流星追月：中国航天技术（四）：神舟破苍穹

中国航天技术的早年发展虽然从时间维度上来说不落后世界主流太多，但毕竟耐不住基础过于薄弱，这也让几乎每一点成就的取得都要耗费无数人的心血和智慧。为了迅速赶上国际主流，发展与国家规模匹配的航天技术，我们早期也经历了一个虚心学习，甚至笨拙模仿的过程。但必须看到，从很早开始，中国航天技术就已经开始摆脱所谓的老师和参考，走出了一条独立自主的技术路线。如今，中国航天已经达到毫无争议的全球顶级水平，一路走来，最值得书写的除了那一个个载入历史的彪炳瞬间，还有一代代航天人对于自己事业甘于奉献、默默付出的动人执念。

第四节 神舟破苍穹

运载火箭与人造卫星的成功发射，无疑为中国的航天事业奠定了坚实基础。面对中国特色的载人航天事业的新挑战，我国确立了三步走战略。十年“文化大革命”的内乱，此事被耽搁下来。周总理明白钱学森当时的失落和苦衷，安慰他“我们先管好地球的事，地球外的事，我们之后再说。”

20世纪80年代改革开放以后，1986年3月3日，王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允四位科学家向国家提出要跟踪世界先进水平，发展中国高技术的建议。经过邓小平批示，国务院批准了《高技术研究发展计划（“863”计划）纲要》。

1987年4月，国务院发布了《关于大型运载火箭及天地往返运输系统的概念研究和可行性论证》的招标通知。全国各航天单位提出的方案中，多数倾向“航天飞机”，当时，国际航天发展潮流是航天飞机，其特点是可重复使用；航天部第五研究院主张研制载人宇宙飞船。钱学森在征求意见的报告中写到“应将飞船案也报中央。”

中国新一代航天人在前一代老辈科学家取得的成果基础上，经过充分论证，经中央批准，1992年9月21日，我国载人航天工程正式上马，60岁的王永志被任命为中国载人航天工程的总设计师。老辈科学家带领着新一代中国航天人，开启中国新的航天时代，向宇宙发起了新的征程。

新的飞船被命名为“神舟号”，其设计将仿照苏联“联盟TM”飞船，分为推进舱、轨道舱和返回舱。此时的中国早已今非昔比，当年的技术储备工作起到了重要作用。新的火箭“长征2号F”，有效载荷高达8.6吨，可把飞船送入近地轨道。并且还配有逃逸塔，若火箭发生重大危险，逃逸飞行器会将航天员安全带回地面。同时，之前建立的“远望号”测控系统、航天员的训练及选拔工作及大力发展的航天医学学科为这次任务打下了坚实的基础。

载人飞船的研制和发射在我国是第一次，其巨大政治意义不言而喻。因为是第一次任务，中央最大化地考虑到任务的难度，表示：只要飞船返回舱能够落到我国本土，不被境外势力截获，就算完成任务。

中国航天人对自己研制成果的信心满满，在不断的自主创新中，研制出当时国际领先的科技成果。

1999年11月20日凌晨，我国第一艘无人试验飞船“神舟1号” 腾空而起，进入预定轨道,飞船在轨道上运行约13圈、飞行21小时后返回地球，并顺利降落在内蒙古中部地区的着陆场。

新的问题接踵而至。首先，神舟一号在发射的时候没有选择好的发射窗口，导致最后飞船在夜间回收。夜间回收飞船，在当时的拍摄条件下根本就拍不清楚，以至于中央台播送的回收画面只能用动画来示意。很多人不买账：这动画显然就是假的，不能凭这个来判断飞船回收是否成功。

发射窗口是一个困扰各国飞船发射的共同问题。因为发射窗口的确定受到诸多限制，兼顾这些限制进行选择非常困难。主要限制发射窗口的是飞船对于能源的需求，对于飞船和一些中低轨道的卫星而言，由于飞船和卫星在飞行过程中无法与太阳的公转保持同步，不能使飞船或卫星的太阳能帆板一直对准太阳。这样可供选择的发射窗口就很少，需要等十几个月甚至一年。俄罗斯的“联盟TM”飞船通过入轨后将飞船对太阳定向，在返回时再将飞船控制到对地稳定的姿态。这样的方案会导致飞船在轨时对地的姿态不同，不利于飞船观测地面。同时飞船姿态不同，通讯天线姿态不确定，不利于地面对飞船的观测。而美国采用的是用氢氧燃料电池发电，产生的水用于航天员引用。这就不存在发射窗口的问题，属于自带燃料。但相应的，氢气是易燃易爆气体，安全性相对差很多。

而我国则采用了较为巧妙的解决方案。飞船想要保证太阳帆板时刻对准太阳，就需要帆板有两个自由度。但就当时的技术而言，双轴转动的太阳帆板驱动机构还没研制出来。于是，我国科学家提出，用一个传动轴将帆板固定在飞船上，而飞船自身有三个自由度，取飞船的偏航轴来作为帆板的第二个自由度，通过调整飞船的偏航方向来保证帆板时刻对准太阳。这样的方案从根本上就消除了能源系统对发射窗口的限制，理论上说，利用该技术的飞船基本上可以在全天任何时刻发射。该技术就是后来的“偏航机动控制技术”，在后来神舟五号乃至空间交会对接的实验中都起到了重大作用。

在随后的几年内，神舟2号、3号及4号无人飞船接连顺利升空。中国的载人航天梦已近在咫尺。

下表是我国与国外第一艘载人飞船技术性能对照表（来源：翩翩神舟我领航）

从比较中可以看出，我国的第一艘载人飞船的返回落点控制精度能够控制在一个很好的范围。同时，减速过载又相对较低，这样能够更大程度地减轻航天员在返回过程中承受的过载要小很多，安全性也更高。没有其他国家的帮助，我们中国人自己也同样能够研制出满足需求的控制系统。

宇航员的训练远比我们想象的艰苦，在常人的眼中，他们的训练甚至是“惨无人道”的。同时，宇航员自身还需要有过硬的素质，需要学习的专业知识很多。即便是在这样严格甚至接近残酷的训练下，仍有二十余人脱颖而出。而各项指标均排在前列的，正是杨利伟。于是，经过又一轮的考核和选拔，杨利伟最终被选为我国首位航天员。

2003年10月15日，中国第一艘载人飞船“神舟5号”从甘肃酒泉卫星发射中心顺利飞向太空，成功进入预定轨道，38岁的中国首位航天员杨利伟带着中国人的千年企盼梦圆浩瀚太空，在距地面343公里的太空中，杨利伟展示了中国国旗和联合国旗。飞船环绕地球运行14圈，飞行了21小时23分，10月16日清晨，在内蒙古主着陆场成功着陆。返回舱完好无损，航天员杨利伟状态良好，神舟5号载人飞行试验取得圆满成功，标志着中国成为世界上第3个能够独立开展载人航天活动的国家。

“当点火的那一瞬间，我们紧盯着仪表盘上显示的杨利伟的脉搏。没有变化。这一刻，我们知道选对人了。”王永志在后来回忆时说到。

从此，我国正式开启载人航天的新征程。在之后的十余年间，我国载人航天事业稳扎稳打，不断挑战新高度。

下图是我国神舟一号到六号控制系统飞行试验结果统计表（来源：翩翩神舟我领航）

从表格中我们可以看出，我国的飞船控制系统的精度和可靠性逐年上升。神舟二号到四号落点误差的增大是因为搭载了更多的生命保障系统，在真正发射神舟五号飞船时，落点误差很好地控制在了五公里内。

2005年10月12日，载着费俊龙、聂海胜两位宇航员的神舟六号飞船成功飞天，开启了我国首次多人多天航天飞行任务。

2008年9月25日，载着翟志刚、刘伯明、景海鹏三位宇航员的神舟七号飞船发射升空。9月27日翟志刚着中国的飞天舱外航天服出舱进行舱外活动，飞过了9165公里，成为中国太空行走第一人，被新闻媒体称为中国“飞得最高、走得最快”的人。中国成为第三个把航天员送上太空并进行太空漫步的国家。

2011年11月1日，神舟八号无人飞船成功发射与天宫一号目标飞行器进行了空间交会对接。12天后，神舟八号飞船脱离天宫一号并再次与之进行交会对接试验，标志着中国成为继美、俄之后世界上第三个完全独立掌握太空交会对接技术的国家。

2012年6月16日，神舟九号飞船搭载两名男航天员景海鹏、刘旺以及我国第一位女航天员刘洋发射升空，神舟九号飞船要与天宫一号进行首次载人交会对接，为建立空间站奠定基础。飞船与天宫一号进行了两次对接，其中一次为手动对接，取得了首次手控交会对接的成功。

2013年6月11日，搭载航天员聂海胜、张晓光和女航天员王亚平的神舟十号飞船开始太空之旅。6月20日上午10点，在天宫一号内由王亚平开展了别开生面的太空授课，演示讲解５个基础物理实验， 展示了在太空失重环境下液体表面张力特性等物理现象。吸引了全国8万余所中学的6000余万名师生的眼球。通过精彩的太空授课活动，普及科学知识，激发科学精神，也是中国开展航天活动的重要任务。

2016年10月17日，航天员景海鹏、陈冬乘坐神舟十一号飞船顺利飞向太空，并顺利与天宫二号空间实验室自动交会对接形成组合体，创造了中国航天员太空驻留30天时间新纪录。

2021年6月17日，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波乘神舟十二号载人飞船发射升空，开启了3个月的太空驻留，成为2021 年4 月 29 日发射的110m³超大空间的工程空间站天和核心舱的首批入驻人员。

2021年10月16日，神舟十三号飞船搭载翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员发射升空，中国空间站实现了天和核心舱、2艘货运飞船、1艘载人飞船共4个飞行器组合运行，王亚平成为中国首位实施出舱活动的女航天员。创造了中国航天员连续在轨飞行183天的最长纪录，6个月将是空间站运营期间航天员乘组常态化驻留周期。

2022年6月5日，神舟十四号飞船搭载3名航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲发射升空，拉开为期6个月的太空驻留工作序幕。2022年11月1日，梦天实验舱发射，并与天和核心舱对接于前向端口。由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱组成的T字型结构的中国空间站“天宫”完美收官。太空和宇宙，已经向我们张开双臂，迎接一代代航天人对浩瀚星空的探索，引发了多少人遨游太空的航天梦。