问鼎苍穹——我所亲历的共和国航天之旅

嘉书   2016-05-08 05:12:08


黄春平 口述 高芳 整理

航天不只是“两弹一星”

说起航天,大家都会想到“两弹一星”。关于“两弹”,往往说成是指导弹和原子弹。但确切地说,应该是导弹与核弹。核弹既包括原子弹,也包括氢弹。氢弹是聚变,原子弹是裂变。导弹也分两种:一种是战略核导弹,一种是战术常规导弹。能打到1000公里带核弹的是战略核导弹,而战术常规导弹射程一般是1000公里以内,用的是普通炸药,比如TNT、黑索金,像子母弹、钻地弹这些不发生核反应的都是战术常规导弹。

“一星”就是卫星。我们现在有很多卫星,比如通信卫星,还有 “风云”“天链”“北斗”“资源”“实践一号”“东方红”,以及海洋卫星、教育卫星等等,这些都是为经济建设和国计民生服务的。当然还有一种是侦察卫星,不过总的来说,绝大部分卫星都是与国计民生有关的。所以,不能说航天事业是一种消耗,实际上它有很大的应用价值。

航天事业中很重要的就是载人航天。世界上的发达国家以及我国还都在研究载人航天,其中短期是建空间实验室,长期是建空间站,像苏联就曾有一个“和平号”空间站。载人航天还有载人登月、载人登火星,美国提出来2030年要到火星上去,俄罗斯也有过“火星-500”试验。

载人航天还有一部分,就是深空探测。地球只有这么大,环境又受污染,将来怎么办?人类致力于寻找新的活动空间,这就是第四个空间。第一活动空间是陆地。发明了舰船以后开始到江河海上活动,这是第二活动空间。飞机在天上飞行,这是第三活动空间。自从人类发明了火箭,它可以脱离大气层到达太空,只要燃料装够,就能飞足够远,去寻找其他星球有没有资源、有没有适合人类居住的地方。将来航天很重要的一部分就是深空探测。

地球上要保护环境,天上也要搞绿色环保。现在太空里也不安全了,有很多破片和死的卫星等空间垃圾,这是很大的污染。所以,空间碎片、空间垃圾也是航天事业面临的一个问题。

未来的战争是四维战争,海、陆、空、天,以天为主。未来战争也是信息战争,同样以天上信息为主。总的来说,现在天上飞的,除了飞机、飞艇,其他飞的东西都是航天要干的。所以,航天的范围很大,不光是“两弹一星”。我们现在还不是航天强国,是航天大国,但是我估计再有十多年的时间,就不是现在的情况了。

飞得更高,看得更远

很多人说我是航空航天专家,我说不对,我是航天专家,不是航空专家。航空跟航天最大的区别就两点。第一个区别,航空飞行用的是航空汽油,我们称之为燃烧剂,但是火箭的动力系统除了有燃烧剂,还有氧化剂。也就是说,火箭不依赖大气层的氧气,如果氧化剂跟燃烧剂的比例合适,只要带得足够多,就可以飞无穷远。现在最远的已经在空间飞了十年。而航空飞行没有带氧化剂,必须靠大气层中氧气工作,所以现在的飞机只能飞到离地面十几公里,再往上飞就不行了。未来将出现一种航空发动机叫冲压发动机,它需要很少的氧气,可以飞到离地球30-40公里的高度,世界上还没实现这种技术,中国也在研制。

第二个区别就是控制力不一样。飞机在空间飞行时,有空气的阻力和升力,依靠副翼摆动改变升阻比。当升力大于阻力的时候,飞机就升起来;反之当阻力大于升力就下来。但是火箭不一样,飞出大气层后,什么升力阻力也没有了,火箭控制力是靠燃气舵或发动机摆动产生。所以,航天飞行器可以飞出大气层到宇宙去,能够飞得高看得远。


国防部第五研究院第一分院(今中国运载火箭技术研究院)

正是因为当年靠自力更生走出了逆境,今天才能真正体验到自主创新的骄傲

自古以来,我国就有无数飞天传说,如嫦娥奔月,也有像万户这样的飞天实践者。中国是古代火箭的故乡,中国的火药、火箭技术早在13世纪就传入阿拉伯国家,进而又进入欧洲,对西方文明与进步产生了深远的影响。

20世纪30年代开始,现代火箭从理论研究转入工程研制。第二次世界大战期间,德国成功地研制了V-2弹道式导弹。战后,苏联和美国在发展航天方面竞争十分激烈。1957年10月4日,苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星,正式打开了人类航天时代的大门。1958年2月,美国也发射了一颗卫星。

而此刻的中国,导弹研制机构刚刚组建,刚刚成立不久的中华人民共和国有了自己的航天事业,这个伟大的事业正从零开始。

1956年2月,我国的航天之父——钱学森同志在克服重重阻力回国后,向中央提出了《建立我国国防航空工业的意见书》。同年4月,航天工业委员会成立。10月8日,钱学森同志又受命组建了我国第一个火箭、导弹研究机构——国防部第五研究院。11月18日,我所在的国防部第五研究院第一分院成立,专门负责导弹的研制。刚成立的时候全院仅175个人,设置十分简单。

应该说,中国航天事业的起步有苏联的帮助。我们跟苏联签订的156项工业项目,其中就包括导弹、原子弹。世界上第一个研制出导弹的是德国,“二战”结束以后,美国和苏联接收了德国航天的技术、人才以及资料,它们的航天技术都是依靠德国的技术和人才发展起来的。美国阿波罗登月计划就得益于德国专家——有“导弹之父”之誉的冯·布劳恩。而苏联则将德国的V-2导弹改制成了P-2导弹,后来也是用此援助我们。在苏联专家的帮助下,我们学习和仿制苏联援助的地地液体近程导弹,称为“1059工程”,研制的导弹即“东风一号”。

1960年,正在仿制研制“东风一号”的关键时刻,中苏关系破裂,苏联撤走了全部的专家。再加上美国等国家对我国的经济技术封锁和三年的自然灾害,脆弱的中国航天事业面临极度的困难。

中国航天人面对困难,勇往直前,依靠自己的力量摸索前进,不懂就学,边学边干。1960年11月5日,“东风一号”首次飞行试验成功。

在仿制即将成功的时候,我们又提出了在“1059”的基础上,通过挖潜、改进和增加起飞重量,研制一个射程比“1059”翻一番的中近程导弹。这是一次自行设计的尝试。然而,科学的道路是不平坦的,1962年3月2日中国第一枚独立设计完成的火箭——“东风二号”飞行试验,不料导弹升空后21秒便发生故障,69秒坠毁。近两年的心血毁于一旦。

失败是痛苦的,但是,从失败当中吸取有益的教训则是成功的希望。这次失败给中国航天人上了深刻的一课,即光有“1059”的经验是远远不够的,必须掌握导弹设计的规律和方法。经过两年艰苦的努力,1964年6月29日,我们独立研制的“东风二号”火箭飞行成功了。

紧接着,1966年的10月27日,我们成功进行了“东风二号”两弹结合试验,导弹携带我们自行研制的原子弹,从酒泉基地飞往罗布泊。发射的时候,所有20基地的家属以及无关的机关工作人员全都撤到离酒泉基地300多公里的酒泉市;其余所有人,发射部队也好,领导也好,都在发射场地,假设出了问题发生爆炸,那就都牺牲了。当然,当时之所以敢在自己国土上做,也是基于对整个飞行过程是有把握的。导弹的控制系统将安全管道已经都计算好了,是有一个安全区的。所以,当时在周总理的关怀及亲自制定的 “严肃认真,周到细致,稳妥可靠,万无一失”十六字方针的指导下,航天人真是敢做敢干。

试验成功以后,我们的毛主席很高兴,他有一句有名的话,叫做“要给赫鲁晓夫送一吨重的勋章”,就是就这个事说的。主席说,如果苏联不撤走专家,我们可能还亦步亦趋地跟在人家后面爬行。

现在回首这段历史,不由得对从当年的 “自力更生”发展到今天的“自主创新”感慨不已。新中国刚成立的时候,一穷二白,但即便有钱,导弹技术、核武器技术也不可能买得到。到了今天,我们火箭发动机也好,核武器也好,跟国外没合作,除了有的电子元件和原材料,百分之十几的部分是从外面引进,其他全是自己的。因此,正是因为当年靠自力更生走出了逆境,今天才能真正体验到能自主创新、有自主产权的骄傲。

“文革”期间,困难重重,张爱萍提出“还我老五院”

我们的航天事业刚起步的时候,苏联、美国都已经发射了人造卫星,而我们到了1970年才发射的。所以,“两弹”结合成功以后,我们马上又制订了新的计划。1965年3月20日,中央专委会议原则批准了七机部《地地导弹发展规划》,即“八年四弹”规划。从1965年到1972年,八年时间要研制出四个弹,放到现在很难想象。

然而,好景不长,1967年“一月风暴”,紧接着“文化大革命”全面、深入展开。“文革”期间,七机部的两大派“九一五”“九一六”闹得很厉害,两派打的旗子在天安门广场随处可见,每次闹起来周总理就接见两派的“头头”。总理对航天事业真是呕心沥血,对此我深有体会。那个时候,北京所有的火箭出厂,总理都要亲自听汇报,要经过他批准才能出去。我记得1968年的3月,“东风四号”要出厂的时候,我们去向总理汇报。“东风四号”的弹头研制是我领导的,当时“东风四号”出了两个问题:一个是弹头超重了200多斤,还有一个是发动机里发现了铁屑,总理要亲自过问。那天我们的车刚开到天桥,面包车坏了,所以没能准时赶到人民大会堂。赶到的时候,总理还在等着我们。总理听完汇报,一边走一边说,我现在要去给西哈努克祝寿,胡子还没刮,只能在车上刮了。

十年动乱期间,研制工作困难重重,由于周总理的亲自过问才得以在艰难中前进。1966年至1970年,两种火箭连续12次飞行试验成功。在这期间,我们还定型了两个型号,八年四个弹仅完成了这两个。1970年4月24日,在酒泉卫星发射中心,“长征一号”运载火箭成功地发射了重173公斤的“东方红一号”人造卫星。卫星播放的《东方红》乐曲在太空中回荡,拉开了中国应用航天活动的序幕。继苏、美、法、日之后,我国成为世界上第五个独立研制、发射人造卫星的国家。

1969年7月,美国“阿波罗十一号”登月。我们航天人提出,中国也要搞载人航天。还招收了20名航天员。所以说,中国的载人航天不是1992年开始的,而是1969年就提出来了。那时候的训练条件虽然比不上现在,但是敢干。当时还设计了载人飞船“曙光一号”。到了1973年,因为“文革”的原因,加上工业基础、财力等因素,周总理说,我们先把地球上的事情做好。因此,载人航天这一块就停下了,直到1992年才又继续研究。

紧接着后来研制出了“长征二号”。1974年11月5日,首次发射因一根导线有暗伤在飞行中断开而失败。经过认真总结,吸取教训,1975年11月26日再次发射获得成功,将我国自行研制的返回式卫星准确送入轨道,并且按计划返回地面。自此,中国成为继美苏之后第三个解决回收技术的国家。


1970年4月24日,“长征一号”运载火箭在酒泉卫星发射中心,成功地发射了重173公斤的“东方红一号”人造卫星。卫星播放的《东方红》乐曲在太空中回荡,拉开了中国航天活动的序幕

“文化大革命”期间张爱萍被打倒了,复出以后他有一个很著名的口号,就是“还我老五院”,提出要搞“三抓”。所谓“三抓”,第一个是抓“580工程”,即远程火箭的研制,第二个是水下发射火箭,第三个是“331工程”,即“长征三号”。1980年5月18日,我们成功地向太平洋公海发射了远程火箭;1982年10月12日又成功地进行了水下火箭试验;1984年1月29日 “长征三号”首次发射,由于第三级发动机二次启动不正常,卫星没能进入预定的轨道,经过判读数据,分析原因,提出解决方案,4月8日火箭再次发射,成功将“东方红二号”试验通信卫星送入地球同步转移轨道,标志着我国火箭技术已经进入了国际先进行列。

“长征三号”发射成功以后,1985年10月,中国向全世界郑重宣布,“长征”系列火箭投入国际市场,承揽对外发射服务。这是我们航天事业的一个大台阶。1990年4月7日,“长征三号”火箭发射“亚太一号”成功,是我国第一次执行的对外发射任务,也是我国第一次国际商业发射。

飞天之路:飞船还是飞机

1984年,航天工业部组织科技专家和管理人员开始进行中国航天新规划的酝酿工作。经过反复研究讨论,最后形成了“新三星一箭一论证”的规划,即在90年代前期研制成功“东方红三号”中容量通信卫星、“风云二号”地球同步轨道气象卫星、“资源一号”卫星,“长征三号甲”运载火箭,开展载人航天技术方案论证和关键技术预先研究。1986年,国务院批准了这一规划。90年代以后,中国航天所取得的一系列新成就正是贯彻执行这些规划和决策的结果,使我国航天技术在为国民经济建设、国防建设、社会发展和科技进步服务的道路上又前进了一大步,尤其是开展载人航天技术的论证及关键技术预先研究工作,为后来的载人航天工程的立项和研制工作奠定了基础。

我们的载人航天工程叫“921”工程,是1992年9月21日中央政治局批准通过的。 载人航天工程论证之初,集中了500多位专家进行论证:我们的航天到底走什么道路?是搞航天飞机还是搞飞船?对此争论很大。美国的载人飞船1969年就发射上去了,苏联的加加林1961年4月也是乘载人飞船上天,我们晚了这么长时间,是不是还要搞飞船?还是应该搞更先进的航天飞机?综合考虑我们当时的技术水平和工业基础,还是决定搞飞船。飞船方案定了以后,就开始考虑用什么火箭。决定以“长征二号E”的技术为基础进一步提高可靠性、安全性。

关于火箭的安全性可靠性,在此以前,火箭没有安全性要求,也没有事先的可靠性要求,都是发射后再进行可靠性评定。但是载人火箭不一样,必须要有,可靠性指标不能低于0.97,安全性指标不能低于0.997。粗略来讲,就是发射100发火箭允许有3发火箭出问题,这3发出问题的火箭里,涉及到宇航员安全问题不大于3‰,也就是说,宇航员牺牲的几率不大于3%的3‰。当时,以电子元器件来说,按这个指标,我们是没有能力搞载人航天的。中国电子元器件每小时平均失效率是10-6-10-5。美国是10-12-10-9,我们的可靠性比它低一半。为此,我们也是经历重重困难,采取了一系列的措施。我对元器件特别重视,所以得了一个绰号叫“元器件副院长”。经过很大的努力,后来我们做到了零失效。到1999年为止,我国仅用七年时间就研制成功了可靠性、安全性很高的大推力载人运载火箭,建立了良好的生命保障系统。1999年11月20日用“长征二号F”新型火箭成功地发射了“神舟一号”无人试验飞船。之后,又于2001年1月10日、2002年3月25日和2002年12月30日在酒泉卫星发射中心先后成功发射了“神舟二号”“神舟三号”“神舟四号”无人飞船。

2003年10月15日,随着“长征二号F”火箭的腾空而起,一箭飞冲九霄,“神舟五号”进入轨道并安全返回,中国首次载人航天飞行取得了圆满的成功,使我国成为继美国、俄罗斯之后世界上第三个独立自主完整掌握载人航天技术的国家,实现了中华民族千年飞天梦想。2005年10月12日,“神舟六号”载人飞行发射成功,首次实现多人多天航天飞行,宇航员进入轨道舱并参与在轨试验。2008年9月25日,“神舟七号”载人航天飞行圆满成功,首次突破航天员出舱活动系列重大技术。

发射“神舟五号”的时候,美国NASA来了一个电报,内容大致是说,你们的飞船上去后,如果撞击到空间的碎片或者小行星,我们可以提供帮助,你们把轨道告诉我们。态度很是友好。我们答复说,不必要,我们自己会,我们早作了探测。

为确保飞船安全着陆,我们设了三个着陆点:一个是主着陆点内蒙古的额济纳旗,还有遂宁、榆林两个备份的落区,另外海上还有三个区。我们还跟国外十来个国家包括美国事先沟通好,我们的飞船万一出现失误落到你们那里,你们不能打。载人航天无小事,一定要做到稳妥可靠,万无一失。现在看来,我们搞得很好,成功率百分百。

这一段时期,我们的卫星也形成了几个系列,有“风云”“资源”“东方红”,还有“北斗”“天链”等等。

我们的导弹也好,火箭也好,确实都是自主创新,跟国外没什么合作。中国航天一路走来,我认为最大的骄傲就是形成了一套自己的研发基地、生产基地、试验基地、队伍、人才,包括整个管理体系。当然,从发展上说,应该走国际合作的道路,但是如果自己不掌握核心的东西,光靠合作是不行的。要想有发言权,必须自己有水平。所以说我们的航天走到现在真的不容易,另外花的钱也比较少。我们做一次载人航天的试验,我估计大概也就十个亿的人民币。美国领导人布什听了都不相信,那时候汇率是八点几。花一个多亿美元就能搞试验了?他不敢相信。


月球车自动采样返回探测器

航天征程任重道远

1992年的秋天,我国政府根据世界科技发展的大趋势,着眼现代化建设的全局,作出了发展载人航天的战略决策,确定我国发展载人航天分三步走:第一步,在2002年前建成初步配套的载人航天研制实验体系,发射载人飞船,开展空间应用实验;第二步,2007年左右突破空间飞行器交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的短期有人照料的空间应用问题;第三步,建造空间站,解决较大规模的长期有人照料的空间应用问题。

简单说,载人航天的第一步就是把人送上天,这一点我们已经实现了。第二步的建立空间实验室,现在我们有“天宫一号”,规模比较小。建立空间实验室首先要实现出舱活动,“神舟七号”已经成功实现了。当时我们讨论到底先交会对接还是先出舱活动,最后商量的结果是出舱可能会简单一点。原本计划去俄罗斯买航天服,只要航天服的密封性能足够好,就可以实现出舱。后来根据胡锦涛同志在全国科技大会上的讲话精神,用15年的时间使我国进入创新型国家行列,我们开始自己研制航天服,所以时间推迟了一年。按国际惯例,为了克服高空轨道病,航天员需要在天上运行72个小时之后才能出舱,但是我们没有,从上天到回来一共就用了三四天,航天员四十几个小时后就出舱了。

建立空间实验室还要能实现交会对接。我们的“天宫一号”已经和“神舟八号”“神舟九号”“神舟十号”分别对接成功,两次无人对接、一次有人对接,都已圆满完成。

我们现在正在研制货运飞船,将来建空间实验室也好,建空间站也好,都要用它运货。为发射货运飞船,还要研制新的火箭。这些工作现在都在进行之中。

探月工程是我国航天事业继“两弹一星”、载人飞船之后的第三个里程碑。作为探月工程第一期,2007年10月24日,“长征三号甲”火箭发射“嫦娥一号”探测器。接下来是实现载人登月,然后建立永久的人类定居点等。

航天事业可分为四个阶段:第一阶段是国防航天,完全为巩固国防服务;第二阶段是应用航天,发射各类卫星,为国家建设和国计民生服务;第三阶段是载人航天,为开拓人类在太空生活和生产活动服务;第四阶段是深空探测航天,为探索人类第四活动空间,解决人与环境、人与资源的矛盾服务。而今,中国航天进入了第三阶段,第四个阶段的深空探测刚刚完成了探月工程一期,实现了绕月飞行和着陆月面,将来还要着陆返回、载人登月和进行其他星球的探测,任重而道远。

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