航天三大技術難題

1、載人航天是集國家政治、軍事、科技實力為一體的高難度系統(tǒng)工程。要真正 把人送入太空乃至使人長時期在太空生活，必須要突破三大技術難題。第一個難題是，研制出推力足夠大，可靠性極端好的運載工具。前蘇聯(lián)發(fā) 射東方號、上升號、聯(lián)盟號等載人飛船的運載火箭都是運載能力5噸以上，而且 在發(fā)射中極少發(fā)生事故的優(yōu)秀運載工具。為了確保發(fā)射時萬無一失，運載火箭及 飛船的關鍵部件必須是雙備份或三備份，火箭、飛船在上天前，必須經(jīng)過一系列 極嚴格的地面測試和模擬飛行，直到?jīng)]有一絲隱患才能放行上天。據(jù)記載，蘇/ 俄近百次發(fā)射載人飛船，運載火箭出現(xiàn)問題宇航員使用逃逸塔救生設備的僅1 次。美國航天飛機的近百次飛行，也只有挑戰(zhàn)者號爆

2、炸一次災難性事故。難怪有 專家說，由于對可靠性的重視，實際上，與航海、航空及陸上各種交通運輸工具 比較，航天器的活動有著最好的安全記錄。第二個難題是，獲得空間環(huán)境對人體影響的足夠信息，了解人體所能承受 的極限條件并找到防護措施?？臻g環(huán)境與陸地環(huán)境有著天壤之別。太空中高度 真空，沒有氧氣沒有水，如果沒有任何保護，人體暴露在這樣的環(huán)境里，不消一 分鐘，就會由于身體內(nèi)外的巨大壓差而爆炸，體液會迅速沸騰汽化。太空中溫差 極大，由于沒有空氣對流，航天器朝陽面溫度可達iooc以上，而背陰面則會 在一1 0 0C以下，在遠離地球的深空中，溫度則達到人體根本無法耐受的一2 7 3C。太空中還充滿了有害的宇宙輻

3、射。另外太空失重環(huán)境，特別是飛船上升、 返回階段的加速度和減速度會使人體發(fā)生平衡功能紊亂、體內(nèi)組織位移、肌肉萎 縮、骨質(zhì)脫鈣等病變。要在這種環(huán)境里保證人的生存，就必須研制出密封的防 輻射飛船，飛船中要配備能供人正常生活的空氣、水、溫度等基本生命保障條件。 同時還要為宇航員裝備上宇航服，一旦宇航員要走出飛船座艙到太空中工作，所 有的生命保障系統(tǒng)便全由宇航服提供。在近四十年的載人航天實踐中，蘇/俄 研制出了東方號、上升號、聯(lián)盟號三代載人飛船，美國也成功使用了水星號、雙 子星座號和阿波羅號三代載人飛船以及航天飛機。第三個難題是，可靠的救生技術及安全返回技術。載人航天與不載人航天 最大的區(qū)別就在于救生

4、技術的應用和安全返回的絕對可靠。載人航天的救生裝 置有彈射座椅、逃逸塔、分離座艙和載人機動裝置等。它們在飛行的不同高度發(fā) 揮各自的作用。一般來說，飛行高度在10公里左右時，宇航員可以采用彈射 座椅的方式彈出發(fā)生危險的航天器，跳傘救生。也可以啟動逃逸塔，讓逃逸塔拉 著飛船甩掉出毛病的火箭另行降落救生。如果火箭高空發(fā)生問題，宇航員跳傘不 行了，逃逸塔已按飛行程序拋掉了，則只有采取分離飛船座艙的辦法，讓飛船座 艙自己返回救生。飛船入軌后，一旦自身遭到損壞或宇航員生病，需營救時，那 么只有暫時采用船上救生裝置等待地面發(fā)射飛船救生的辦法。飛船的安全返回 也不容易，它需要啟動反推火箭減速、調(diào)姿、進入返回軌

5、道等技術，還要闖過三 道“鬼門關”：一是過載關，飛船高速進入稠密大氣層時會產(chǎn)生巨大的沖擊過載， 就像飛機撞山一般；二是火焰關，飛船返回與空氣的劇烈摩擦會產(chǎn)生幾千度的高 溫，沒有防護，鋼筋鐵骨也會化為灰燼；三是撞擊關，飛船降落盡管有降落傘， 但它的降落速度仍達每秒14米，不采取措施，就是壯漢也會被摔死。此外，落 點的精度也是大問題，前蘇聯(lián)的一艘飛船返回時出現(xiàn)落點偏差，結果營救人員找 不到宇航員，而宇航員卻被困在冰天雪地的森林里差點凍死。19 6 1年4月 12日，身著90公斤重的太空服，原蘇聯(lián)首位宇航員尤里阿列克謝耶維 奇加加林Yury Alekseyevich Gagarin乘坐重達4.7 5

6、噸的東方”號宇宙 飛船進入太空，成為世界上第一個進入宇宙空間和從宇宙中看到地球全貌的人。 加加林1 9 3 4年3月9日出生于原蘇聯(lián)斯摩棱斯克州格扎茨克區(qū)的一個農(nóng)民 家庭。19 5 1年，他以優(yōu)異成績畢業(yè)于柳別爾齊職業(yè)中學，成為受訓冶金工人 并繼續(xù)在薩拉托夫工業(yè)技術學校學習，業(yè)余時間學習飛行。1 9 5 5年以優(yōu)異成 績從工業(yè)技術學校畢業(yè)后，開始在奧倫堡航空軍事學校學習飛行，1 9 5 7年參 加原蘇聯(lián)軍隊，并成為原蘇聯(lián)北方艦隊航空軍團的一名殲擊機飛行員。195 9年10月，原蘇聯(lián)首位宇航員的選拔工作在全國展開。加加林從3 4 0 0多名 3 5歲以下的空軍飛行員中脫穎而出，成為2 0名入選者

7、中的一員，并于19 6 0年3月開始在原蘇聯(lián)宇航員訓練中心接受培訓。在訓練中，加加林憑借其堅定 的信念、優(yōu)秀的體質(zhì)、樂觀主義精神和過人的機智成為原蘇聯(lián)第一名宇航員。“東方”號宇宙飛船于1961年4月12日莫斯科時間上午9時零7分發(fā)射， 在最大高度為3 0 1公里的軌道上繞地球一周，歷時1小時4 8分鐘，于上午1 0時55分降落在原蘇聯(lián)境內(nèi)。這次飛行之后，世界各國報紙立即對此進行了 報道，使加加林的名字在全球家喻戶曉。加加林也因此榮獲列寧勛章并被授予“蘇聯(lián)英雄”和“蘇聯(lián)宇航員”稱號。在這次歷史性的飛行之后，加加林曾多次 出國，訪問過2 7個國家，22個城市授予他榮譽市民稱號。首次太空飛行之 后，

8、加加林積極參加訓練其他宇航員的工作，19 6 1年5月成為宇航員隊長， 1 9 6 3年12月榮升為宇航員訓練中心副主任。在訓練其他宇航員的同時，他 自己并沒有放棄訓練，夢想著能夠再次進入太空。1 9 6 7年4月，他完成了 “聯(lián) 盟”號飛船首次飛行的培訓準備工作，成為宇航員科馬羅夫的替補。他在進行宇 航訓練之余，并未放棄駕駛殲擊機，還專門進入茹科夫斯基航空軍事學院繼續(xù)學 習飛行，并于1 9 6 8年畢業(yè)。1968年3月27日，他和飛行教練員謝廖 金在一次例行訓練飛行中，因一架雙座噴氣式飛機墜毀而罹難。加加林死后，其 骨灰被安葬在克里姆林宮墻壁龕里，他的故鄉(xiāng)格扎茨克被命名為加加林城，他訓 練所

9、在的宇航員訓練中心也以他的名字命名。為紀念加加林首次進入太空的壯 舉，俄羅斯把每年的4月12日定為宇航節(jié)，在這一天舉行隆重的紀念活動，緬 懷這位英雄人物。阿波羅載人登月工程是美國國家航空和航天局于20世紀60 年代至70年代初組織實施的載人登月工程，或稱“阿波羅”計劃。它是世界航 天史上具有劃時代意義的一項成就。工程開始于1961年5月，至1972年12月 第6次登月成功結束，歷時約11年，耗資255億美元。在工程高峰時期，參加 工程的有2萬家企業(yè)、200多所大學和80多個科研機構，總人數(shù)超過30萬人。 阿波羅計劃采用月球軌道交會法，用強大的土星V號運載火箭把50噸重的航天 器送入月球軌道。航

10、天器本身裝有較小的火箭發(fā)動機，當它接近月球時，能使航 天器減速進入繞月軌道。而且，航天器的一部分裝有火箭發(fā)動機的登月艙能 脫離航天器，載著航天員登上月球，并返回繞月軌道與阿波羅航天器結合。第一 次載人阿波羅飛行，由于發(fā)生了悲慘的事故而推遲，因為在一次發(fā)射演習時，航 天器突然著火，3名航天員死亡。在幾次不載人的地球軌道飛行之后，于1968 年10月11日阿波羅7號載著3名航天員繞地球飛行了 163圈。阿波羅8號邁 出了載人月球探測的第一步，它從繞地球軌道進入繞月球軌道，在完成繞月飛行 后安全返回地球。阿波羅9號在繞地球軌道上進行了長時間的飛行，對登月艙進 行檢驗。阿波羅10號則飛入繞月球軌道，然

11、后登月艙下降到離月面15公里以內(nèi)， 以檢驗其性能。1969年7月阿波羅11號在月球著陸，使逐步推進的阿波羅登月 計劃達到高潮，N 阿姆斯特朗成為人類第一次踏上月球的航天員。1970年4月 發(fā)射的阿波羅13號，因氧氣瓶爆炸發(fā)生事故，但仍然安全地回到了地球。其余 的阿波羅飛行對月面進行了廣泛的考察，搜集了大量的月球巖石標本，并把許多 儀器安裝在月球上進行科學研究，如太陽風實驗和月震測量等。阿波羅計劃的最 后一次飛行阿波羅17號是在1972年12月進行的。2003年10月15日， 一個令所有中華兒女驕傲的日子。上午9時整，我國自行研制的“神舟”五號載 人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，載著中國航天第

12、一人楊利偉進入預定軌 道，就在那一刻，浩瀚太空迎來了第一位中國人！中國航天第一人楊利偉從此， 太空俱樂部將寫下中國人的名字，中國繼前蘇聯(lián)、美國之后，成為太空俱樂部的 第三位成員，楊利偉也成為舉國景仰的民族英雄。那么，太空俱樂部中進入太空 并進行地球軌道飛行的前兩位“第一”都是誰呢？他們和楊利偉一樣，都是自己 祖國的民族英雄，他們是前蘇聯(lián)的尤里加加林和美國的約翰格倫。年齡 楊利偉1965年6月出生，今年38歲；格倫出生于1921年7月18日，當年“飛 天”已年逾不惑（41歲），1998年他以77歲高齡結束參議員生涯之際，又重溫 舊夢再一次登上了 “發(fā)現(xiàn)號”航天飛機，成為進入太空年齡最大的人；加加

13、林 出生于1934年3月，1961年完成人類第一次太空創(chuàng)舉時年僅27歲，只可惜他 34歲就在一次飛行訓練中以身殉職了。第一個太空人加加林身高體重楊利 偉身高1.68米，體重約65公斤；加加林身高不到1.75米，體重約70公斤；教 育程度楊利偉大學文化，畢業(yè)于空軍第八飛行學院。格倫大學文化，畢業(yè)于馬 斯金海姆學院。在三位“第一飛人”中，格倫的“副業(yè)”最多，1964年退役后， 他進入皇冠可樂公司并步入政界，先后于1974年、1980年和1986年當選家鄉(xiāng) 俄亥俄州的參議員。如今八旬的他還在俄亥俄州立大學以及位于他家鄉(xiāng)俄亥俄州 新康科德城的母校馬斯金姆格學院授課。加加林，技工學校畢業(yè)，成為太空第 一

14、人后，又進入茹克夫斯基航空工程學院學習，并出色地答辯了畢業(yè)設計，學院 還推薦他到高等軍事學院研究生院當函授生。太空第一語楊利偉：“感覺良 好?！备駛悾骸暗厍蛞榱悖腋杏X良好?！备駛?7歲再次進入太空時也是 用這句話來表達自己的喜悅心情，只字未差。加加林：“我飛啦！” 壯舉時 刻 楊利偉：2003年10月15日上午9時整，預計將于16日晨6時左右返回地 面。格倫：1962年2月20日凌晨，在太空旅行4小時55分鐘。加加林：1961 年4月12日上午9時07分，在太空待了 108分鐘后安全返回地面。飛人座 駕 楊利偉：“神舟”五號 格倫：“水星6號”加加林：“東方1號” 飛 人聲音楊利偉：“總

15、指揮同志，我奉命執(zhí)行中國首次載人航天飛行任務，準備 完畢，待命出征，請指示。中國人民解放軍航天員大隊航天員楊利偉?！备駛?“我認為怎么活，比活多久更重要?！备駛悾好看螆?zhí)行危險飛行任務時，格倫 都會在與妻子告別時遞給她一包口香糖，并充滿柔情地說：“嚼嚼口香糖吧?！?加加林：“當我乘坐太空船在地球軌道上運行時，我為地球的美麗而驚奇。地球 上的人們，讓我們保護并增加她的美麗，而不是去破壞她！”加加林：1961年， 他執(zhí)行任務之前，親人們都一無所知。有一段經(jīng)典的對話：加加林：“媽媽，我 要出差去?！蹦赣H問：“兒子，遠嗎？”“是啊，遠，媽媽?！薄澳怯卸噙h？”“這 個嘛，遠極啦?！?經(jīng)典鏡頭：楊利偉：進入

16、“神舟”五號前的堅毅目光 格 倫：精神矍鑠的最年長太空人加加林：迷人微笑英雄的親人楊利偉：1990 年與張玉梅結婚，育有一子。格倫：1943年與安妮結婚，育有一女一子。加 加林：1957年迎娶瓦蓮京娜，育有2個女孩。加加林遇難時，妻子33歲，兩個 孩子大的9歲，小的7歲。英雄性格楊利偉、格倫和加加林之所以能代表各 自的祖國人民飛向太空，除了擁有優(yōu)秀的身體素質(zhì)外，更重要的原因是他們皆具 備航天員的優(yōu)秀性格特征：堅定的愛國精神、對飛行成功的堅定信念、樂觀主義 精神、天生的勇敢、善于分析的頭腦、隨機應變的能力、沉著鎮(zhèn)靜的態(tài)度、純樸 謙遜的作風等等，而這些性格光芒，就是英雄本色。載人航天大大擴展了人類

17、 的活動范圍，是進一步大規(guī)模開發(fā)、利用空間資源的重要手段，對國家的政治、 經(jīng)濟和科技等方面的發(fā)展都有重要的戰(zhàn)略意義。原蘇聯(lián)宇航員加加林1961 年首次進入太空，美國“阿波羅”飛船1 9 6 9年成功登月，這兩個轟動世界的 壯舉發(fā)掘和吸引了數(shù)以十萬計的精英人才，促進了天文學、高能物理、材料學、 自動控制、信息、制造工藝學等科學技術門類的發(fā)展，催生了航天器結構力學、 航天動力學、空間電子學、航天醫(yī)學等新學科，形成了大批高科技工業(yè)群體，豐 富了人類對近地空間和月球的認識，產(chǎn)生了顯著的社會和經(jīng)濟效益。航天飛機、 空間站的出現(xiàn)，使人類得以利用微重力、超低溫、強太陽輻射、真空等太空中的 獨特條件開展多項研

18、究。在空間站內(nèi)，宇航員已制作出了雜質(zhì)少、表面缺陷小、 質(zhì)地精良的半導體、金屬材料、玻璃、陶瓷和光學元件；在生物材料加工方面， 已可以在空間生產(chǎn)抗血栓制劑尿激酶、純度比地面高10 0倍的抗流感制劑 和抗病毒干擾素、可治療糖尿病的胰腺。一細胞和用于治療燒傷的表皮生長素 等3 0多種質(zhì)量、療效較高的藥物，航天員還可設法使蛋白質(zhì)分子按預定的立體 結構排列起來，形成純度比地面高10倍、性能超群的蛋白質(zhì)品體，促進新藥開 發(fā)、疾病研究和防治；載人航天器搭載的農(nóng)作物種子在宇宙射線的作用下，其遺 傳基因會發(fā)生變化，有可能誕生高產(chǎn)、營養(yǎng)成分增加或抗病毒的作物新品種。由 于載人航天器相對于地球位置高遠，因此航天員可以全面探測與地面生活密切相 關的地球磁場、大氣臭氧層和電離層，尋找石油、礦藏和地下水源，觀察農(nóng)作物 的長勢、森林火災和積雪覆蓋面的變化，嘗試預報地震等難以預料的自然災害。 載人航天技術的發(fā)展還催生了一系列民用產(chǎn)品，比如載人航天中采用的機器人能 夠在地面協(xié)助醫(yī)生做手術，利用雙向遙測技術能制造出可被監(jiān)測、調(diào)控的心臟起 搏器，航天飛機上使用的水處理系統(tǒng)已開始在部