西西河

主题:【文摘】「载人航天」的特色与其可能之军事应用 -- zzhong

共:💬2 🌺2 新:
分页树展主题 · 全看首页 上页
/ 1
下页 末页
  • 家园 【文摘】「载人航天」的特色与其可能之军事应用

    (本文原载台湾《空军学术月刊》2005年第2期。仅供参考)

    中共「载人航天」的特色与其可能之军事应用

    作者:台湾备役上校应绍基

    提要

    中共「载人航天工程」历经十多年的苦心研发与积极经营,在4 次「神舟

    号」系列无人宇宙飞船成功验证航天飞行后,第一次载人航天飞行于2003年10

    月15日,以「神舟五号」宇宙飞船承载首名航天员杨利伟发射升空,环绕地球

    14圈后顺利降落于中国大陆内蒙古主着陆场,使中共继前苏联与美国之后,成

    为全世界第三个具备载人航天科技实力的国家。本文针对:中共发展「载人航

    天」的战略、中共「载人航天工程」所具有的「创新、先进、安全、经济、可

    靠」等「中国特色」、四次无人宇宙飞船航天飞行的任务与成果、首次载人航

    天飞行的详细过程,以及中共载人航天未来之发展方向与军用运用前景等,作

    一深入的剖析与说明。

    前言

    中共首艘载人宇宙飞船「神舟五号」于2003年10月15日9 时,承载首名航

    天员杨利伟,以「长征二号F 」运载火箭自酒泉卫星发射中心发射升空,顺利

    进入预定轨道,在太空飞行21小时23分钟、环绕地球14圈后,于16日6 时23分

    顺利返回地面,降落于中国大陆内蒙古主着陆场{1}{2}. 这项圆满成功的载人

    航天飞行,使中共继俄罗斯(前苏联)与美国之后,成为全世界第3 个以本国

    的航天科技实力、将本国培训的航天员送上太空并平安返回地面的国家{3} ,

    引发全球各主要国家的关注。中共大众传媒发布这次飞行相关信息中,常强调

    中共的「载人航天」具有「中国特色」;而国内与美、日等国关注的焦点,则

    是中共「载人航天」未来是否会发展为「军事应用」,本文将就中共的载人航

    天与此两部分作一深入的分析。

    中共发展「载人航天」的「三步走」战略

    「载人航天」科技是人类乘坐载人航天器与建立太空实验室、太空站,在

    太空从事各种探测、研究、试验、生产等应用的往返飞行活动,可以广泛而深

    入地认识宇宙,并充分利用太空和载人航天器的特殊环境进行各种研究和试验

    活动,开发太空极其丰富的资源,更可以在太空进行军事活动,争夺「制天权」。

    中共研发「载人航天」发轫于80年代的中期。1986年3 月,中共著名科学

    家王大珩等人联名向中共党中央提交了建议研发高新科技的「863 计划」,其

    中一个领域就是「载人航天工程」{4}.1987年中共航天部召开第一次载人航天

    之方案报告会。1992年1 月8 日中共党中央专委会议上,明定了一个前提:中

    国载人航天以飞船(宇宙飞船)起步。1992年9 月21日,中共中央政治局常委

    讨论同意《中央专委关于开展我国载人飞船工程研制的请示》,认为从政治、

    经济、科技、军事等诸方面考虑,发展「载人航天」是必要的。当时,中央专

    委确定了发展「载人航天」采「三步走」的战略逐步实施{5} :

    第一步:发射两艘无人宇宙飞船和一艘载人宇宙飞船,建成初步配套的试

    验性载人宇宙飞船工程,开展太空应用实验。

    第二步:在第一艘载人宇宙飞船发射成功后,突破载人宇宙飞船和太空飞

    行器的交会对接技术,发射太空实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的

    太空应用问题。

    第三步:建造20吨级的太空站,解决有较大规模的、长期有人照料的太空

    应用问题。

    那次会议后,「载人航天三步走」的第一步工程正式「立项(建案)」,

    简称「九二一工程」,它要完成四项基本任务:一是突破载人航天基本技术;

    二是进行太空对地观测、太空科学及技术研究;三是提供初期的天地往返运输

    工具;四是为太空站工程大系统积累经验。

    中共航天工业创建于1956年,经过四十余年的奋斗,已发展成了具有相当

    规模、完整配套的航天研究、设计、研制、生产、发射与测控体系,制造了一

    系列的「长征」运载火箭与各种功能的卫星,其航天发射能量,能将9 ,500

    公斤的卫星或太空飞船送入「近地轨道」、5 ,100 公斤有效载荷送入「地球

    同步轨道」,以及能把6 ,100 公斤有效载荷送入「太阳同步轨道」,并掌握

    了「近地轨道返回式卫星」、「地球同步轨道卫星」、「太阳同步轨道卫星」

    等高难度卫星发射测控技术{6} ,但中共要实现「载人航天三步走」战略的的

    第一个步骤,必须先进行「九二一工程」(也即「载人航天工程」)的研建。

    中共将「九二一工程」分为航天员、载人宇宙飞船、宇宙飞船应用、运载火箭、

    航天发射场、航天测控与通信,以及着陆场等7 大系统来进行研发、建构与整

    合。有关「九二一工程」7 大系统的内容与研建情况,请参阅笔者发表于本刊

    第552 期(91年11月号)《由「神舟三号」无人飞船航天成功剖析中共的「载

    人航天计画」》一文。

    具有「中国特色」的「载人航天工程」

    载人航天是航天技术中难度最大的工程之一,它需要解决宇宙飞船研制技

    术、高可靠性的运载火箭技术、轨道控制技术、返回舱回收技术等航天技术难

    题。因为载人航天工程涉及众多技术领域,而这些领域的尖端技术是无法从外

    国购买而获得的,必须脚踏实地的自力研发。因此中共「载人航天」走的是一

    条自主创新之路,所涉及的主要关键技术都是自力研发创造的,完全是依靠自

    己的力量独立自主完成的。因而中共强调其「载人航天工程」具有「中国特色」,

    具有自主智能财产权。

    中共在研制载人航天器前,曾就研制仅能执行一次航天任务的宇宙飞船或

    多次任务的航天飞机,进行过深入的研析,最后决定研制类似前苏联的卫星式

    航天飞机{7}.中共经过10年努力奋斗,其载人宇宙飞船于2002年第一次航天,

    距1961年前苏联、美国第一次载人航天约40余年,研制的宇宙飞船必须有所超

    越,有所创新,才能令国人感到自豪而振奋民心。因此中共载人航天工程提出

    的总体要求是:必须在确保安全可靠的前提下,在总体上表现出中国特色,显

    现出比前苏联和美国早期飞船的技术进步。基于此一要求,中共「载人航天工

    程」的总体设计具有下列多项特色与优点:

    一、「三舱一段」载人宇宙飞船功能齐全、系统完善,具有当代先进水准

    ——1992年中共进行研制宇宙飞船论证时,就决定研制要超越的目标是当时最

    先进的「联盟-TM 」卫星式宇宙飞船,它是俄罗斯第三代宇宙飞船的第二种改

    进型,相当于第五代宇宙飞船。「联盟-TM 」是三座位宇宙飞船,一次可以载

    运3 名航天员;它是三舱宇宙飞船,除推进舱、返回舱外,多了一个生活舱,

    宇宙飞船入轨后,航天员可以解开身上的各种束缚带,到生活舱里去自由活动,

    在太空有了一定的活动空间;在「联盟-TM 」生活舱前端,有一个对接机构,

    可以和太空站对接,因而「联盟-TM 」可以往返于地面和太空站之间,成为天

    地间的运输工具,用它来回运人、运东西,为太空站接送航天员,运送补给物

    资;「联盟-TM 」号具有逃逸塔,具备航天员救生工具。总而言之,「联盟-TM

    」功能齐全、系统完善、技术先进、性能可靠,是俄罗斯历经30 多年对宇宙飞

    船技术不断改进,才研制成功的宇宙飞船,中共决定力争「一步到位」,迎头

    赶上它的先进水平。如果中共循俄罗斯的发展历程先研制一舱、两舱宇宙飞船,

    成功后还得再「立项(建案)」研制具有对接机构的三舱宇宙飞船;有了类似

    「联盟-TM 」的三舱宇宙飞船,中共就「一步到位」而有了一个天地往返运输

    工具。中共的「神舟号」三舱宇宙飞船方案具有自己的特点,它由轨道舱(因

    为它的功能超过「生活舱」而称为「轨道舱」)、返回舱与推进舱,以及「附

    加段」组成,宇宙飞船总长8.86公尺,总重7 ,790 公斤,返回舱最大直径2.5

    公尺,可容纳3 名航天员,是目前世界上可利用空间最大的载人宇宙飞船。宇

    宙飞船共拥有航天员系统、有效载荷系统、电源系统、推进系统、制导导航和

    控制系统、仪表照明系统、结构和机构系统、热控系统、环境控制与生命保障

    系统、测控通信系统、应急救生系统、着陆回收系统、数据管理系统等13个分

    系统,采用了多项新技术,其中13项关键技术达到国际先进水准。「神舟号」

    超越「联盟-TM 」之处在于它的「轨道舱」是多功能的(详见后面的说明),

    并且在轨道舱前方还有一个「附加段」(推测它可以用来在太空布放小卫星{8}

    )。多功能「轨道舱」与「附加段」应该是「神舟号」宇宙飞船迎头赶上与超越

    「联盟-TM 」的主要标志,这是在总体设计上体现出来的超越式发展。

    二、创新的「轨道舱」,具备多种功用——俄罗斯的「联盟」号宇宙飞船

    飞行5 天之后,3 个舱一起返回地球,先将生活舱分离掉,任它在大气层烧毁

    ;接着又将推进舱分离掉,也让它在大气层烧毁;只有具有防热层与回收装置

    的返回舱,载着航天员安全返回地球而回收。「联盟」号宇宙飞船的生活舱只

    用了5 天就报销了。中共创新地将「神舟」号的生活舱设计为轨道舱,装了一

    对太阳能电池板以提供能源,装有16具发动机使其具备轨道调控能力,因此它

    能在轨道上飞行与工作半年之久,将很多太空应用和科学研究的仪器装备放在

    轨道舱内来进行科学实验,等于发射了一颗科学实验卫星,可以额外获得大量

    的科学实验资料,具有很高的效益。「神舟五号」发射后媒体报导,其轨道舱

    外部附有精度为1.6 公尺的红外线CCD 相机{9} ,可24小时对地面进行侦察,

    显然「神舟五号」返回地面后,其轨道舱仍可在近地轨道执行对地面进行军事

    与民用侦察达6 个月以上。将轨道舱留在轨道上继续飞行,还有另一个更重要

    的用途,就是可以利用它进行太空交会对接。前苏联和美国,交会对接试验都

    各做过5 次,试验成功后才敢发射太空实验室,才能建立太空站。美、苏两国

    的交会对接试验都是先发射一艘宇宙飞船到轨道上,紧接着再发射另一艘与它

    同轨,然后前面的一艘掉头,后面的一艘与它对接上;成功后先分开,再一艘

    一艘各自返回地球。因为那时他们的宇宙飞船只能在太空飞行5 天,第二艘宇

    宙飞船最迟第二天就得发射,在5 天以内必须对接上,否则前面那一艘到了第

    5 天就会往下掉。中共的轨道舱留在轨道上可以飞行半年,因此要做对接试验

    时,只要发射一艘宇宙飞船去和轨道舱对接就可以了。如果中共能延长轨道舱

    滞留轨飞行时间至两年,那么两年内发射的宇宙飞船都可以去与这个轨道舱对

    接;如果轨道舱只能滞留轨飞行半年,则可以发射第二艘宇宙飞船去和第一艘

    宇宙飞船的轨道舱对接,然后将第二艘宇宙飞船的轨道舱留轨,将第一艘的轨

    道舱分离掉(因为它的半年寿命不久将到了)。以后再发射第三艘宇宙飞船去

    和第二艘的轨道舱对接,第四艘的再去和第三艘的对接。这样一艘一艘更替,

    轨道上始终有一个轨道舱可供对接。因此中共每进行一次对接试验,只要发射

    一艘宇宙飞船就行了。美、苏两国做5 次交会对接试验都得发射10次,中共做

    5 次交会对接试验只要发射6 次就行了。发射一次「神舟号」宇宙飞船耗费大

    量经费与人力(约耗费数亿元人民币),创新的轨道舱设计就省钱省事多了!

    三、研发「拟人载荷系统」验证宇宙飞船的生存条件,跨越「猴子实验阶

    段」——苏、美在进行航天员航天之前,皆曾以宇宙飞船承载狗与猴子等动物

    进行生物航天实验,然后才实施载人航天;中共在研发之初就决定跳过此一阶

    段。但航天员的生命安全是载人航天系统的最高要求,宇宙飞船必须保证航天

    员的生存条件。亦即宇宙飞船舱内的生命环境要素——供氧、温度、湿度、大

    气成分、大气压力、辐射强度等,必须符合航天员生存条件,必须经过严格的

    验证。因此中共研制了由「人体代谢仿真装置」、「拟人生理信号设备」和「

    形体假人」组成的「拟人载荷系统」,放在宇宙飞船舱内来仿真航天员在太空

    飞行时的脉搏、心跳、血压、呼吸、人体散热、耗氧速率和耗氧量等多种重要

    生理参数,并以仪器测量宇宙飞船舱内的温度、湿度、大气成分、大气压力、

    辐射强度等,随时由地面指挥中心监控与纪录{10}. 「人体代谢仿真装置」能

    像人的呼吸一样,消耗氧,排出二氧化碳,然后由另一台设备把排出的二氧化

    碳吸附、转化。依据「载几位航天员、上太空几天」的设定,当氧气分压消耗

    到下限时,仪器的氧气感应器就会感察到,自动将氧气补到上限。中共利用「

    神舟三号」、「神舟四号」无人宇宙飞船连续试验了两次,仿真3 个人飞行7

    天,验证宇宙飞船舱内生命环境要素情况皆非常良好。得以安心地跳过「猴子

    实验阶段」,以「神舟五号」宇宙飞船成功地实施了首次载人航天。

    四、最佳布站方案、建构具备「四高」性能的航天测控通信网——航天测

    控通信网是控制宇宙飞船往返太空与地球,随时保持双向联系,追踪、测量、

    控制、指导与支持的必需系统,必须具备「高实时、高覆盖、高速率、高可靠」

    的「四高」性能。美国的载人航天测控网系利用其政治、经济大国之优势,在

    全球布下了20多个测控站。该庞大的测控网,操作管理复杂,经费投入庞大,

    仅每年的操作管理费就需3.5 亿美元之钜,不是中共有能力建造与维持的。前

    苏联建网除利用其辽阔的地域经度覆盖和较高的纬度优势,从堪察加半岛到克

    里米亚半岛布了15个主要测控站,经度覆盖范围近180 度,另外还有11艘航天

    测量船参加任务{11},这种建网模式中共也做不到。中共建构载人航天测控网

    采取「立足中国国情,确保关键段,兼顾其它段」的方案设计原则,也就是配

    合国情,建构确保在宇宙飞船容易发生故障的上升段与返回段具有百分之百覆

    盖、具有「四高」性能的测控网。这个测控网除了酒泉控制中心、北京指挥控

    制中心和西安测控中心外,仅用4 船9 站的择优布站方式就成功地完成了布网

    ——4 艘适时分布于三大洋上的「远望」号航天测量船、国内陆上的5 个固定

    测控站和1 个活动测量站,国外3 个测控站,在集测控、图像、话音传输功能

    为一体的S 波段统一测控系统的联通下,共同组建了具有「四高」性能的中共

    载人航天测控网{12}.

    五、以人为本,安全至上,多重救生模式确保航天员的生命安全——首先,

    「长征二号F 」运载火箭具备两套都处于工作状态的控制系统,一旦其中一套

    系统发生故障,另一套系统随时自动接替工作,使「长征二号F 」运载火箭之

    发射可靠性指针达0.97,航天员安全性指针达0.997.「神舟号」宇宙飞船自发

    射前至返回地球的过程中,设计了多重救生模式,以确保航天员的生命安全,

    分别为:待发段有4 种救生模式,上升段有11种救生模式,宇宙飞船上还有8

    种救生模式。「长征二号F 」具备的「故障自动检测系统」,于火箭发射前900

    秒到起飞后160 秒期间持续对火箭进行检测,一遇紧急情况,自动激发其顶端

    的「逃逸系统」将宇宙飞船的返回舱和轨道舱带离运载火箭,就是待发段与上

    升段救生模式之一。又如「神舟号」宇宙飞船的飞行轨道最初设计要飞十多圈

    后才变轨,但为了提升航天员安返地球的机率,提前于第五圈就变轨成为圆形

    轨道。如果发生了紧急情况,航天员也可以激活应急程序自主返回,即使返回

    不到预定的主着陆场,降落到中国大陆或外国境内,都已先选好了地点。假如

    宇宙飞船的控制系统坏了,或船、箭没有分离,或太阳能电池帆板没有展开,

    或着陆时大伞没有切掉等等,凡是可能造成航天员生命危险的环节,在设计上

    都设有冗余,如果冗余的那套也失灵了,还有航天员手动控制的自救程序。地

    面指挥控制中心可以透过与航天员通话,指导航天员利用手控程序返回地面。

    返回舱增加手控装置是非常复杂与困难的,但为了确保航天员的生命安全,设

    计人员耗费了很多心血将它达成了,满足「以人为本,安全至上」的首要需求

    {13}.

    六、符合「适用、先进、创新、经济、可靠」原则,研发具有中国特色的

    返回舱回收搜救体系——发射宇宙飞船,在上升段运载火箭出事的可能性最大,

    如果发生事故,「逃逸系统」将宇宙飞船的返回舱和轨道舱带离运载火箭后,

    返回舱会降落于从发射场到山东日照海边一条长达2 ,200 公里的陆地上。一

    旦出事,第一要务就是尽快搜救返回舱与航天员。因此选定了:东风、银川、

    榆林、邯郸4 个搜救点,每个点上备有2 架直升机,不论落到哪个点附近,皆

    可以很快将返回舱与航天员搜救回来。如果火箭第二级在飞行中出事,就会落

    到太平洋上一条长约5 ,200 公里的广大范围内。在茫茫的太平洋上要求在24

    小时以内把返回舱捞上船(否则航天员有生命危险),是很困难的,因为船只

    的时速只有20余海浬,5 ,000 多公里范围,必须雇用大量船只。美国当年海

    上回收飞行正常的宇宙飞船返回舱,派遣了3 艘航空母舰与21艘舰船,动用了

    126 架飞机,设了16个点,数万人参与作业。中共是没有能力进行如此的海上

    搜救返回舱方式,但设计出一个中国式的办法:海上与天上互相配合。海上,

    在5 ,200 公里海域选出了三段较小的搜救区域,在这些区域中配置海上搜救

    力量;天上,充分利用宇宙飞船上推进舱内携带的约一吨燃料,使宇宙飞船飞

    向搜救海域。一旦出事,激活宇宙飞船的发动机,利用发动机提供的动力,按

    事先设定的程序,进行实时计算,靠近哪个搜救海域就往哪个海域降落。布置

    在各个搜救海域的搜救船只,很快就能找到与捞起宇宙飞船。这是一个创新、

    具有中国特色的海上搜救方法。{13}

    由以上的说明可以了解,中共「载人航天工程」具有「安全可靠、自主创

    新、技术先进、经济适用」的「中国特色」,是经自力研制、具有自主智能财

    产权的成果。

    「载人航天工程」的四次无人宇宙飞船航天

    中共在进行载人航天之前,曾以「神舟号」系列无人宇宙飞船进行过4 次

    航天飞行试验,皆顺利圆满达成试验任务,获得丰硕的成果。{14}{15}

    第一艘无人宇宙飞船「神舟一号」(当时称为「神舟号」)于1999年11月

    20日自酒泉载人航天发射中心发射升空,成功地被送入近地轨道,绕行地球14

    圈历时21小时后,返回舱于21日上午3 时41分钟在内蒙古着陆收回,圆满完成

    「初样」无人宇宙飞船航天的发射与回收实验;轨道舱留在太空轨道继续运行

    约6 个月,并按计划开展预定的科学实验工作。

    第二艘无人宇宙飞船「神舟二号」系「正样」宇宙飞船,于2001年1 月10

    日发射,进入近地轨道绕飞地球108 圈后,返回舱于16日19时22分在内蒙古着

    陆收回,轨道舱留轨道继续运行约6 个月。「神舟二号」飞行的主要目的,是

    对工程总体和各系统从发射到运行、返回、留轨的全过程进行全面验证,进一

    步检验总体技术方案和各系统技术方案的正确性与匹配性,获取与载人飞行有

    关的资料和科学实验资料。

    第三艘无人宇宙飞船「神舟三号」于2002年3 月25日发射,环绕地球飞行

    第108 圈、历时6 天18个小时后,返回舱于4 月1 日16时51分在内蒙古着陆收

    回。这次飞行试验的主要目的,是考核火箭逃逸功能、控制系统冗余和宇宙飞

    船应急救生、自主应急返回、人工控制等功能。试验结果最终证明:全系统工

    作正常,主要技术状态与载人飞行状态一致,完成所有预定的试验内容,获得

    圆满成功。

    第四艘无人宇宙飞船「神舟四号」宇宙飞船于2002年12月30日零时40分发

    射升空,环绕地球108 圈后返回舱于2003年1 月5 日19时16分,在内蒙古着陆。

    这次航天飞行的主要目的,系为确保航天员的绝对安全,进一步完善和考核火

    箭、宇宙飞船和测控系统的可靠性。

    整体而论,「神舟三号」、「神舟四号」两艘无人宇宙飞船进行的是与载

    人飞行状态基本一致的飞行试验。其一,发射「神舟三号」、「神舟四号」宇

    宙飞船的「长征二号F 」火箭,采用了两套都处于工作状态的控制系统,一旦

    其中一套系统发生故障,另一套系统随时可以接替工作。其二,为保障航天员

    的安全,火箭并具备「故障自动检测系统」和「逃逸系统」。火箭进入点火至

    发射升空阶段若发生危及航天员的安全时,「故障自动检测系统」会激发「逃

    逸系统」会带着宇宙飞船的轨道舱和返回舱飞离火箭,安返地球。其三,「神

    舟三号」、「神舟四号」宇宙飞船的返回舱内装有「拟人载荷系统」,能够定

    量地仿真航天员航天时的重要生理参数,就试验的意义而言,已有相当大的程

    度上把「无人飞船」变成了「有人飞船」。

    中共经过4 次「神舟」系列无人飞船的航天飞行,不仅进行了大量的科学

    研究与许多太空相关测试,获得了大量科学应用成果与太空实验资料,并且检

    定了「载人航天」工程总体和各系统载人飞行的基本技术水准,考核了航天员

    太空生活和工作所需的生命保障系统,验证了发射、运行、回收等飞行试验全

    过程的测控和组织指挥关系及程序。一个「具有中国特色」、满足载人航天之

    高安全和高可靠性要求、具有研制、试验、发射、组织和指挥的完整航天产业

    体系已经完备,也即中共发射载人航天的技术能力已经成熟。

    「载人航天工程」的首次载人航天飞行

    中共在发射「神舟号」系列4 艘无人宇宙飞船,验证「载人航天」的相关

    技术后,决定发射「神舟五号」宇宙飞船,实施其第一次载人航天飞行。相对

    于俄罗斯于1961年4 月12日发射其第一艘「东方一号」载人宇宙飞船(绕地球

    飞行一圈、历时108 分钟)前,曾陆续发射了5 艘无人宇宙飞船;美国于1961

    年5 月5 日发射其第一艘「水星号」载人宇宙飞船(亚轨道飞行、历时15分22

    秒)前,先后发射了8 艘无人宇宙飞船{16},中共为验证「载人航天」相关技

    术而发射无人宇宙飞船的数量与过程,是相对较少与精实的。

    中共第一次载人飞行的「神舟五号」宇宙飞船,以验证载人航天飞行为主

    要任务,返回舱内没有装置任何实验仪器,除了航天员只携带了小型中共国旗、

    北京2008年奥运会的会徽旗与联合国旗各一面,以及来自台湾的农作物种子约

    500 公克等,尽可能将空间留给航天员{17};但轨道舱外部附有精度为1.6 公

    尺的红外线CCD 相机,可24小时对地面进行侦察{18}. 「神舟五号」承载航天

    员杨利伟于2003年10月15日9 时自酒泉发射,进入近地轨道环绕地球14圈后,

    于16日6 时23分降落于内蒙古主着陆场,过程十分顺利圆满。

    航天员杨利伟38岁,毕业于中共空军第八飞行学院,曾飞过歼击机、强击

    机等机型,安全飞行1350小时,被评为1 级飞行员,1996年起参加航天员选拔,

    经过艰苦的训练,成为中共自力培训的首批14名航天员之一。现为中共「航天

    员大队」3 级「航天员(航天员)」,军中职级为中校。

    由于航天员在发射前2 小时45分就须登上宇宙飞船,杨利伟于15日5 时40

    分在工作人员帮助下钻进轨道舱,然后进入返回舱,开始发射前的一百多项检

    查作业,完成后在确认单上签名。然后在地面指挥中心控制下完成连接通信头

    盔、生理信号插头、氧气管、打开宇宙飞行服通风机等一系列动作,指挥中心

    的屏幕上显示杨利伟的操作与生理参数一切正常。在发射前「5 分钟准备」阶

    段,杨利伟罩上了面罩,准备展开飞天之旅{19}.

    「神舟五号」宇宙飞船于9 时发射,「长征二号F 」火箭正常起飞约2 分

    钟后,位于火箭顶部的逃逸塔与船箭进行了正常分离。宇宙飞船进入轨道前,

    「长征二号F 」火箭的组件进行了一系列的分离。先是4 具助推器分离,接着

    是一级火箭分离,随后宇宙飞船在二级火箭的推动下离开大气层,此时包裹宇

    宙飞船的整流罩也脱落并分离;紧接着二级火箭加速将宇宙飞船推向设定轨道,

    约于发射后10分钟也与宇宙飞船分离脱落。继而北京航天指挥控制中心向「神

    舟五号」宇宙飞船送出「太阳能电池帆板展开」的第一个极其关键的指令,帆

    板顺利展开。9 时20分,任务指挥部宣布:「神舟五号」准确进入轨道倾角42.4

    度、距地球表面近地点高度约200 公里、远地点约343 公里的椭圆形预定轨道。

    宇宙飞船在轨飞行至15时54分,实施变轨控制,正确将宇宙飞船推入距地球表

    面约343 公里的圆形轨道{20}. 变轨能否成功,对宇宙飞船按计画在轨进行科

    学实验和准确返回地面预定着陆场具有重要影响。

    16日5 时35分,当环绕地球运行14圈的「神舟五号」宇宙飞船飞临南大西

    洋海域上空时,北京航天指挥控制中心透过位于南大西洋的「远望三号」航天

    测量船,对宇宙飞船发出了返回指令。宇宙飞船先进行「掉头」动作——原处

    于「后位」的返回舱和推进舱变成「前位」,然后进行轨道舱和返回舱分离。

    5 时36分,航天员杨利伟向指挥控制中心报告轨道舱已与返回舱分离。轨道舱

    继续留轨运行,激活其电源,各系统进入工作,进行相关的太空科学和应用试

    验;返回舱和推进舱调整飞行姿态,向地球上预定的着陆区飞去。此时推进舱

    在前、返回舱在后,需经历:制动飞行、自由下降、再入大气层与着陆等4 个

    阶段才能「软着陆」。「制动飞行阶段」是点燃推进舱发动机,抵消返回舱和

    推进舱的飞行速度,逐步减慢其飞行速度与降低飞行高度,向预定着陆场飞行。

    当飞行高度降低到距地球约140 公里时,返回舱与推进舱实施分离,返回舱处

    于无动力飞行状态的「自由下降阶段」。当返回舱飞行高度距地面80到40公里

    之间,以每秒约8 公里的速度飞行进入「再入大气层阶段」时,返回舱与大气

    层产生剧烈磨擦,成为闪光的火球,同时产生等离子层,形成电磁屏蔽(又称

    「黑障」),此时返回舱与地面通信中断。返回舱距离地球约40公里时,「黑

    障」消失。返回舱继续降低高度至距地面约10公里时,着陆系统激活,连续完

    成伞舱盖弹脱、拉出引导伞、减速伞和主伞等动作。返回舱乘主伞缓缓下降,

    拉出天线,拋掉返回舱大头端外部直径约2.5 公尺、外形类似锅盖、能耐住与

    大气层剧烈摩擦而产生2500℃高温的防热底盖,露出「着陆反推发动机」。接

    着宇宙飞船以每秒6 ~8 公尺的速度徐徐向地面降落,至距地面不到10公尺高

    的空中时「着陆反推发动机」点火,返回舱在「着陆反推发动机」反推作用下,

    以不大于每秒3.5 公尺的速度于6 时23分在内蒙古主着陆场成功实现了「软着

    陆」{21}.

    航天员杨利伟在执行中共首次载人航天飞行任务中,他在太空飞行了21小

    时18分钟,准确无误地完成了200 多次的各类操作,着陆后神情愉快、自主地

    踏出返回舱。中共首次载人航天飞行获得圆满成功,正式继美、俄之后跻身为

    国际太空俱乐部的第三个成员,而杨利伟则成为中共的航天英雄。

    中共载人航天未来之发展方向与军事运用前景

    「神舟五号」载人航天飞行任务的顺利完成,标志着中共突破和掌握了载

    人航天的基本技术,完成和实现了其「载人航天工程」所拟定的「三步走」发

    展战略的第一步目标——掌握了载人航天的基本技术,具备了天地往返的基本

    运输工具。在实现载人航天飞行之后,中共将继续按照其「三步走」的发展战

    略,依序实现其「建立短期有人照料的太空实验室、与建造大型长期有人留驻

    的太空站」的目标。近期的发展目标则是:先实现航天员出舱在太空活动,继

    而实现载人宇宙飞船与太空飞行器(如轨道舱)的交会对接,进而发展短期有

    人照料的太空实验室。

    中共发展载人航天飞行之最后目标,是建立大型长期有人留驻的太空站。

    固然小型太空实验室与大型太空站具有「微重力、高真空、超低温、高净洁与

    高能粒子辐射」等特殊的太空环境中,可利用此一特殊环境来进行地面所无法

    进行的太空材料、生物、药品,以及太空科学的研究与开发等民事目的之应用。

    但太空实验室与大型太空站更可应用于军事目的,用为夺取「制天权」的太空

    基地。虽然中共在「神舟五号」首航成功之后,官方立即宣称「载人航天不会

    成为军事工具」{22},但这很可能只是一时的外交词令。

    因为在21世纪强国进行战争时,太空中己方的各种功能卫星,是其用以执

    行作战相关C4ISR 作业的必要系统(2003年美、伊战争美国使用了90余枚卫星)

    ;因此未来的战争爆发之初必定是尽速催毁敌方在轨作业的卫星,使敌方失去

    作战必需的C4ISR 功能,也就是尽快夺取所谓的「制天权」。夺得「制天权」

    的一方,才有可能获得未来战争的胜利。

    载人宇宙飞船可在太空中为航天器(如卫星、太空实验室与太空站等)进

    行物资与人员运补;载送航天员前往维修航天器;执行军事载荷(如各类军事

    用途卫星与杀手卫星等)之施放与摘除。太空实验室与太空站是太空中性能最

    高的军事观测站,可由留驻的航天员进行大规模、连续性的地面目标侦搜、识

    别、定位与拍摄等军事侦察活动。太空实验室与太空站又可用为太空武器载台,

    装置天基雷射炮、粒子束武器、反航天器飞弹等,执行攻击在轨的航天器与拦

    截敌国发射的弹道飞弹,甚至攻击敌国的地面重要目标。太空站及太空实验室

    与卫星相比,具有补给能力,可以得心应手地灵活应用,航天员可以随时维护

    和对故障进行检修,可以较长时间使用等优点。因此,载人航天的功能在太空

    军事活动中极为重要,具有载人航天能量的国家才有可能夺得「制天权」。

    2001年1 月底美国空军太空司令部动员250 多位军事和非军事太空技术专

    家,首度举行一次以太空为战场背景的仿真演习,想定2007年美国(蓝方)遇

    到一个强劲对手(红方),双方因卷入第三国(棕方)争端而在太空交手。美

    国官方虽对演习三方所代表的国家不予置评,但外界皆认为红方是暗指中共,

    棕方则暗示台湾。中共由此一太空作战演习可以推测,美国已以中共为其争夺

    「制天权」的假想敌{23}. 当前美国、俄国正在各自建构其「天战」的军力,

    以备未来夺取「制天权」之用;中共要成为一个能与美国抗衡的国家,绝不可

    能忽略夺取「制天权」所必需的「天战」军力之培基。因此中共在实现其首次

    载人航天飞行之后,必定会依序实现其「建立短期有人照料的太空实验室、与

    建造大型长期有人留驻的太空站」的目标,以及研发摧毁敌方航天器的武器,

    才有可能逐步拥有自卫与攻击的「太空军力」,不仅有助于中共的陆、海、空、

    二炮等部队与敌作战时发挥其战力,并可在与超级强国于发生战争前与战争进

    行中夺取「制天权」。

    1980年代,前苏联、美国、西欧与日本都在各自发展载人航天;进入90年

    代,俄罗斯、西欧与日本都放弃了独自发展载人航天的计画,全部合并到以美、

    俄为首的16国「国际太空站」发展计画{24}中,中共却被排除在外。因为美国

    对中共一直封锁太空科技与各种合作和学习的机会——例如「国际太空站」,

    目前美国已经允许20多个国家的航天员上去,其中包括蒙古和越南等国家,但

    至今不允许中国人上去。美国担心中共可能因参与「国际太空站」计画,而获

    得提升其航天科技的机会。中共「神舟五号」成功地展现载人航天实力后,美

    国可能会邀请中共参加「国际太空站」发展计画{25}{26}. 甚至美国《科学美

    国人》2003年10月号中《中国大跃进(China Great Leap Upward )》一文报

    导,从「神舟五号」的图片可以看出,其对接系统选择的是俄罗斯APAS-89 之

    衍生型号。APAS-89 最初是为俄罗斯「和平号」太空站研制的,现在使用于美

    国家航空航天局(NASA)的航天飞机与国际太空站进行对接;中共采用APAS对

    接系统使「神舟号」系列宇宙飞船也能与国际太空站对接{27}. 但个人推测中

    共可能会婉拒参与「国际太空站」计画,原因可能有三:

    一、「国际太空站」已建设多年,已有6 个太空舱组合在太空轨道上,预

    计于2007年建构完成。发展费用原为382 亿美元,但因费用膨胀估计到2007年

    建成的总费用将达到940 亿美元。中共若参加,只能在「国际太空站」上再对

    接一个太空舱,除了承担研制费用,还要分担一笔可观的维持费用,折算下来

    比中共独立建构一个太空站还贵。{28}

    二、「国际太空站」准备进行的是物理科学研究(主要有材料研究、生物

    研究、流体研究和燃烧研究)、生命科学研究(主要是人的研究、微重力生物

    学研究)、观测研究(主要有太空反物质观测研究、同温层观测研究)等研究

    实验工作,无法预期有多大的突破,更谈不到能产生多少商业利益,并且各国

    研究的内容与成果势必公开。远不如中共自行建构一个适度大小的太空站独立

    运作,进行本国所需之民用与军用目的之研究与开发。

    三、「国际太空站」原设计进驻6 至7 人,现因经费不足减至3 人。前苏

    联的「礼炮」系列太空实验室(主要诸元皆相同:发射重量19吨,最大直径4.15

    公尺,居住空间约90立方公尺)航天员进驻的纪录(入站失败与对接失败者剔

    除):礼炮1 号,3 人进驻24天;礼炮3 号,2 人进驻15天;礼炮4 号,2 人

    进驻30天与2 人进驻63天;礼炮5 号,2 人进驻48天与2 人进驻18天。美国的

    「天空实验室(Skylab)」(发射重量50吨,最大直径6.7 公尺,居住空间约

    310 立方公尺)航天员3 次进驻皆成功,其纪录为:3 人进驻28天、3 人进驻

    59天与3 人进驻84天{29}{30}. 由以上的数据可知,3 名航天员是太空实验室

    与太空站长期留驻的恰当人数。「神舟五号」宇宙飞船可载运3 人往返天地之

    间,未来中共应有实力建造与发射大小介于「礼炮」太空实验室与「天空实验

    室」的太空站,因此中共独自发展与建设太空站,既可结合国情地精打细算设

    计其太空站,又能进行其既定的载人航天任务,应系最佳的抉择。

    前苏联是航天科技与「载人航天」的领先者,美国直至其航天员登月成功,

    在航天科技与「载人航天」上才超越了前苏联。前苏联崩解后,俄罗斯经济困

    拮难以筹措经费用于其航天科技的持续发展,航天实力几乎陷于停滞。美国虽

    继续在航天科技方面领先,但偏重于各种卫星的研制与发射,以满足其军、民

    应用所需;在载人航天方面因NASA受限于经费削减,导致发生「哥伦比亚号」

    航天飞机返航时解体的悲剧,使其载人航天的发展近期遭受很大的挫折。中共

    的航天科技实力经过40余年的深耕,不仅已形成完整的体系,并已成熟到具有

    国际一流的水准,加上中共近年来经济蓬勃发展,政府财力足以支应航天发展

    所需,因此未来中共的「载人航天」将会以超过以往进步的速率快速发展。2007

    年以前,中共应能完成航天员舱外活动,载人宇宙飞船与太空飞行器(如轨道

    舱)的交会对接技术,以及建立短期载人的太空实验室;至于建造长期载人太

    空站,也有可能提前在2010-2015 年达成。因为中共新一代运载火箭「长征5

    号」预计于2010年前后投入使用,其低轨运载能力达到25吨,与发射俄罗斯「

    和平号」太空站核心舱与「国际太空站」核心舱(各重约20吨)的俄罗斯「质

    子」号火箭属于同一量级。届时,「长征5 号火箭」将有充分能力发射与「和

    平号」及「国际太空站」太空站大小相当的载人空间站,进行其太空应用研究

    与军事目的运用。

    中共「载人航天工程」在建造「长期有人留驻的太空站」后的下一个步骤、

    可能是进行「载人登月」,与在月球上建立有人留驻的基地,进行科学研究与

    工程开发,以及将月球上丰富而地球上昂贵的资源运回地球。当然「载人登月」

    必须在中共「嫦娥工程」探月计画——以无人航天器分为「绕」、「落」、「

    回」三个阶段、对月球进行探测的计画达成与适度了解月球后,才有可能实施

    {31}. 而「嫦娥工程」探月计画的第一个探月航天器,中共已计画将于3 年内

    发射。{32}

    结语

    中共「载人航天工程」发展至今十多年,总共使用资金共180 亿人民币左

    右;「神舟五号」载人航天所耗费尚不到10亿人民币{33}. 这次发射「神舟五

    号」宇宙飞船首次载人航天成功,标志着中共掌握了载人航天的基本技术,完

    成了中共「载人航天工程」战略的第一步——验证载人宇宙飞船「上得去、回

    得来」的航天技术,与具备了天地往返的基本运输工具,使中共成为世界上第

    三个「载人航天」的国家,并且开始具备争夺「制天权」的潜能。假以时日,

    中共将能按照其拟定的「载人航天」计画,进而实现其「建立短期有人照料的

    太空实验室、与建造长期有人留驻的太空站」的战略目标。中共的载人航天计

    画对中共在国际地位、国内政治、军事、经济、科技发展等方面产生的效益是

    非常深远的,成果是十分丰硕的,但因限于篇幅本文中予以省略,有兴趣了解

    的读者,请参阅笔者发表于本刊第552 期(91年11月号)《由「神舟三号」无

    人飞船航天成功剖析中共的「载人航天计画」》一文。

    作者简介

    应绍基先生备役上校,现服务于台湾中山科学院。

    注释

    注{1}  「神舟五号绕地球14圈今晨着陆」,联合晚报,2003年10月16日。

    注{2}  「神舟五号成功着陆」,中国时报,2003年10月17日。

    注{3}  「载人上太空中共跻身航天第三大」,中国时报,2003年10月16

    日。

    注{4}  「长篇特稿:中国首次载人航天飞行的前前后后」,http://www.sina.com.cn

    2003年10月19日14:03中国新闻网。

    注{5}  「王永志:中国载人航天从追赶开始并未抄袭他国」,http://www.sina.com.cn

    2003年10月17日07:11中国新闻网。

    注{6}  应绍基,「由「神舟三号」无人飞船航天成功剖析中共的「载人

    航天计画」」,空军学术月刊,第552 期(91年11月号),页49-67.

    注{7}  早在1988年夏季,中共已展开载人航天器论证,航天专家对发展

    宇宙飞船和航天飞机两方案各有意见。支持研制载人宇宙飞船专家认为,宇宙

    飞船结构相对简单,无需复杂的空气动力控制面,也没有着陆机构及相关装置,

    研制困难与经费较低,较符合国情。且宇宙飞船既可搭乘航天员,又可向太空

    站运输物资,还可作为太空站轨道救生艇用;且宇宙飞船生产成本低和生产周

    期短;而航天飞机无论是造价还是维修费用以及发射场建设,都相当昂贵,当

    时中共连支线飞机都不能制造,根本不具备研制航天飞机的条件。支持航天飞

    机专家认为,航天飞机集火箭、卫星、飞机的优点于一身,既能像火箭一样垂

    直发射,又能像卫星那样在太空轨道绕地球飞行,还能像飞机那样再入大气层

    滑翔着陆。无论从技术发展角度,或是从航天飞机可重复使用的性能方面,代

    表国际航天发展的先进趋势,且能多次重复使用而较为合算。经过两年多的论

    证,航天专家才达成先发展载人宇宙飞船的共识,并经中共中央专委会于1992

    年1 月8 日决议:中国载人航天以宇宙飞船起步。

    注{8}  中国航天科技集团科学技术委员会主任、中国航天科技集团高级

    技术顾问庄逢甘,于2002年3 月11日发射「神舟三号」前接受《北京青年报》

    访问时透露:……「神舟三号」发射本身还要带一个卫星上去,这是和「神舟

    一号」、「神舟二号」不一样的地方……。「神舟三号」发射后一天(2002年

    3 月26日)新华网最先发布的《中国「神舟三号」发射成功进入预定轨道》新

    闻中,首次提到:「神舟三号」宇宙飞船由轨道舱、返回舱、推进舱和附加段

    组成……。由此两新闻综合研判,有可能中共曾试验利用「神舟三号」的「轨

    道舱」载着「附加段」,进行将1 枚小卫星在太空中送入预定的轨道,但可能

    因系「军事任务」或该试验未成功而未公布。2002年05月20日02:09新浪科技

    网报导《「奥运小卫星」将于今年搭载「神舟四号」发射升空》。「奥运小卫

    星」体积为150 ×150 ×250 公厘,重量为20公斤。但「神舟四号」发射升空

    后的媒体报导中,皆未提到此事。「神舟五号」航天前后的媒体报导中,已正

    式提到「附加段」,但皆未说明其功能。笔者推测它的功能之一可能系用以在

    太空布放小卫星。

    注{9}  「华时报导情搜卫星随神舟上太空」,联合报,2003年10月18日。

    注{10} 应绍基,「由「神舟三号」无人飞船航天成功剖析中共的「载人

    航天计画」」,空军学术月刊,第552 期(91年11月号),页49-67.

    注{11} 「长篇特写之一:巧织天网控" 神舟" 」,http://jczs.sina.com.cn2003-11-5

    09:14:21解放军报。

    注{12} 「王永志:中国载人航天从追赶开始并未抄袭他国」,http://www.sina.com.cn

    2003年10月17日07:11中国新闻网。

    注{13} 「长篇特写之二:铸造安全" 返回港" 」,http://jczs.sina.com.cn

    09:13:35解放军报。

    注{14} 「李继耐撰文回忆我国载人航天工程的艰辛与喜悦」,http://jczs.sina.com.cn

    2003年10月26日 16 :49新华网。

    注{15} 应绍基,「由「神舟三号」无人飞船航天成功剖析中共的「载人

    航天计画」」,空军学术月刊,第552 期(91年11月号),页49-67.

    注{16} 「美苏首次载人航天计划及我国载人航天计划回顾」,http://www.sina.com.cn

    2003年10月16日08:51新浪科技。

    注{17} 「神舟五号搭载物品亮相」,http://www.sina.com.cn 2003 年

    10月19日 10 :54北京晨报。

    注{18} 「华时报导情搜卫星随神舟上太空」,联合报,2003年10月18日。

    注{19} 闻韬,「神舟五号的任务、安全性及发射准备」,http://jczs.sina.com.cn

    2003年10月16日 21 :34,新浪科技。

    注{20} 「" 神舟" 五号飞船成功变轨航天员工作正常」,http://jczs.sina.com.cn

    2003年10月15日 16 :54新华网。

    注{21} 「记者现场特写:" 神舟" 飞船返航记」,http://jczs.sina.com.cn

    2003年10月16日 10 :35中新社网站。

    注{22} 「外交部:载人飞船是为和平目的与军备竞赛无关」,http://jczs.sina.com.cn

    2003年10月16日 09 :31中国日报网站。

    注{23} 应天行,「由近期美国透露太空作战演习谈起」,全球防卫杂志,

    第201 期(90年5 月号)。

    注{24} 「国际太空站(International Space Station )」是第四代太

    空站,1993年美国政府提出将其「自由号」太空站计画由美国独自建造改为国

    际合作建设。经过5 年准备,「国际太空站」工程于1998年底正式「动工」,

    参与建设的国家共有美国、俄罗斯、日本、欧洲航天局及加拿大等16国,是世

    界航天领域最大规模的科技合作项目。「国际太空站」预计将于2007年前建成

    ;目前已建成「曙光」、「星辰」等6 个舱以及机械臂和太阳能电池等外部设

    施。完成建造的「国际太空站」将包括6 个实验舱、1 个居住舱、3 个节点舱

    以及平衡系统、供电系统、服务系统和运输系统,总重量约为500 吨,站上居

    住舱容积为1 ,200 立方公尺。「国际太空站」的研究领域包括:微重力加工、

    生命科学、空间科学、地球科学、工程技术试验和商业产品开发等。研建费用

    原为382 亿美元,但因费用膨胀估计到2007年建成的总费用将达到940 亿美元。

    建成后的「国际太空站」将是个「太空城市」,它将成为人类在太空中长期逗

    留的一个平台,可容纳7 名航天员在上面长期居住,最多时可容纳15人在上面

    从事考察活动,目前的「国际太空站」可以供3 名航天员长期工作。

    注{25} 「太空俱乐部里的新成员:中国低调跻身宇航三强」,http://jczs.sina.com.cn

    2003年10月15日 18 :55中新社网站。

    注{26} 「国际观察:" 神五" 飞行成功改变世界航天格局」,http://jczs.sina.com.cn

    2003年10月16日 09 :09新华网。

    注{27} 「美国杂志评述中国" 神舟"5号飞船技术性能」,http://www.sina.com.cn

    2003年10月20日09:24中国日报网站。

    注{28} 王希季,「选择中国载人航天发展目标的讨论」,中国空间技术

    科学技术月刊,2002年8 月号,页1-9.

    注{29} 李大耀,「飞船——载人航天的突破口」,航空知识月刊,2000

    年1 月号,页17-20.

    注{30} 羽佳,「载人太空实验室」,航空知识月刊,2000年2 月号,页

    38-39.

    注{31} 「国家航天局局长:我国为什么要激活探月工程?」,中国航天

    月刊,2003年4 月号,页3-9.

    注{32} 「我国首次探月活动有望三年左右实现」,http://jczs.sina.com.cn

    16:20:57新华网计划」,http://www.sina.com.cn 2003 年10月16日14:48

    中国日报网站。

    注{33} 「中国载人航天资金180 亿暂无发展航天飞机计划」,http://www.sina.com.cn

    2003年10月16日14:48中国日报网站。

分页树展主题 · 全看首页 上页
/ 1
下页 末页


有趣有益,互惠互利;开阔视野,博采众长。
虚拟的网络,真实的人。天南地北客,相逢皆朋友

Copyright © cchere 西西河