载人航天发展现状及展望 袁家军- 第1部分

　　　　主讲人简介袁家军，1962年出生，1984年毕业于北京航空学院飞机设计与应用力学系，1987年中国空间技术研究院空间飞行器设计专业硕士研究生毕业，现任中国空间技术研究院副院长，神舟号飞船系统总指挥。

　　　　内容简介航天技术是从1957年，前苏联的第一颗卫星发射太空以后，人类开始进入太空。经过了半个世纪的发展，航天技术现在已经在三个大的领域进行发展。这三个大的领域，第一个是应用卫星，第二个是深空探测，第三个是载人航天。所以载人航天是航天技术发展的其中一个很重要的分支。所谓载人航天，顾名思义，就是人类通过航天器进入太空，在太空进行生活、工作和生产以及研究活动，并且人类还需要返回地球。目前根据技术的发展，载人航天在我们人类在太空的活动领域，还主要是局限在近地轨道，也就是一般我们是在离地面有三百公里到五百公里这么样一个高度。由于有了人的参与，载人航天的技术本身特点，决定了载人航天是在航天领域当中，最具探索性和挑战性的一个工作。载人航天的发展历史，我们可以把它归结为发展的四个阶段。第一个阶段，是载人飞船阶段。第二个阶段，是天地往返运输器。第三个阶段，是短期的空间实验室阶段。第四个是空间站的阶段。神舟号飞船是1992年1月份，由中央批准的，中国航天进入载人航天领域的一个起步的工程。它的目标就是要突破载人航天的基本技术，建立中国载人航天的科学技术和工程系统，带动我们航天的基础设施，队伍建设，促进中国航天的可持续发展。神舟号飞船是我们完全拥有自主知识产权的，独立研制的，一个按照天地往返运输器为目标的一个载人飞船。

　　　　对于载人航天领域的展望：在二十一世纪初期，载人航天的发展，应该说有几个大的方面。首先就是，在俄国的礼炮号和和平号空间站以后，由美国、俄国和欧空局等十六国发起的国际空间站，即将建成。这个是载人航天发展的一个重大的里程碑式的项目。另外，太空旅游，天基航天，以及月球、火星探测方面，也很有发展前景。

　　　　全文尊敬的各位院士、各位领导、各位代表，我今天对载人航天现状发展的历史、发展的目标和发展的展望，做一个简单的报告。在进入载人航天这个题目之前，我想先把航天技术的发展，做一个简单的介绍。航天技术是从1957年，前苏联的第一颗卫星发射太空以后，人类开始进入太空。经过了半个世纪的发展，航天技术现在已经在三个大的领域进行发展。这三个大的领域，第一个是应用卫星，第二个是深空探测，第三个是载人航天。所以载人航天是航天技术发展的其中一个很重要的分支。下面先简单介绍一下应用卫星。应用卫星是围绕着地球运行的，以地球为交焦点的，各类不同的卫星。主要的轨道，有我们大家知道的，地球同步轨道，有通信卫星，有气象卫星，另外我们还有用于地球观测的太阳同步轨道卫星，包括对地观测卫星，还有包括太阳同步轨道的气象卫星。另外第三类卫星是运转于组合在地球同步轨道，和地球的中高轨道，进行组合的导航定位卫星等等。应用卫星，根据应用卫星的特点，大家可以看见，它是无人的飞行器。它可以由单个的卫星组成，也可以由一个星座，也就是多颗卫星组成的星座来组成。航天技术的发展的第二个大的方向，或者是领域，是深空探测。所谓深空探测，主要是指在地球以外的外层空间进行探测。它的主要的科学的目标，有研究太阳系的起源　、组成和演变，研究地球环境的形成与演变，探索地球以外的生物，就（是）地外的生物　、生命的存在和太空资源。空间天文的观测，包括空间天文的观测，日地空间的观测，月球探测，以及太阳系行星探测。它按照深空探测，航天器的分类主要包括这么几个大的方面。第三个领域，就是今天我要重点介绍的，载人航天。所谓载人航天，顾名思义，就是人类通过航天器进入太空，在太空进行生活、工作和生产以及研究活动，并且人类还需要返回地球。目前根据技术的发展，载人航天在我们人类在太空的活动领域，还主要是局限在近地轨道，也就是一般我们是在离地面有三百公里到五百公里这么样一个高度。由于有了人的参与，载人航天的技术本身特点，决定了载人航天是在航天领域当中，最具探索性和挑战性的一个工作。从工作本身的性质来说，它是集科学、技术和工程为一体的，这样一个最重大的研究领域。在航天领域，它属于最重大的研究领域，在下面，我要介绍一下太空资源，大家知道，我们人类探索太空的目的，还是要充分地利用太空的资源，为人类造福。太空资源，根据目前我们了解到的情况，主要有这样几类独特的资源，第一个就是失重的环境。大家知道我们地球上，有一个重力加速度，进入太空以后，也就是进入外层空间以后，我们这个重力就消失了。那么在这个环境下，我们很容易进行重力的控制，不同重力，我们很容易在局部的环境，可以进行重力的控制，这是一个特点。第二个特点，太空是真空状态，没有大气，这个是个特点。第三个，可以大面积快速地覆盖地球表面和大气层。在低轨道运行的航天器，一般的来说，它的轨道周期，都是在一个半小时左右，就可以绕地球转一圈。这样的话，可以很快地覆盖地球表面。我们按照太阳极轨，一般的来说，可以用两到三天的时间，把整个地球的表面覆盖。第四个特点就是超大的容积。在太空，我们在地球以外，这个容积是无限大的，可以做一个无限大的仓库。第五个特点是容易获得光能、热能和电能。我们知道，我们地球的主要的自然的能源是来自太阳，由于大气层的衰减，使得我们在地球获得能源的量减少。走出大气层以后，我们获得能源的能力，会大大地提高。再有呢，就是超低温的环境。我们在太空，特别是在地球的阴影区，低温空间的环境（温度），是非常的低。这个太空的超低温的环境，我们也可以进行充分地利用。下一个方面，就是与地球的生物圈相隔离，没有地球上的灾害，比如说风暴、闪电　、洪水、污染等，在太空上没有这样的灾害。还有就是磁场，磁场的环境，磁的环境。在地球的周围的附近的区域，我们太空存在磁场的环境。还有就是强辐射的环境。太空的强辐射来自于太阳系，也来自于银河系，包括质子、紫外线等等各种射线，构成了强辐射的环境。最后的一个太空的资源，由于我们从太空观察，我们人类的家园地球，它具有非常独特的精神感官的刺激作用，令人愉快，所以这也是一个资源。下面我再介绍一下载人航天的发展目标。载人航天的发展目标，归纳起来，有三个大的方面，第一个方面就是开发和利用太空资源为人类造福。我们刚才讲的，包括我们的应用卫星在内，包括我们的载人航天，都是要开发利用太空的资源，来为地球的人类造福。第二　，要了解、认识太空，认识地球，认识地球自己。因为地球上的环境，离不开它所处的太阳系的环境，要真正地认识地球，我们必须从一个宏观的角度，从一个太阳系全面的角度，来认识地球。通过认识地球，来认识我们人类本身。第三个发展目标，就是要推动科学技术的发展，提高人类的能力，扩大人类的生存空间。这个我们大家知道，我们已经经过了很多的，多次的探索，感觉到我们通过探索太空，使得人类的精神，得到了巨大的激励。通过太空的探索，也带动了我们科学技术的发展。所以我想，太空探索，这是人类长远的利益。下面再介绍一下载人航天发展的技术特点。与无人卫星相比，载人航天的发展，主要是围绕着人类，主要围绕着人的技术发展，有这么四个大的类别。第一就是飞行的安全性和可靠性。我们把人送入太空，不但要把他送入太空，而且重要的是还要让他安全地返回，所以围绕着飞行的安全和可靠，引发了一系列的科学和技术方面的问题。第二个，就是环境控制和生命保障。刚才介绍太空的资源的时候，已经谈到了，太空这个环境，它不具备人类生存的环境，所以人类要进入太空，必须要对于环境控制和生命保障，这是一个最关键的一个环节。如果离开了这个，我们人类就无法能够在太空生存、研究和生产。第三个大的方面，就是太空的补给。由于人的每天呼吸的氧气，需要的饮食和水分，以及人体代谢产生的废物等等，从目前技术的发展，我们都需要在地面供给。那么是一次性地带足，还是分期地我们进行补给，这是一个载人航天发展的一个最重要的环节，特别重要的环节。因为人的消耗非常大，如果我们长期在轨生存的话，作为太空补给，将会对于我们运输的能力，对于航天器的能力，带来很大的一些技术方面的挑战。所以太空补给，也是作为一个重要的环节。人员的因素主要是涉及到，人类在轨工作生活以及生产所需要，我们必须要从设计方面进行保障的人机功效学的考虑，如何设计你的人机界面，能够使得你的工作更有效。第二个方面，就是在失重，以及在空间太空的封闭的小环境下，对人体的生理和心理的影响规律的研究，特别是长期地在轨生存的，我们如何来开展这方面的科学研究，这是很重要的一个科学的问题。第三个方面，就是人员的医学保障。在太空，医学保障如何最有效地开展。第四个方面，就是居住舱舒适性的设计，包括很多的方面，包括舱内的噪声，包括舱内的照明等等，这些日常生活方面的一些设计，这也构成了一个很关键的设计环节。最后一个，就是人类在舱外活动的，或者舱外工作的效率。我们大家都知道，太空行走，主要是在航天器以外，进行用于空间太空的航天器的组装、维护、维修，如何提高效率，这也是一个很重要的问题。下面就简要回顾一下载人航天发展的历史。总结起来，载人航天的发展历史，我们可以把它归结为发展的四个阶段。第一个阶段，是载人飞船阶段。第二个阶段，是天地往返运输器，这个发展阶段。第三个阶段，是短期的空间实验室阶段。第四个是空间站的阶段。回顾五十年载人航天的发展，我们可以把载人航天发展，划为这四个阶段。第一个阶段，载人飞船。载人飞船这个阶段，主要的科学目标或者技术目标，就是要突破载人航天的关键技术。关键技术包括安全发射入轨技术，包括在轨生命保障技术，就是我们进入轨道以后，如何能够创造人类生存所必要的环境。第三个就是我们要返回的过程，制动返回和升力控制技术。因为我们在太空，航天器、载人飞船是以二十五倍音速的速度在飞行，所以要安全地降落，这是制动返回和升力控制，如何来保证我们在减速的过程，人体所耐受的环境，不超过我们人体的承受极限，也就是四个G左右。还有就是我们再入防热技术。高速运行的物体，在进入大气层以后，由于和大气层的高速摩擦，在航天器表面，要产生上千度的高温。那么要保证舱内的温度在三、四十度的这么一个环境，我们要对于防热结构，防热技术方面，提出了非常严峻的一些挑战。还有就是着陆缓冲技术。顾名思义，我们要软着陆。我们人体站在五米以上往下跳的话，人的安全就要受到威协。我们从太空返回到地面以后，还有相对一定的减速，然后最终实现软着陆，这也是很关键的一个技术。以上就是整个的发射和飞行过程。另外我们要再扩展在太空研究的能力，还需要进行太空的航天器的交会对接。我们把两个航天器发射到轨道以后，进行组合，我们把它交会对接，称作交会对接技术。还有出舱活动的技术等等，这是载人飞船的主要的技术目标，就是要突破我们关键的技术。下面我有几个图片，可以看一看。这是俄罗斯在1961年发射的东方号飞船。人类的第一个宇航员加加林，就是乘坐这个东方号飞船飞入太空。从目前这个结构看，它是一个非常简单的航天器。第二个航天器，也是俄罗斯研制的，叫上升号飞船。上升号飞船可以承载三个人，它可以实现了人类的第一次太空的行走。通过这个通道，人类已经进入太空出舱活动。这是美国的第一个水星号飞船。这个图片除了飞船以外，还包括逃逸飞行器。这是美国的载两人的双子星飞船。可以看见双子星飞船，人类也可以出舱活动，而且双子星飞船，也可以进行交会对接。这是双子星飞船着陆，着落在海上