【“神舟”最终任务】最终任务 小说

　　“神舟九号”最重要的任务，就是与去年9月29日发射升空的“天宫一号”会合，进行中国首次载人空间交会对接。 　　 作为本次空间交会对接任务的目标飞行器，“天宫一号”已于6月初降轨至对接轨道，在轨正常运行，以等候“神舟九号”的来临。从飞行、交会、对接，到最后“神舟九号”与“天宫一号”分离，其中轨道舱将会自然衰落后坠落大气层，返回舱返回地球。
　　 完成这全过程，“神舟九号”预计在轨飞行13天左右，将是目前中国载人航天在轨时间最长的一次，此前的纪录由“神舟六号”保持，时间为115小时32分钟。
　　经过载人交会对接的洗礼，“中国的飞般将成为真正的载人天地往返工具，能把人送到空间站或者空间实验室中去。”载人航天总工程师周建平向《财经》记者表示。
　　交会对接难度大
　　 在人类的空间探索活动中，交会对接技术不可或缺，而且还十分复杂。所谓交会对接，是指将两个航天器在空间轨道上连成整体进行轨道飞行。本次载人空间交会对接计划分为四个过程：一是交会，“神舟九号”要跟上并对准“天宫一号”；二是对接，两个航天器通过对接机构连接，并且完全密封；三是变成组合体在轨道上运行，此时需要实现由一个航天器控制另外一个的技术；四是航天员从“神舟九号”进入“天宫一号”，再回到“神舟九号”并返回地面。
　　 空间交会对接技术的作用巨大，其最广泛的应用就是为长期运行的空间站提供物资补给和人员运输服务。例如，除早期试验阶段外，俄罗斯“联盟”号载人飞船和“进步”号货运飞船的全部飞行任务，以及美国航天飞机与“和平”号空间站和国际空间站对接的主要任务，都属于此列。而且，空间站本身的建造也离不开交会对接技术。
　　 空间交会对接技术另一个重大潜在应用领域是载人登月和深空探测任务。它可以通过在轨完成转移飞行器的重新组装，以降低对运载火箭运载能力的需求。在美国“阿波罗”登月过程中，航天器在地球轨道和月球轨道要分别进行一次交会对接。
　　 在全球已有的300多次交会对接中，出现过十多次失误，主要集中在人类载人航天活动的早期。但即使到了1997年，俄罗斯的两个航天器还发生过一次重大的空间交会对接事故，“进步M3-4”飞船与“和平”号空间站相撞，导致“和平”号空间站上的“光谱”号舱被迫关闭，部分氧气泄漏，动力系统也受到影响。
　　 根据航天员及地面站的参与程度，交会对接技术可分为人工控制方式和自动控制方式。美国较多应用人工控制方式，而俄罗斯则主要采用自动控制方式。
　　 人控方式为飞船先由地面控制，接近空间站后，再由航天员控制完成太空交会，其对接优点是：可以提高交会对接的成功率；能及时修正交会系统中的错误和排除故障；节省燃料和时间。自控交会对接的优点是：不需要复杂的生命保障系统，可靠性高，无须考虑人员的安全和救生问题。
　　 中国空间技术研究院研究员庞之浩表示，人控交会对接对航天员本身有很高要求，如较高的空间位置判断能力、手眼协调能力和精细操作能力，同时，航天员还要面临燃料消耗和时间限制，必须在一定时间里完成对接，所以对航天员的心理素质也要考核。
　　 实际上，“自动交会对接与手动交会对接相结合，对接会更可靠。”北京大学地球与空间科学学院教授焦维新告诉《财经》记者。未来的发展趋势是人控和自控相结合，以提高交会对接的灵活性、可靠性和成功率。
　　 2011年11月3日，“神舟八号”与“天宫一号”以自控方式完成了中国载人航天的首次空间交会对接，也使中国成为继俄罗斯、美国之后，第三个自主完成交会对接的国家。在此基础上，“神舟九号”的主要任务是使航天员掌握人控交会对接技术。
　　 焦维新分析，“神舟九号”与“天宫一号”成功对接后，就可以认为中国完全掌握了空间交会对接技术，这项技术是载人航天第二步中技术难度最大的。
　　
　　“神舟”的任务演进
　　 1992年9月21日，中国决定实施载人航天工程之初，就确定了“三步走”的发展战略。
　　 “三步走”的第一步，是发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验；第二步是空间实验室阶段，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题；第三步是空间站阶段，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。
　　 在载人航天工程前两步中，“神舟”飞船针对不同阶段的使命，在技术状态上呈现数种变化。
　　 航天飞船在太空中完成任务后，若整体返回，则飞船的重量和体积很大，技术难度增加。因此，飞船不是做成一个整体，而是分舱段，以减少飞船返回时的重量。“神舟”采用三舱结构，由轨道舱、返回舱与推进舱组成。轨道舱是航天员生活和工作的地方；返回舱是飞船的指挥控制中心，航天员乘坐其上天和返回地面；推进舱则为飞船在轨飞行和返回时提供能源和动力。
　　 从“神一”到“神六”，中国解决了载人航天工程第一步的全部问题。“神舟”飞船首任总设计师、中国工程院院士戚发轫告诉《财经》记者，在“神六”之前，“神舟”飞船的变化不大，轨道舱自带太阳电池翼，在飞船返回后实现留轨利用，可以成为一个空间实验室。
　　 “神七”开启了中国载人航天工程的第二步。为解决航天员出舱操作，它既没有自带太阳电池翼，也没有进行留轨利用。经过改进，轨道舱在保留航天员生活舱功能的同时，又充当出舱活动需要的气闸舱。在航天员出舱前，气闸舱能够快速泄出空气，使舱内压力接近真空状态下的零气压；航天员返回后，气闸舱又能快速恢复压力至一个标准大气压。气闸舱内还配置了支持航天员空间出舱活动的相关设备设施。
　　“神八”到“神十”的目标，是要突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术，其轨道舱也不做留轨利用。戚发轫透露，原计划“神八”和“神九”都不载人，但“神八”圆满完成第一次交会对接，而且经过9个月的监测，“天宫一号”也具备了迎接航天员的条件，“神九”相应调整为载人任务。
　　 如果“神九”不负众望，那么“神舟飞船的使命就完成了”。戚发轫表示，“现在‘神十’要做什么还没有确定。”
　　 由此可见，载人航天工程第二步的四大关键技术已解决其二，即出舱技术和交会对接技术，还剩下补给技术和再生式生命保障系统这两项关键技术需要突破。
　　 补给技术的实现，需要研制货运飞船，以满足数以吨计的天地间物资运输需求。戚发轫透露，“现在（货运飞船的）相关工作正在进行，但还没有起名。”
　　 不过，即便拥有了货运飞船，天地间的运输成本也非常高，根据中国载人航天工程网的资料显示，1公斤物质从地面发射到近地轨道的空间站约需2万美元。而且，一旦建成空间站，航天员的留驻时间相对较长，需要物资较多，进一步拉高了输送成本。
　　 而再生式生命保障系统正是为了能够就地解决补给。预计中国对补给技术和再生式生命保障系统的验证，需要依靠计划于2015年前发射的“天宫二号”乃至“天宫三号”空间实验室来实现。
　　
　　火箭瓶颈
　　 当空间站的关键技术都得到验证后，预计2020年前后，中国将实现载人航天工程的终极目标——在轨组装载人空间站，突破和掌握近地空间站组合体的建造和运营技术、近地空间长期载人飞行技术并开展较大规模的空间应用。
　　 中国载人航天工程新闻发言人武平分析称，由于国际空间站可能会在2020年前后退役，届时，中国空间站就有可能成为太空中唯一的人类空间站。中国自建空间站将由一个21吨核心舱和两个20吨级实验舱组成，总发射重量超过60吨。此外，空间站的正常运行，还应包括一架货运飞船和一架载人飞船。
　　 但目前最大的问题是，中国制造不出运载能力达20吨以上的火箭。发射“神舟”系列飞船和“天宫一号”的“长征2F”火箭在近地轨道的运载能力为8.5吨，已是中国运载能力最大的火箭，运载能力的缺口相当显著。
　　 正在研制中的“长征5号”火箭被赋予了突破瓶颈的使命，其设计的近地轨道运载能力可达25吨。中国运载火箭技术研究院研究员、中国工程院院士龙乐豪告诉《财经》记者，“长征5号”与“长征2F”最大的区别之一就是火箭推进剂的改变：液体四氧化二氮和偏二甲肼是“长征2F”火箭的推进剂，其在单位时间、单位燃料消耗量下所产生的推力（即比推力）较小，而且具有一定毒性；“长征5号”则以性能较高的氢氧发动机或液氧煤油发动机作为主动力。
　　 此外，“长征5号”火箭的芯级和助推器的直径，都会比“长征2F”火箭提高不少，相应的推进剂灌注量也大大提高。
　　 不过，在龙乐豪看来，“长征”运载火箭的适用性能并不完善，仍属于“家族式”系列，即每个运载型号的发展都源于特定的需求，型号技术状态差别较大，还存在运载能力重叠的现象，并非真正意义上的“系列化”运载火箭。
　　 在“长征5号”设计上，可以通过在基础级火箭上面增加相对独立的上面级，即“像摆渡一样，到某个轨道再继续爬升”，以提高火箭性能和任务适应能力。一般而言，研制一个新火箭型号需六年左右时间。但“长征5号”在2006年获得批准立项，预计到2015年才能研制成功并实现试飞。龙乐豪分析称，进度拖后的根本原因在于“长征5号”起点较高，加之新型火箭需要配套建设一批基础设施，而国内相关的工业基础还比较薄弱。
　　 无论从技术上还是经济实力上，中国未来实现载人登月都是可行的，但是工程方面，很多事情要从头做起。比如载人登月需要起飞重量在3000吨以上的重型运载火箭，其直径可达10米，正在研制中的“长征5号”火箭直径为5米，这就需要重新制作模具等配套设施。
　　 “火箭研究最大的挑战，是怎样把火箭做得更可靠，更便宜，更简单，适应性更高。”龙乐豪说。