漫步太空


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“太空公民”的浪漫生活

首次载人航天飞行任务过后,人们对载人航天的热情并没有因为时间的流逝而有丝毫减少。中国人对辉煌成就感到自豪的同时,对未来的载人航天任务寄予了新的期待。

神舟五号的成功实现了“三步走”战略的第一步:突破和掌握了载人飞船的天地往返技术。紧接着第二步的目标是:突破和掌握太空出舱和空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。

还是在2003年9月备战神舟五号任务期间,温家宝总理主持召开了一次中央专委会议,专门研究载人航天工程的后续发展问题。专委成员都认为,按照中央批准的“三步走”战略决策,在完成第一步任务之后,实施工程第二步是必要的。第二步的重点,将放在航天器的交会对接和航天员空间活动等技术的突破上。

按照这次会议的部署,从2003年开始,总装备部组织进行了载人航天工程第二步任务的深入论证,提出了第二步第一阶段的任务目标。这一阶段的主要目标是:第一,实施航天员出舱活动,突破气闸舱、舱外航天服等关键技术,突破航天员空间出舱活动基本技术;第二,实施航天器空间交会对接,突破和掌握航天器交会对接技术;第三,开展有效的空间应用、空间科学与技术试验;第四,为载人航天后续任务技术发展创造基本条件。

2004年9月,中央军委决定,李继耐调任解放军总政治部主任,陈炳德任总装备部部长、载人航天工程总指挥。陈炳德上任时,正值航天战线备战神舟六号任务的关键时期,看到各大系统紧张有序的研制场面,他深有感触地对王永志说:“我以前在军区工作,虽然繁忙,但远没有今天负责载人航天这件事的责任大、影响大啊。”

2004年,国家把当年度的最高科学技术奖颁发给了72岁的王永志。奖励大会上,王永志说:“祖国的需要就是我们前进的方向,只有把自己的事业同祖国、同人民紧密联系在一起才能大有作为。”从1992年载人航天工程启动到神舟五号任务完成的十几年间,工程总指挥换了四任,七大系统的总指挥、总设计师也更换大半。但王永志仍作为工程的技术主帅与年轻的航天人一道向着新的目标冲刺。

2004年12月,中央专委批准启动载人航天工程第二步第一阶段任务。

神舟六号将进行我国的第二次载人航天飞行,担负着三大任务:一是继续突破载人航天的基本技术,主要是多人多天太空飞行的技术;二是继续进行空间科学实验,尤其是首次进行有人参与的空间科学实验;三是继续考核和完善工程各系统的功能和性能。具体地说,可以用多个“第一次”来概括:第一次进行两人多天太空飞行试验,为未来航天员在空间站生活和工作奠定基础;航天员将第一次进入轨道舱,并首次往返轨道舱,进行失重状态下的关闭返回舱门及检漏试验;航天员将第一次在太空完成压力服穿脱试验;第一次吃上热食和复水食品,喝上采自地下1700米的矿泉水;第一次在“太空马桶”解手,在睡袋里睡眠……

这时,发射场系统的原总指挥张建启已接替胡世祥担任了总装备部副部长、载人航天工程副总指挥。张建启说:“神舟六号任务,我只关注三件事。第一,火箭;第二,环控生保技术;第三,航天员。”这三件事正是影响任务成败的关键因素,代表着工程指挥部和全体技术人员的共识。

多人多天太空飞行技术是载人航天必须突破的一项基本技术,无论是航天员出舱活动、空间交会对接,还是建造空间实验室和空间站,都要有多名航天员飞行多天才能完成,这个问题不解决,后面的任务都無法展开。“两总”会议上,王永志详细地解析说:“多人多天太空飞行给我们带来的挑战是多方面的。最大的挑战是飞船的环境控制和生命保障系统的表现。简单地讲,就是保障多名航天员长时间在太空吃喝拉撒睡。这些在地面都很简单,但到了太空就成了棘手的问题。还有就是飞船内部的环境控制,如大气压力、湿度、噪声,尤其是大气湿度。飞船内的有效空间相对地面环境比较狭小,两个密封舱的容积合在一起也只有15立方米,而两名航天员正常生活所产生的湿气却一点不比地面少,如果不采取措施,飞船内的湿气很快就会饱和结露,不仅航天员感到不舒服,飘浮的水珠还可能使飞船的电气系统发生短路或断路。同时对航天员呼出二氧化碳和其他异味也要有处理措施……”

2004年1月一个冬阳普照的冬日,刚刚度过42岁生日的火箭专家刘宇被任命为火箭系统的总指挥。当初参加载人火箭研制时,刘宇还是个腼腆的年轻助理员,后来经过实践磨炼,担任了型号研制的副总指挥。这一天,刘宇接过的第一项任务就是在即将到来的一年间,研制完成用于发射神舟六号飞船的长征二号F火箭。

除了压力之外,还有一个长期困扰在刘宇心里的问题不得不面对。几个月前,杨利伟从太空返回后,曾告诉刘宇和刘竹生,火箭上升到三四十公里的高度抛掉逃逸塔后,出现了比预想要严重得多的箭体振动。长达26秒的强烈振动让他有濒临死亡的感觉。而在此之前,箭体的振动频率被认为是对航天员没有影响的。

杨利伟所描述的其实是一种共振现象。简单地说,就是当一个外力的振动频率与一个物体的固有频率相等时,会使这个物体的振动放大的现象。

第一次世界大战时,一队士兵迈着整齐划一的步伐通过一座大桥,由于行军脚步的频率与大桥自身的振动频率恰好相同,竟然致使一座大桥瞬间坍塌,人落谷底,全军覆没。人体对10赫兹以下的低频振动非常敏感,它会让内脏产生共振。而对飞船上的杨利伟来说,振动叠加在几倍体重的负荷上,自然更是难以忍受甚至是致命的。

这是长征系列运载火箭第一次载人上天,共振情况也是首次发现。从上级领导到普通的研制人员都很关注这个“陌生”的问题。可要准确判断出症结所在绝非易事。

航天科技集团公司副总经理许达哲作为主管领导,和刘宇、刘竹生商量后决定,在研制新的火箭之前,首先要解决旧的问题。许达哲特意把一批有丰富工程经验的老专家、老院士请来,成立联合分析小组,一起对问题进行“会诊”。他们收集了从发射神舟一号到神舟五号时火箭的所有数据,一步步分析查找、一项项加以验证。