第1节 神舟一号
·运载火箭:长征二号F运载火箭
·发射时间:1999年11月20日6时30分
·返回时间:1999年11月21日3时41分
·发射地点:酒泉卫星发射中心
·着陆地点:内蒙古自治区中部地区
·发射目的:验证载人飞船关键技术和系统设计的正确性,验证包括发射、测控通信、着陆回收等地面设施在内的整个工程系统工作的协调性
·主要任务:考核载人飞船的五项重要技术——舱段连接和分离技术、姿态调整和制动技术、升力控制技术、防热技术、回收着陆技术
·试验任务:对下列九个分系统——结构与机构、热控、电源、制导导航与控制、数据管理、推进、测控通信、回收着陆、环控生保进行测试
神舟一号发射升空
神舟一号是中国载人航天工程发射的第一艘无人试验飞船,它的发射升空是该工程的第一次飞行试验,对突破载人航天技术具有重要意义,是中国航天史上的重要里程碑。
神舟一号飞船示意图
1.1 飞船特色
神舟一号由轨道舱、返回舱和推进舱组成。三舱总长8米,圆柱段直径2.5米,锥段最大直径2.8米,总质量为7755千克。
神舟一号上没有航天员,但研发人员在返回舱内放置了一个高1.7米左右、身穿航天服的模拟航天员。这个模拟航天员其实是一个感应器,用于收集返回舱身处太空时的温度、湿度、氧气等各种试验数据,为以后的载人航天任务提供参考。
神舟一号返回舱采用普通圆形降落伞和着陆缓冲发动机来实现软着陆,其主伞面积1200平方米,着陆速度不大于3.5米/秒,尽可能地保证了舱内“航天员”的安全。
作为我国载人航天计划中发射的第一艘无人试验飞船,神舟一号采用了在技术厂房内对飞船、火箭联合体进行垂直总装与测试,整体垂直运输至发射场,并进行远距离测试发射控制的新模式。
在原有航天测控网的基础上,研发人员新建了符合国际标准体系的陆海基航天测控网,并在神舟一号的发射试验中首次投入使用。神舟一号在轨运行期间,地面测控系统和分布于公海的4艘远望号测控船对它进行了跟踪与测控,成功完成了一系列科学实验。
长征二号F运载火箭垂直转运
远望四号测控船参与过神舟一号至神舟六号的跟踪与测试任务,目前已退役。
它的前身是我国远洋调查船——“向阳红10号”,1999年2月改为远望四号测控船。此次改装共改造、更新、修理、特装了4大类、400余个工程项目。于1999年7月改装完成,正式交付中国卫星发射测控系统部海上测控部使用,主要担负卫星和航天飞船的海上跟踪、遥测、通信和控制任务,具有测控精度高、实时性强、可全天候工作等优点。
1.2 发射过程
【1999年11月20日凌晨】
在酒泉卫星发射中心新建的载人航天发射场上,长征二号F运载火箭傲然挺立,在它的顶部安装着我国自行研制的第一艘载人航天试验飞船——神舟一号,船体两侧醒目地印着两面五星红旗,在灯光下熠熠生辉。
【11月20日6时30分】
随着一声令下——“点火”,长征二号F运载火箭底部喷出一团红色烈焰,托举着神舟一号,向太空呼啸而去。约10分钟后,神舟一号飞船与长征二号F运载火箭成功分离,准确进入预定轨道。
与此同时,在北京航天飞行控制中心,上百台终端计算机的显示屏上跳动着令人眼花缭乱的数字;四个大屏幕上显示着神舟一号进入太空的运行状态曲线,三维动画把一组组数字变成形象逼真的图像投影于巨幅屏幕上……一场探索太空奥秘的科学实验在这里紧张而有序地开始了。
【11月20日6时30分7秒】
神舟一号没入苍穹的瞬间,描绘着我国西北地区版图和理论弹道曲线的大屏幕上出现了一个小小的亮点,这表明船箭实际飞行的曲线吻合理论运行弧线。随着神舟一号的运行轨迹不断向前延伸,来自地面测控站和远望号测控船的测控数据,源源不断地汇聚到北京航天飞行控制中心。在工程技术人员按下发令键后,测控数据计算结果表明,神舟一号已经进入预定轨道,指控大厅里一片欢腾。
【当地时间11月20日18时】
已围绕地球运行了14圈的神舟一号飞临南大西洋海域上空,在那里待命的远望三号测控船及时准确地向神舟一号发出返回指令。随后,神舟一号建立返回姿态,制动发动机点火,开始从宇宙空间返航。这时,海况突然变化,海面腾起高达三米的巨浪,但远望三号沉着冷静,仍然按任务规定的航线劈波斩浪,昂首前行。
神舟一号飞船示意图
远望三号测控船
【当地时间11月20日18时48分】
远望三号船舱广播里传来了北京航天飞行控制中心指挥调度员下达的指挥口令——“一分钟准备”,船顶巨大的雷达跟踪测量天线徐徐转动,精准指向神舟一号将要飞入大气层的方向。随后,北京航天飞行控制中心下达“调姿开始”的调度口令,指引神舟一号调整姿态、轨道舱分离、返回制动的一系列遥控指令被顺利地送上了飞船。
【当地时间11月20日18时58分】
远望三号圆满完成神舟一号最后一个圈次的跟踪测控任务。
【北京时间11月21日凌晨3时多】
神舟一号脱离原先的轨道、按照航天专家的意愿,向内蒙古中部地区降落。在众人的翘首期盼中,神舟一号进入距地面只有80千米的大气层,以每秒约7.5千米的惊人速度与大气层剧烈摩擦,下降至40多千米高度时,船体外部产生等离子壳,形成电磁屏蔽,导致地面与飞船通信暂时中断。
“回收一号发现目标!”前置雷达站的报告声打破了短暂的沉默,雷达捕捉到了神舟一号。当它距离地面还有30千米时,操作员果断发出打开电源的指令。
“减速伞分离。”
“主伞全开。”
神舟一号距离地面越来越近,在距离地面约1.5米时,船载着陆缓冲发动机同时点火,满载一系列科学实验数据的神舟一号,稳稳地落在了神州大地上。
至此,我国的第一艘载人航天试验飞船——神舟一号安全返回地面。从发射升空算起,它共遨游太空21个小时,飞行试验取得成功。
神舟一号船舱内携带了许多物品,比如旗类、各种邮票及纪念封、农作物种子和中药材。其中,农作物种子有10克左右,包括青椒、甜瓜、番茄、西瓜、豇豆、萝卜等品种;中药材包括甘草、板蓝根等。此外,飞船还搭载了有利于心脑血管疾病药物开发的Monascus(红曲霉)生物活性菌株。这些物品都跟随返回舱一并回到了地面。其中,遨游过太空的香港特别行政区区旗在当年12月31日夜的香港迎千禧盛典上交予香港特别行政区;搭载的五星红旗,于2000年1月1日在天安门广场徐徐升起。
1.3 发射小结
(1)相关技术有待提升
由于这是我国第一次进行载人航天飞行试验,相关技术尚有待提升,例如:为提高航天员安全而增加的火箭逃逸系统和故障检测系统,此次虽然参与了任务,却暂不具备逃逸功能。
(2)载人飞船系统并未完全参与试验
此次飞行试验中,神舟一号的13个分系统中有9个分系统全部参与了试验,有效载荷、乘员、仪表照明这3个分系统只有部分设备参与了试验,涉及航天员安全的应急救生分系统没有参与试验。此外,航天员系统和飞船应用系统除个别设备参与试验外,绝大部分设备是工艺件,不加电工作。
(3)着陆场系统没有启用副场
(4)为载人飞船在轨进行科学实验做铺垫
神舟一号在轨飞行21小时,本次飞行任务主要验证了空间应用系统、数据管理系统和晶体生长炉的部分功能。尽管开展的科学实验较少,但携带的农作物种子完成了我国“太空诱变育种”的实验计划,对后续研究影响深远。
神舟一号在此次任务中表现优异:运载火箭和试验飞船性能良好、飞行正常、动作准确,关键技术取得了突破性进展;发射场设施设备和“三垂一远”测发模式经受住了实战考核;新建的载人航天测控通信网工作协调,数据处理正确,指挥、控制无误;着陆场系统迅捷高效;载人航天发射组织指挥关系初步确立,且运转正常。种种结果表明,神舟一号各项试验目的已经达到,为载人航天工程后续任务的实施打下了良好的技术基础。
神舟一号返回舱
神舟一号返回舱着陆
“三垂一远”测发模式,即垂直组装、垂直测试、垂直转运和远距离测试发射控制。这一模式的优点是可以最大限度地保持火箭和飞船的状态不变,极大地提高测试发射的可靠性、安全性。其中,垂直转运仅需2个小时即可完成,发射工位占位时间由10—15天缩短到3—4天,使我国载人航天发射技术处于世界领先水平。