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神舟五号和神舟六号飞船均在10月中旬发射,神舟七号飞船为何选择在9月底发射?身穿航天服暴露在太空中会不会对航天员的身体产生危害?太空中的空间碎片会给神七带来致命的冲击吗?航天专家为你一一揭开这些问题的答案。
发射时机
9月底最适合出舱活动
中国科学院空间环境研究预报中心经过5个多月的精确计算与分析,认为9月底太空环境整体良好,地球空间也相对平静,适合开展载人航天活动。
中国载人航天工程副总指挥张建启说,“神七航天员出舱,我们设想的是在阳照面出舱,这样能保证出舱更加安全,同时下传的图像也会更加清晰。我们还希望航天员返回时尽可能是在白天。要同时满足这两个要求,并不容易。经过大量计算,在9月底之前发射、发射时间选择在21时许,能够保证航天员出舱活动在阳照面,同时返回大概是17时40分,天还不太黑。这样,航天员返回更加安全,这也是以人为本的体现。进入10月特别是10月中旬以后,这个时段天就比较黑了,同时发射窗口也很窄,不利于发射和回收。”
太阳活动
11年一轮回 今年是活动低年
如果遇到高能粒子辐射、低磁场等灾害性空间环境事件,航天员的生命安全将受到威胁。
针对神七飞行,中国科学院空间环境研究预报中心主任龚建村介绍说,空间环境受多方面因素影响,其中最主要的自然因素是太阳活动。每隔11年太阳会从活动频繁到相对平静的状态相互转换,在太阳活动频繁的时期,会突然发生空间环境灾害性事件。
龚建村还介绍,现在是太阳活动低年,按照11年一个周期来计算,接下来太阳活动就会上升到高年。这也就意味着未来载人航天的很多任务要面临更恶劣的环境,那个时候空间环境保障任务就会变得更加艰巨。
2008年4月底,预报中心做了第一次预报,此后他们对预报不断修正,临近飞船发射时,预报频率加大到每天一次。
龚建村说:“从神一到神六,每次都是这样做的,因为越接近任务时间,预报结果越准确,所以必须不断修正预报结果。”
太空碎片
遭遇概率在百万分之一以下
浩瀚太空中充斥着难以计数的空间碎片,空间碎片的飞行速度平均每秒10公里,最高达每秒16公里。在这样的速度下,一个1厘米的碎片就可以把拥有各种防护功能的飞船打穿一个洞。航天员的舱外航天服更经不起碰撞。另外,还有一些特殊的空间现象,比如表面放电现象也可能对航天员身体造成危害。
龚建村认为,从目前的预报情况来看,神七在飞行期间遭遇空间碎片的概率在百万分之一以下,神七航天员出舱期间太空环境良好,航天员也几乎不可能与空间碎片发生碰撞。如果确实出现恶劣的太空环境,预报中心会建议缩短或改变任务时间,甚至取消任务,确保航天员身体不受伤害。
空间碎片是人类空间活动的产物,包括完成任务的火箭箭体和卫星本体、火箭的喷射物、航天员的抛弃物、空间物体之间碰撞产生的碎块等,是空间环境的主要污染源。
龚建村介绍说,世界各国联合起来对10厘米至30厘米的大块碎片进行监测,目前可被地面观测设备观测并测定其轨道的空间物体超过9000个,其中只有6%是仍在工作的航天器,其余为空间碎片。
中国载人航天副总指挥张建启:
“最难、最担心的是舱外航天服”
“每次发射都是人生的一次挑战”。中国载人航天工程副总指挥张建启是那种很难从面部表情上看出喜怒哀乐的人。常年的职业熏陶,早已锤炼了他心细如发的性格。
尽管已经成功组织实施了6次神舟飞船的成功发射,但进入90多米高的垂直总装测试厂房,年过六十的张建启从不坐电梯,而是一层层地爬,为的是一层层地认真检查,发现问题及时纠正。
张建启,山东人,曾参与组织指挥了“亚洲一号”、“风云一号”、“澳星”、神舟系列飞船等大型航天发射试验100多次,获“中国载人航天工程突出贡献奖”。
神舟七号载人飞船发射前夕,张建启在酒泉卫星发射中心接受了记者专访。
航天员水中负重240公斤训练
记者:神七任务的特点和难点是什么?
张建启:这次任务的特点和难点,可以归纳为五个方面:第一,技术跨越大。这次任务主要突破出舱技术——包括研制我国的舱外航天服,目前只有美国等少数国家掌握的天基测控系统,以及飞船的气闸舱复泄压技术。
这次任务的另一个焦点、也是我们曾认为最难、最担心拿不出来的产品——舱外航天服,经过各项测试一切合格。
第二,风险比较高。3名航天员上天,不仅是数量的增加,更是质的飞跃。从神五到神六,我们的飞船从搭载一个人增加到两个人。搭载3名航天员,是对飞船所有能力的考核。
第三,任务难度大。一是技术上的难度,二是航天训练的难度。比如,航天员在失重水槽中进行出舱训练,需要穿着120公斤重的航天服,再加上铁块配平后在水里浮起来,加起来就是240公斤。航天员还进行低压舱训练——把低压舱卸压到跟太空一样,难度也很大。
第四,这次航天员要进行航天服的拆包、组装、测试、穿脱、出舱、取实验材料等操作。仅仅是准备工作就得14个小时左右。
第五,执行任务的队伍规模大。要保证航天员出舱安全,地面必须提供测控支持。神五、神六飞行中,我们只能达到12%至14%的测控覆盖,这次增加了国外站,增加了两艘船。
航天员自己查看训练分数
记者:执行这次任务的航天员乘组是如何选拔出来的?
张建启:航天员大队的14名航天员全部参加了基础训练,教练员对他们每一天、每一项科目、每一个动作都要打分。每次扣分情况都要记录下来,并让航天员自己查看。在此基础上,严格按照选拔方案和标准,对航天员的思想状况、身体、训练状况进行排序。评审委员会一人一票,对航天员进行投票打分。然后根据分数高低,将前3名航天员编成一组,后3名航天员编成一组。
这6名航天员紧紧围绕神七任务参加后期训练。之后,再进行第二轮投票,选拔确定了3名航天员组成的飞行乘组和3名预备航天员。
本版除署名外均据新华社
◇关注
为什么不造航天飞机
而造载人飞船?
目前人类研制发射成功并正在使用的载人航天器共有3种:载人飞船、空间站和航天飞机。其中,航天飞机综合运用了运载火箭、载人飞船和飞机技术,堪称人类智慧的结晶。
既然航天飞机代表着世界航天技术的先进水平,以跨越追赶方式进行的中国载人航天工程为何还要从载人飞船起步呢?
早在20世纪80年代末,在中国航天界就造载人飞船还是造航天飞机曾进行过广泛深入的比较论证,最终,载人飞船方案成为唯一的胜者。为什么载人飞船独受青睐呢?科学家和设计师们提出了他们的理由。
一是我国已经拥有研制和发射飞船的技术基础和条件,而不具备研制航天飞机的优势。比如,对长二捆运载火箭进行适应性改造,就可以发射飞船。
二是航天飞机与载人飞船相比,结构复杂、技术风险大、研制周期长。研制航天飞机不仅要靠航天技术优势,还要有航空技术优势,我国在先进飞机制造领域还不具备如此复杂的技术能力。即便是科技力量雄厚的美国,研制成功的航天飞机至今还有许多技术安全问题尚未完全解决,投入使用以来已造成两次重大事故和14名航天员遇难。而载人飞船结构简单、技术成熟、研制周期短,从1971年6月苏联联盟11号飞船坠毁以来,至今未发生重大事故。
三是载人飞船的研制和运行成本低,更符合中国国情。我国研制的多用途载人飞船既可运送航天员,又可向未来的空间站运输物资,还能作为空间站轨道救生艇使用,它的留轨舱还能承担科学实验任务。而航天飞机无论是造价、发射和返回着陆场建设费用,还是运行和维修费都相当昂贵。
四是有利于载人航天分阶段持续发展。目前,我国实施的载人航天三步走计划的后两步——建设空间实验室和空间站只能在载人飞船的基础上进行。
通过深入的比较论证,中国科学家们最终确定了我国载人航天的发展方向,即从载人飞船起步。
◆背景
太空“天气预报”:太空环境更易“变脸”
天气预报已经成为人类生活不可缺少的部分。随着人类开发太空步伐的加快,太空“天气预报”也变得越来越重要。但是,太空“天气预报”更难预测,因为太空环境更容易“变脸”。
中国科学院空间环境研究预报中心主任龚建村介绍,太空环境极不稳定,随时可能会出现高能环境、低磁场或大气现象等灾害性空间环境事件,这些事件不可避免,也不易观测。
飞船运行在距地面300多公里处,一些卫星在700公里、1000公里甚至36000公里处,每一层所在的介质都充满着各种各样的不确定性因素。
龚建村说,科技的发展使人们已经能够获得比较精确的地面天气预报,但准确可靠的太空“天气预报”依然是个世界级难题。
他解释说,地球本身的一些变化、天体的现象,再加上太阳这个大能量源输出的能量不稳定,这些因素都叠加了层层不可预知的扰动。
◆盘点
中国载人航天工程8大系统
中国载人航天工程是我国航天史上迄今为止规模最大、系统组成最复杂的跨世纪国家重点工程,目前由航天员、空间应用、载人飞船、运载火箭、发射场、测控通信、着陆场、空间实验室等八大系统组成。
航天员系统
主要任务是选拔、训练航天员,研制舱内航天服、舱外航天服、个人救生设备等。
空间应用系统
主要任务是研制用于空间对地观测和空间科学实验的有效载荷,地球和空间环境监测等。
载人飞船系统
主要任务是研制“神舟”载人飞船。“神舟”载人飞船采用轨道舱、返回舱和推进舱组成的三舱方案,额定乘员3人,可自主飞行7天,具有出舱活动和交会对接功能,可与空间实验室和空间站进行对接并停靠飞行半年。
运载火箭系统
主要任务是研制满足载人航天要求的大推力长征二号F型运载火箭等。
发射场系统
主要任务是负责火箭、飞船和应用有效载荷在发射场的测试和发射。
测控通信系统
主要任务是完成飞行试验的地面测量和控制。
着陆场系统
主要任务是搜救航天员和回收飞船返回舱。
空间实验室系统
主要任务是研制空间实验室,为开展短期有人照料的空间科学实验提供基本平台。
◆展望
新一代运载火箭发展前景
“一个系列,两种推进剂,三种模块”是火箭专家们为我国新一代运载火箭规划的蓝图。
“新一代运载火箭已经呼之欲出,许多关键技术的攻关进展顺利。”载人航天工程火箭系统总设计师荆木春说。新一代运载火箭的总体发展思路包括:
思路一:两种推进剂
现有的偏二甲肼和四氧化二氮推进剂有污染、毒性大,生产和使用都不方便。新一代火箭将使用液氧煤油和液氢液氧两种新型推进剂。
“液氧煤油和液氢液氧燃烧后形成的是水和二氧化碳,无毒无污染。”荆木春说,新的推进剂资源丰富,生产方便,价格便宜,推力大,更加安全可靠。
思路二:三种模块
新一代运载火箭系列由5米直径模块、3.35米直径模块和2.25米直径模块等组成,不同的模块进行不同的组合,可以满足不同的任务需求。
“模块化的组合设计,可以克服目前我国火箭‘型号多、功能单一、研制重复’的缺点,有助于实现通用化、系列化、组合化。”荆木春说。
思路三:一个系列
三种模板进行不同组合,可以组成大、中、小各种构型的运载火箭,既可以发射空间站,也可以发射小型卫星,包括我们目前能够发射卫星的所有序列都能覆盖到。
◆连线本地
为“神七”加油
本报多项活动等着你
本报讯(记者 张鲲翼 吴睿 实习生 覃华芳)神七今晚飞天举世关注,为了迎接这一激动人心的时刻,本报今日起为你准备了多项活动,让我们每个人都关注神七,祝福神七。你有想咨询的问题,我们找专家给你解答;你想表达祝福,可以来群光广场给我们签名,签名将送往酒泉,你也可以发送信息或者上网留言;你还可以报名参加我们的东湖环骑活动,如果你想观测到神七靓影,那么请加入我们的行列。
你点题,专家来解答
航天员出舱时,声音怎么传到地面?航天员落地时如何保障安全……对于神舟七号,你也许还有许多问题需要问,只要你告诉我们,本报都将邀请专家在“读者点彩”里给你满意的答案。
读者可将你的问题发送至电子邮箱:zhangkunyi@vip.sohu.com,也可以加入“神舟七号飞天”读者QQ群参与讨论。群号:7632399
明日到九峰山看“神七”
神七即将飞天,本报联手中科院测量与地球物理研究所、省天文学会共同举办大型天文观测活动。明日,天文爱好者将集中到位于九峰山的武汉大地测量国家野外科学观测研究站现场观测。市民可通过拨打本报热线027-87666666报名,也可以登录本报网站www.changjiangtimes.com进行网上报名。
明日启动环东湖骑车活动
明日,本报还将组织市民在环东湖骑车活动来庆祝神七上天,今日市民即可报名。报名电话:027-87660190,联系人:李松。
签名遥祝神七上天
今日上午,本报将在群光广场邀请市民为神七祝福,在写有“长江商报全体读者祝神舟七号发射圆满成功”的条幅上签名,共同遥祝神舟七号发射成功。随后,将由本报特派记者将祝福带到甘肃酒泉,在酒泉卫星发射现场进行展示。
继续征集神七祝福
今日起,本报开通“神七祝福通道”,接受市民祝福,可以是一句温馨的话语,也可以是一首短诗,一副对联……本报将在神舟七号专题报道中定期发布市民精彩祝福话语。
读者可以将你的祝福短信发送至13477038528,也可以发送至电子邮箱zhangkunyi@vip.sohu.com,或拨打本报热线电话027-87666666,表达心中喜悦。