航天事业取得了新的进展,向实现载人航天飞行迈出了可喜的一步。
同时,利用飞船有效载荷开展的一系列空间科学试验,是我国首次在自己研制并发射的飞船上进行多学科、大规模和前沿性的空间科学与应用研究。
这标志着我国空间科学研究和空间资源的开发进入了新的发展阶段。