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国际载人航天发展战略

 心爱如初 2017-02-17

国际载人航天发展战略

焦维新

北京大学地球与空间科学学院  教授

 

 

    课程前言

主持人:929号,中国发射了天宫一号,在以后的两年时间中,我们还会陆续发射神8、神9、神10,完成和天宫一号的有人的或者无人的交会对接。那这样一下,载人航天再次成为热话题,今天我们打开视野,请来了焦维新老师跟我们谈一谈国际载人航天的发展规模,这就是焦维新老师,请看一下焦老师的短片介绍。

    旁白:焦维新,北京大学地球与空间科学学院教授,1946年出生于哈尔滨市,1965年考入北京大学,1970年毕业,此后一直在地球物理学系空间物理学专业从事教学与科研工作,19937月至19947月间,前往美国加州大学洛杉矶分校做访问学者,19972001年间任地球物理学系副系主任,主管教学。现任中国空间科学学会、空间探测专业委员会副主任,中国气象学会航空与航天气象专业委员会委员,中国气象学会卫星气象与空间天气学专业委员会委员等学术职务。

    主持人:听说2001年我们国家召开探月会议的时候,您提出来管这以后的探月工程叫嫦娥。

    焦维新:那时国家还没正式决定启动探月的计划,我们是学术界开这个学术研讨会,在那次学术研讨会,我做一个学术报告,而且是提了两点建议,第一点我就说,为了使广大民众关注中国探月这个工程,建议把这个计划叫做嫦娥计划。第二点我提的建议,我们国家是首先应该搞环月探测,为什么讲到这个问题了呢?因为当时开这个探月研讨会主要是工科院校组织的,他们对机器人感兴趣,所以你听报告,很少有谈科学目标,或者是我探点什么,都是介绍各式各样的机器人,后来我就提出问题,你机器人确实很有用,但是问题是说,我们机器人落在什么地方,我们要探测什么地方。

    主持人:我可以通过节目就说,嫦娥计划,这嫦娥两个字谁命名的?就是焦老师命名的。

    焦维新:那我不能那么说,我只能说我在国家没有正式立项之前,我在正式的学术会上,我很早就提出了这个词,至于说怎么命名的,那是由领导决定的。(300

    主持人:能透露一下吗?我们将来环月完成了以后,机器人也登月了以后,会不会有杨利伟登月。

    焦维新:这是早晚的事情。

    主持人:早晚的事情。

    焦维新:真要做的事情,一会儿我在讲演中特别还要强调一下,我也一直主张,将来我们载人航天三步走以及探月三步走,这两步走完以后,我们国家应当开展载人登月。

    主持人:好了,我们言归正传,由您给我们带来演讲,演讲题目是《国际载人航天发展战略》。好,欢迎!

    旁白:天宫一号发射成功,世界瞩目,神舟八号预备对接,万众期待。中国载人航天技术发展前景如何?从星球大战到太空漫步,人类探索太空,为何充满激情与竞争?21世纪太空战略又将呈现何种态势,北京大学焦维新做客《世纪大讲堂》,详细讲述《国际载人航天发展战略》。(406

焦维新:对这个题目我想分三个问题来谈,第一个问题是关于国际载人航天的发展概况;第二个问题是中国载人航天的特色;第三个问题是未来国际载人航天发展的战略走向。

一、国际载人航天的发展概况

对于第一个问题,我想根据社会发展的特征以及技术的特点,我再具体分成两个阶段,第一个阶段应当说是冷战时期,也就是说从前苏联发射第一颗载人飞船到美苏太空握手。那么第二阶段呢,从冷战结束到国际空间站建成。

(一)第一阶段:从前苏联发射第一颗载人飞船到美苏太空握手

我想在谈第一个阶段,我们首先来分析,在这个阶段发生哪些重要的事件以及这些事件对有关国家政治、经济和技术产生什么样的影响。

1取得的成绩

应当说在这个阶段,重要的事件是在1961412日,苏联发射了第一颗载人的飞船东方号,加加林乘坐这艘飞船遨游太空,开辟了人类载人航天的新纪元,这件事对美国影响刺激非常大。在这之前,苏联就已经创造了多项世界第一,你看1957104号就发射了第一颗人造地球卫星,在1959年一年的时间内,它又创造了三项世界第一,探月的三项第一。第一个飞越月球的探测器,第一个撞击到月球的探测器,第一个飞到月球背面的探测器,使人类第一次了解到月球背面究竟是什么样,大家知道月球始终有一面朝向我们,如果不借助航天器的话,我们是不知道月球背面是什么模样的。面对苏联所取得这么多项世界第一,美国老百姓就议论说,你说咱们美国难道总甘当老二吗?媒体也开始向肯尼迪总统发问,所以肯尼迪总统就采纳了约翰逊副总统的建议,在1961年的一次参众两院特别会议上,肯尼迪发表一个重要演讲,明确宣布要支持阿波罗计划,在阿波罗计划执行的过程中呢,有6个航天器成功地到达了月球,有12名航天员到达了月球表面。在这个期间,苏联也没闲着,美国要搞载人登月的话,我也要搞载人登月,但是它的运载火箭不过关,大运载火箭不过关,四次发射全都失败了,所以它只好放弃了载人登月的计划,它发展空间站,所以它发射了礼炮1号、2号一直到5号,当时也叫空间实验室,所以这相当于是苏联的第一代空间站。

2付出的代价

所以在这段时间应当说美国和苏联在太空领域都取得很好的成绩,但是呢,也付出了很高的代价。比如像苏联,有四名航天员在两次联盟飞船的事故中丧生。阿波罗飞船,阿波罗1号的航天员在地面做实验的时候,发生一场火灾,三名航天员活活地被烧死在舱内。阿波罗11号飞船虽然成功地登录了月球,但是到达月球表面那个时候呢,也是险象环生。所以我们看来表面上这是一个技术问题,但实际上都跟太空竞赛有关系,就是在争第一的这样的理念的指导下,没有把航天员的生命安全放在第一位。

3对有关国家政治、经济和技术产生的影响

可以说在这场竞争中,苏联赢得了开始,美国笑到了最后。我们说美国赢得了这次竞争的胜利,不光是体现在它成功地发射了阿波罗飞船,更重要的是什么?它实现了在政治上赶超苏联这个目的。另一方面呢,在阿波罗计划的推动下,使得它运载火箭的技术、计算机、通信、材料等等高科技领域的技术,都得到了很大的发展。1975年的715号,美国的阿波罗18号飞船和苏联的联盟19号飞船,成功地进行了太空交会对接,历史上把这次对接活动称为美苏太空握手,描绘了国际合作的第一缕曙光,这是我们看到第一阶段的情况。(933

(二)第二个阶段:从冷战结束到国际空间站建成

1美国的航天飞机

第二阶段的情况,就是说阿波罗计划执行完成以后,那么美国的重点是搞什么呢?是发展航天飞机,在1981412号,美国的哥伦比亚航天飞机起飞,2011年美国的最后一架航天飞机,亚特兰帝斯号作了它最后一次的谢幕之旅,持续了30年的航天飞机计划就到此结束了。应当说航天飞机呢,应当说为美国创造了辉煌,我们回顾航天飞机发展这30年,确实取得了辉煌的成就。航天飞机就从地面送到太空的这个负载总和是所有航天器总和的一多半,从太空返回到地面物质的质量是占各种航天器的97%。它将804名乘员送到太空,另外和和平号空间站呢对接了9次,和国际空间站对接了38次,进行了大量的科学实验,确实是硕果累累。

但是航天飞机有它设计上的先天不足,我分析有两点。第一点,载人和载物它是不分开的,所以一旦运载火箭发射出现问题的话,航天员没法逃生,这是它一个致命的弱点。还有一个弱点就是它,大家看航天飞机发射的时候,有一个黄色的东西,那是外挂燃料箱,它是又高又大,要比航天飞机高得多,所以航天飞机一发射的时候,就是那个防热材料2.5厘米厚的防热材料霹里啪啦往下掉,可能就砸到航天飞机的翅膀上,哥伦比亚航天飞机失事,就是因为这个碎片脱落,使航天飞机的翅膀,那个防热瓦被砸出一条缝,就是这个缝要了航天飞机的命,所以航天飞机因为这两个设计上的先天不足,先后出现两个大的事故,一是发射时候爆炸,一是返回时候解体,使得14名航天员丧生。

所以我就给航天飞机一副对联,上联是功能多运载大太空领域取得辉煌成就,下联是事故多后果惨每次发射令人提心吊胆,横批是褒贬不一,这是这个航天飞机。

 

旁白:航天飞机的优势与缺陷明显,空间站的技术发展情况如何,国际空间站为何声势浩大却又问题多多,中国载人航天发展起步晚,技术是否先进,特点又是什么,《世纪大讲堂》之《国际载人航天发展战略》正在播出。(1244

2苏联的空间站

那么苏联在进入缓和以后,它忙搞空间站,先后发展了叫礼炮6号、礼炮7号这叫第二代空间站,后来又发展了第三代空间站,叫做和平号空间站,应当说和平号空间站,在历史上也取得了辉煌的成就,它有三个特色,第一个特色呢,它创造了多项世界第一,在轨运行时间最长,延期服役时间最长,接待的外国的航天员人数最多,这是一个方面。第二方面,它进行了大量的空间科学的实验,包括生物学实验、医学实验,还有太空产品的开发利用实验等等,做了很多的实验。第三方面是在这期间也加强了美国和苏联的合作,就为后来的国际空间站的建设就积累了经验,本来它可以运行更长的时间,但是苏联解体以后经济上不景气,因为维持它运行的话,需要这个费用的,没有钱来更新了,那没有办法,只能让它坠毁到大气层里面,是非常可惜的事情。建立空间站和维护这个空间站,需要有太空的往返运输工具,一个很重要的工具呢就是飞船,所以苏联以及后来的俄罗斯一直没有放松发展这个飞船,最早的飞船那是冷战时期就有了,东方号、上升号,后来它发展了联盟号,又发展联盟T,联盟TM,联盟T是为了跟礼炮号对接的,联盟TM是为了跟和平号空间站对接的,联盟TMA专门是为了和国际空间站对接的。今年呢,它又发展到联盟TMA-M,所以它这个飞船一直都比较先进的。但是呢苏联因为经济上不景气,它也不愿意过多地承担国际空间站建设的义务,所以我给这个俄罗斯的联盟飞船,也有一副对联,上联是:技术先进,一船挑起大梁;下联是:囊中羞涩,一年只飞两趟,横批是力不从心,这是苏联的联盟飞船。

3国际空间站

那么后来就又发展起了国际空间站,国际空间站理念最早是在1983年美国总统里根就提出来了,后来经过一系列的讨论,一直到苏联解体,到1993年才基本上设计定型,从1994年到1998年这是准备阶段,19982000呢,这是个初期建设阶段,20002005这是最终建设阶段,在初级建设阶段呢,能够使三名航天员常驻空间站,在最终建设阶段结束以后,应当有六到七名航天员常驻空间站,长一百米,太阳帆板一展开80多米,重390多吨,那真是太空的庞然大物,但是建设时间比较长,由美国、俄罗斯牵头,还有日本、加拿大、巴西,还有欧空局的11个国家,统共有16个国家参与空间站的建设。但是我觉得空间站建设有两个问题,第一是设计上,它贪大求全,太大了;第二建设过程中,过于依赖航天飞机,一旦航天飞机出了问题了,它这个整个工程就停下来了,所以我给空间站一首打油诗,16国联合建造,长时期停工待料,建成后能用多久,到目前无人知晓。因为拖的时间太长了,人们已经等得不耐心了,连美国的航空航天局都已经烦了,感觉到这是一个累赘。(1732

二、中国载人航天的特色

那么第二个问题呢,我跟大家谈一谈关于中国载人航天的特色,为什么提到这个问题呢?因为方才我已经提到了在1961年苏联就发射了第一艘载人飞船,中国的载人飞船是20031015日,时间上相差了42年,因此就有人问,时隔40多年以后你再搞载人航天,你这载人航天处于什么样的水平?你是不是在低水平重复人家以前的那个过程啊?完全不是这样,虽然中国开展载人航天时间比较晚,但是它有它的特色。我概括起来,这个特色有五大特色。

(一)起点高

第一是起点高,直接我们发展三舱一段的模式,因为最早的飞船有单舱的、两舱的,我们直接搞的三舱一段的模式,相当于俄罗斯的什么飞船呢?相当于联盟TM因为联盟TM已经是联盟飞船的第三代了,在它之前又有东方号或者上升号,所以相当于俄罗斯飞船的第五代飞船。另外呢,我们现在搞飞船,它的电子技术都是当今的电子技术,当今的计算机技术、导航通信等等技术都是现代的技术,我们神舟七号已经是实现了太空行走,如果我们神舟8号,11月初发射神舟8号,成功地与天宫一号进行对接以后呢,那应当说飞船的关键技术问题,我们都已经解决了,那就是说我们的飞船应当是进入世界先进水平,可以投入商业市场,你说到国际空间站,到哪儿我都可以行,所以这是一个特点。(1939

(二)跨越式发展

第二是跨越式发展,我们是瞄准你这个先进的飞船,迎头赶上。

(三)轨道舱留轨利用

第三个特色是轨道舱留轨利用,如果我们仔细看看对比一下,我们中国的飞船和俄罗斯飞船来看,就是我们那个轨道舱也带着太阳的帆板,为什么呢?因为我们返回舱返回以后,轨道舱可以留轨利用,这留轨利用的时间一般半年多的时间,这样在半年多的时间,我们就可以获得大量的科学实验的数据,有了这些实验的数据,就为我们现在的空间实验室的建设就打好了基础。(2022

(四)小型的科学实验室的诸多好处

第四点呢,就是我们在空间站建立之前,我们发射一系列的天宫实验室,这是我们的特点,都是小型的科学实验室。

1用少数的飞船干更多的事

这有什么好处呢?应当说一举多得,就从天宫一号来说,它在太空可以停留两年的时间,这样我们可以先后与神舟8号、神舟9号、神舟10号进行交会对接,三次对接的话,正常情况下应当有六个航天器,但是我们现在有四个航天器,就可以进行三次对接,你看我们这个效率很高。如果神舟8号第一次对接顺利,和天宫一号连在一起一定时间以后呢,然后脱离,脱离以后也可能还想搞二次对接,这样验证我们技术。如果这些都顺利的话,那我们可能神舟9号就载航天员了。因为我们现在初步定,神舟10号是要载航天员,神舟9号还要看神舟8号的对接情况而定。所以我们用少数的飞船可以干更多的事,这是它的一个特点。

2可以验证复合体控制技术

还有一个特点呢,就是我们可以验证这个复合体控制技术,我们原来单独的天宫一号,大概是10米左右长,神舟飞船呢,有10米左右长,那么现在一对接了以后重量是原来的二倍,长度是原来的二倍,这样的一个复合体,如何控制它这个姿态,这也是将来建立空间站,必须要解决的问题。所以这样的话,我们通过这几次对接,了解这个控制复合体空间复合体的一些方法,为我们后边空间站建设打下基础。

3、空间试验室的作用各有侧重

第三个方面呢,我们空间实验室本身有观天测地的设备,有科学实验的设备,比如说我们的天宫一号呢?侧重于对地观测,我们的天宫二号侧重于生命科学,然后天宫三号呢侧重其他方面的科学实验。那好,我们每个科学实验室,可能做的实验能力有限,但是我们整个三个科学实验室加起来呢,我们无论无论从实验的种类和数量都很多。将来我们建设空间站的时候,到底设定哪些个实验项目,哪些实验它是最有效,以及这些实验装置我们如何设计,你看我们又可以积累一些经验。所以这是我们中国自己特有的,也是符合中国国情的,因为现在我们的运载火箭,只能发射8.6吨左右的航天器,再大的我们发射不了。但是就我们现在能力,我们可以做出很多的事情。(2325

(五)载人航天的目的

第五个特色就涉及到我们搞这个载人航天的目的,我们中国搞载人航天,不是为了太空竞赛,而是为了在充分地把空间站作为一个有用的平台开展空间科学实验,空间应用以及新技术验证,总之就是为了和平利用太空的资源。我们未来的空间站,那比现在的科学实验室大得多,大家看到三个舱,有一个核心舱,两个实验舱,每个都是22吨左右,每个舱都可以进行很多实验。那么将来我们用它干什么呢?做哪些实验呢?虽然这个空间站没有着手建设,但是据我所知,现在我们国家的许多科学工作者,都在这方面进行大量的研究,包括我们北京大学的很多理科的院系,一些专家、教授,都投入了这方面的研究大家首先提方案,你觉得在空间站上,根据我的学科特点,我应当做些什么样的科学实验,广泛地征求意见,然后有关部门把这些意见和建议收集起来以后呢,再由专家组织筛选,择优录用,然后再发布指南,有这个指南以后你觉得这个项目是我的特点,我就可以申请。另外你觉得,我还有些个新的Idea,就指南上没有,我还可以搞。所以这样经过几下几上以后呢,应当说我们提出的这些个实验方案,应当说具有创新性、具有可行性,所以这也是我们发展空间站的一个指导思想。虽然国外已经有空间站了,我们现在搞空间站,但是我们不盲目模仿,要根据中国的情况,考虑这个创新性、可行性,把两方面紧紧地结合在一起。(2531

旁白:21世纪太空时代,国际载人航天发展呈现何种态势,俄罗斯是否技术力量仍旧雄厚,欧空局火星探测能否如期展开,美国航天技术究竟是进是退,霸主地位是否一如既往,中国载人航天目标如何确定,《世纪大讲堂》之《国际载人航天发展战略》正在播出。

三、未来国际载人航天发展的战略走向

最后一个问题我想谈一谈,就未来国际载人航天发展的一个战略走向。那我们先对有关的几个国家分析一下。

(一)几个国家的情况分析

1、俄罗斯

比如我们先分析下俄罗斯,俄罗斯应当说有技术能力,但是它没有经济实力,所以它虽然已经制定了,有这个计划,载人登月,载人探测火星等等,但这个计划制定出来以后,过两年就没什么动静了,咱们中国有一句话就计划赶不上变化,我说这句话用在俄罗斯的计划上,那太贴切不过了。

2、欧洲空间局

欧洲空间局呢,它直接参与了国际空间站的建设,它自己有一个实验舱,还有一个它建一个自动货运飞船,未来会不会独立地开展载人航天呢?现在还没有看到这个迹象,当他在2002年就制定了一个非常宏伟的计划,叫做曙光计划,这个曙光计划里边,包含着将来我要载人探测月球,还要载人探测火星,但是2002年制定,现在将近10点过去了,没见任何曙光。在这个计划里边,有一个重要的一个计划,就是一个应当说比较高级的这个漫游车到火星上去,叫ExoMars,可能翻译成中文意思就是说,这个火星生命探索者,这个火星车准备2011年上火星,推到2013,推到2015,现在推到2018

3、日本

那么我们看日本,日本也直接参与了国际空间站的建设,它建设那个实验舱的话,应当是国际空间站最大的实验舱,没见到日本有独立的开展载人航天的计划,所以我估计,它今后要搞载人航天的话,会继续跟美国合作。

4、印度

我们看印度,印度媒体嚷嚷得非常凶,我们一定要在中国之前把航天员送到月球,甚至提出我们在2020年就实现载人登月,它也就是,我觉得这是吹牛,它没得这个实力,虽然它媒体在嚷嚷,但是没见政府的计划,所以我们还重点分析美国的计划。(2828

(二)美国的计划

美国在2010年呢,奥巴马他就是对美国的太空政策进行了修改,否则了原来布什总统时期制定的重返月球这个计划,提出了新的计划。因此就有人说,说美国载人航天是在倒退,最近一段时期,就是在我们天宫一号发射前后,我也接待了国外的一些记者采访,他们很多记者也在问这个问题,说美国在退,中国在进,那么中国什么时候能够赶超美国呢?我说它这个命题本身就不对,美国取消重返月球计划,不等的它退。那么美国新的计划干些什么呢?应当说如果我们去年对它的走向看得不是很清楚的话,应当说今年就看得很清楚。它第一件事,就是搞大型运载火箭,现在名字出来了,叫太空发射系统,这个系统它的运载能力在130吨以上,比当年发射阿波罗飞船的土星五号运载火箭的运载能力,还要大10%20%,那不仅探测月球、探测火星、探测小行星,这个大火箭都可以够了。第二件事,它在猎户座飞船的基础上,发展一个叫做多用途乘员工具,这个工具那要比原来探月的猎户座飞船要更大、更先进,你想啊,探测月球的话,你就是载人登月,如果不是建设月球基地的话,来回也就十几天也就够了,可是到火星那可不是那么简单,一出就得八个月,来往就在路上就十六个月,你再环绕火星待20天,差不多就是500天。所以大家看到报道,俄罗斯去年搞一个叫火星500那实验,让人们在封闭的环境里实验心理状态等等,所以这么远,假如说带着四名航天员的话,这500天,你想他喝水得喝多少水,食物得有多少,所以没有大的飞船能供应了吗?所以这是它明着干的两件大事。

另外其他正在进行,比如说地外天体的就地资源的利用技术,还有呢就是深空交会对接技术,将来探测火星,不可能说我载人飞船,把所有的吃喝东西都带上,它得带着一个货运飞船,货运飞船一般都是先到达火星,围绕着火星转,你什么时候载人飞船去了以后到那儿跟它对接,那就是离那么老远一亿多公里,深空交会对接。还有这个太空加油站,这是我给它起的名,意思是什么呢?我在太空建立一个平台,那么我的其他卫星,比如说动力没有了,到这儿我可以给它燃料,有了问题到这儿维修,我们想想那么美国这些措施呢,就是在于加强太空基础设施的建设。我们可以想一想再过十年,大火箭也有了,新的飞船也有了,还有其他一些技术,它想到火星到火星,想到小行星就到小行星,那么远都去了,那我到月球还在话下吗?所以很明显美国不是在退,而是在进,再过一定时间以后,在太空基础设施打得扎实了,它和其他国家的差距呢,拉得越来越大。所以它不管在近地空间还是在深空,它一直处于它这个霸主的地位。(3219

(三)中国的战略

那分析我们国家的情况,我们方才分析了中国载人航天这个三步走,计划在2020或者2022年建成我们那个空间站,这是三步走的目标。同时呢,我们还有这个探月三步走,绕、落、回,我们大概是2013年落,2017年左右回,就是我们取样返回,那这样就自然提出个问题,两个三步走走完了以后我们还往哪儿走,我觉得一个合乎逻辑的发展呢,就搞这个载人登月,我这个观点呢,有这个五个理由。

第一呢,我觉得中国实施这个载人登月,有利于提升我们国家的这个中国的国际威望,有利于增强民族自豪感。

第二点理由呢,我觉得开展载人登月,有利于提高中国的战略能力,一个国家的战略能力呢,包括既指非战争时期塑造有利于本民族安全态势的能力,也包括战争时期能赢得胜利的能力。这些能力包括政治动员能力、领导力、军事动员能力、技术能力和经济实力,也包括影响人们思想状态和心理素质的软实力等等这些因素。

第三个理由呢,就是在科学方面,我们应当实施载人登月,使我们在月球科学方面取得创新的成果,也书写中华民族新的篇章。美国阿波罗登月,获得了十个重大发现,使人类进一步了解月球的起源和演变,太空时代已经五十多年了,在五十多年里面,可以说我们中华民族对这个空间科学、行星科学、空间天文这一方面的贡献,可以说微乎其微的,没见到我们哪方面有特殊的发现,在新形势下,那么我们现在载人登月,不同于阿波罗时代,我们现在新的形势,新的技术条件,这些新的技术条件,包括新的飞船、新的探测技术,新的实验的技术,我们以新的视点,完整地、全面地来分析月球各样的问题,我们通过月面考察获得与月球起源与演变以及目前状态的关键数据和样品,使我们这个月球科学研究,迈入世界的先进行列。

第四方面呢,就是利用月球资源,大家也见到报道,月球有丰富的资源,最近刚刚又有报道说钛的资源非常丰富,半年之前国际上在炒稀土的问题,但是月球呢,稀土资源也非常丰富。最重要呢是一个有战略资源氦3,可控核聚变那个材料,当然了在可以预见的将来,我们无法把这些资源运到地球上,但首先呢,我们开展载人登月,至少我们可以更清楚地了解它的储量以及它的分布,我们在建立月球基地的时候,可以就地利用这些这个资源,而且《联合国公约》和《月球协定》都有规定,世界各国有自由进入各天体各区域的权利,有这个开发利用各天体资源的权利,所以我们实行载人登月,就使我们获得这样的一个能力,可以扩展我们中国的利益空间。

最后一点呢,我想谈谈我们有这个可能性,因为改革开放使我们经济得到了长足的发展,经过这个载人航天的三步走,探月的三步走,我们有这个技术这个积累,所以我想在不久的将来,我们会看到中国航天员在到达月球表面,挥动着五星红旗向全世界人民招手的那种感人的场面,我想这个时间不会太远的。好,我的演讲就到这里,谢谢大家。(3644

 

旁白:神舟8号与天宫一号对接技术难点在哪里,航天飞机、航天飞船、空间站的特点是什么,宇航员的生活会有哪些奇特经历,普通民众离太空之旅还有多远,《世纪大讲堂》之《国际载人航天发展战略》正在播出。

 

四、访谈

(一)航天飞机、航天飞船、空间站的特点

    主持人:很有收获,第一次听说月亮只有一面永远对着我们,另一面我们看不到,还听到了一首打油诗,两副完整对联,很有收获。有几个概念我一直弄不清楚,您看您在讲演当中说过航天飞机,说过航天飞船,说过空间站,这三个东西有什么区别吗?

    焦维新:应当说载人航天主要有三种类型,一是飞船,第二就是航天飞机,第三就是空间站,飞船就是一种小型的航天器,一般都是一次性使用的。

    主持人:就飞船是最小的。

    焦维新:它主要是作为一个天地往返的一个运输工具,比较小,一般也就是八九吨这样,而航天飞机是带翼的,可重复使用的这样的一个航天器,它一般的运载量都比较大,像美国的航天飞机自重就109吨,载重负载可以到25吨,而像俄罗斯的联盟TMA飞船的话,它除了载三名航天员之外呢,还能载一百多公斤的给养。进步号货运飞船呢,也只能带着四五吨的货物。

    主持人:这跟我的印象完全相反,就是说飞机比飞船要高级得多,也大得多。

    焦维新:各有各的特点嘛。

    主持人:我以为飞船强,它一个船。

    焦维新:空间站是个空间大厦,一般都是经多次在太空组装起来的,它能在轨工作的,一般都是在十几年,你像飞船一般也就是一个星期左右。

    主持人:它的寿命。

    焦维新:航天飞机两个星期左右。

    主持人:那您说空间站的时候还有两个概念,一个就叫空间站,比如说国际空间站,还有一个词叫科学实验室。

    焦维新:它是这样,这个呢应当说,它没有一个本职的区别,根据历史发展呢,你像一般把那种小型的,比如称为迷你空间站,现在我们经常这么说,就非常小型的,但是既然是小型的空间站,就专门给它一个词叫做空间实验室,像礼炮号,那就是一下子把这个舱都发上去了,和平号空间站那就是第三代,那就是多次组装,在太空组装起来了,好多个舱组成,和平号空间站就100多吨。(3949

(二)在空间站工作的出汗问题及植物生长问题

主持人:我替网友问一个问题吧,这个网友叫孙悟空大闹天宫一号,在空间站工作,会不会出汗,出了汗往哪流?在空间站里种点植物,它们的叶子会朝哪个方向生长?

焦维新:如果在空间站里边呢,因为他也假如活动多了也会出汗的,因为航天员也要进行体育锻炼的,体育锻炼,因为什么呢?在微重力情况下如果你不锻炼的话,时间长了会得软骨病或者说骨质疏松症,为了解决这个问题,航天员也得锻炼,锻炼就免不了出汗,出汗就是说在舱内出汗,擦一擦,但是像太空行走时候出汗,因为航天服它有自动循环冷却的系统,它这个温度保证你就是说至少不至于出很多的汗,但是有一次比如像美国航天员太空行走的时候,他航天服冷却系统出了问题了,他就大汗淋漓,然后这个汗液都蒸发了,变成气体把前面面罩都挡住了,所以也相当出了一个小的事故吧,说本来太空行走要进行五个小时,他不到两个小时就回来了。

在空间站上种植大豆的实验,就大豆长的形状应当跟我们地面看到的,应当是相差不太大。但是在微重力的情况下,火焰的形状变化很大,我们知道一个蜡烛的火焰,就像个麦穗似的,但是在微重力环境下呢,火焰是一个半球形的,是一个蓝色的火焰。

    主持人:蓝色的?

焦维新:蓝色的,一个半球型的火焰,所以没有重力下,火焰的形状也会发生变化。

主持人:好,谢谢。我的问题替网友问完了,还有哪位朋友有什么问题吗?(4150

五、现场提问

(一)神舟8号与天宫一号对接技术难点在哪里?

观众:焦老师您好,我是北大艺术学院的学生,所以对这个就是理科的东西也不是太理解,然后有一个问题就是神舟8号与天宫一号最后是要对接是吧?那它的对接的过程中,除了它自身的技术问题,还有没有受其他外部环境的干扰和影响?

   

    焦维新:这个对接呢,是从技术上就是非常复杂的工作,它涉及到比如说准确的测控技术,另外呢要求这个对接机械要非常灵,我看了一些资料,国外的一些个空间交会对接失败的,有相当一部分是跟对接机械装置失灵有关系的。除了你这个技术本身之外呢,还有也受到空间天气的影响,所谓空间天气就是太阳的变化影响了我们这个地球高层大气,电离层等等它的状况,而它的状况一变化呢,会影响到通信、导航定位,所以特别是发生一次大的耀斑,可能甚至使我们无线电通讯完全中断,可是现在我们要求准确地控制它的位置,假如真要来一次大的耀斑,会使我们通讯完全中断,那肯定是对我们这个交会对接有影响,所以我们要,但是已经进入太空以后呢,气象条件就不是主要的,那么我们要密切关注,叫空间天气的这个变化,或者空间环境的这个变化。(4324

    (二)普通民众离太空之旅还有多远?

观众:焦老师您好,我想问您一个问题就是,中国它什么时候能实现航天的平民化,因为我们都知道,美国在很久前就已经可以把普通的民众送入航天飞机,就比如说它失事的那个哥伦比亚号,是有老师在上面给同学讲课的,那什么时候我们也就可以去领略一下这个航天的魅力呢?切身地去感受一下。

 

焦维新:载人航天应用发展,包括太空之旅等等,这是载人航天商业应用的一个重要方向,当然现在国际上发展比较快,主要是美国,美国现在发展几种这个太空旅游方式,一种就是说太空飞船一号,它飞到100多公里高度,然后再返回地面,所以在做抛物线飞行的时候,会产生微重力环境,所以可以领略飘然若仙那种微重力这个状态,这个呢票价不贵,20万美元,所以这个可能明年我估计就可以投入这个商业运行,这是一种。第二种呢,毕格罗公司呢准备要搞一个专门用于旅游的空间站,因为现在的空间站呢都是为了科学研究的,所以它里面有好多的精密仪器,建设这个站确实非常困难,它将来搞的叫可充气式的结构,可能我发射时候折叠在一起,带几个高压气瓶,到了太空以后呢,啪一下一个充气,这个结构就展开了,因为你就是到太空玩去嘛对不对,给你一个生活的空间,多几个瞭望口,带着几个望远镜,你愿意在里边翻跟头、打把式,你就蹦哒吧对不对,也不会碰到仪器。所以它是准备搞这种民用的,这个空间站,它现在也正在设计过程中,估计这个很可能五六年内,它可以实现。当然像国际空间站这种,或者我们这个空间站,完全用于科学目的的话,它不会让很多的平民进去。而且毕格罗公司想得更长远,它甚至想在月球表面,也建立这种可充气结构的空间站,所以月球旅游两种,一种是到月球你转几圈再回来,令一种就是落到月球表面,你住在可充气结构里面待上几天。

太空旅行都有两方面,一是安全性,再就是个经济性,这个经济性也跟你这个市场打没打开有关系,你像在俄罗斯的飞船,可以带亿万富翁到太空旅游,最早的时候两千万,现在得将近四千万美元了,可能以后去还得多。假如说你要是弄一个比较大的飞船,一下可以带那么十个八个人,每天都发,你看这个价就降下来了。所以旅游啊,跟这个市场啊,你要打开这个市场以后呢,人多了以后呢,这个价格也会降的,如果总是那么四千万美元,全世界也没有几个能去的。假如说到了比如说几百万美元的话,可能至少中国就会有些富翁,他是可以承担得起了,假如到几万块钱呢,说明你们可能毕业以后找到一个好工作,工作几年以后也可以了,所以这也是随着科技的进步,这个航天事业呢,越来越向这个老百姓靠拢。

    后记

    主持人:听了焦老师的讲演呢,我特别大的一个收获,特别注重一个信息,是美国在航天问题上,不是退而是进。那中国在航天大国这个问题,到底是进还是退呢?焦老师的意见是进,一定要进。不知道您是不是同意这种看法,您可以保持自己的看法,也可以听听焦老师的意见。(4716

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