“神舟七号飞船的准确入轨、正常运行、出舱活动圆满、安全健康返回,将使我国首次突破航天员出舱行走技术,这是我国载人航天工程三步走战略第二步第一阶段最核心、最关键技术的重大突破。”中国载人航天工程副总指挥、中国航天科技集团公司总经理马兴瑞在发射前接受记者采访时如此评价神舟七号的重要意义。“突破出舱技术是我国载人航天发展第二步战略的第一项重要任务,攻克气闸舱泄复压技术、舱外航天服支持技术、设计舱外行走程序和首次进行空间飞行器间的链路试验等,都将使神舟七号成为我国载人航天飞行的一座新的里程碑。”
马兴瑞指出,从一定意义上而言,神舟五号、神舟六号的两次载人航天飞行,航天员主要依靠运载火箭和飞船的自主飞行,人作为主体真正参与的空间较为有限,而第三次载人航天飞行也就是神舟七号任务,航天员将身着舱外航天服首次离开神舟飞船在太空中独立操作与行走,这是在充分继承前两次技术基础上的极大创新。针对这些重大技术状态变化,马兴瑞谈到,神舟七号载人航天飞行将在四个方面实现技术新突破。
第一项是航天员将进行出舱活动飞行试验,突破出舱技术。为此,中国航天科技集团公司专门研制了出舱用的气闸舱。“这就好比潜艇中的人要出来,必须有这样一个类似的舱一样。”马兴瑞说,气闸舱是载人航天器中航天员进入太空或者由太空返回时使用的气密装置,它是高气压环境与低气压环境之间的一道闸门,也是出舱活动系统的一个重要接口,同时还是航天员穿脱航天服的场所。参加出舱活动的航天员由于在时间、资源、运动和灵活性上都受到一定程度的限制,因此在气闸舱的设计上要提供多种支持和方便。神舟七号气闸舱是在轨道舱的基础上改装而成,去掉了留轨的功能,配置了泄复压气源组件、泄复压阀门组件和出舱保障控制台等设备。两名航天员从返回舱进入气闸舱后,返回舱关闭,气闸舱就变成了密闭的舱段。航天员在舱内换穿舱外航天服,并完成吸氧排氮程序,随后进行泄压后打开气闸舱通向飞船外的舱门,开始进行出舱行走。因此,气闸舱还要满足航天员出舱活动通信功能设计、出舱活动照明摄像功能设计以及舱载接口支持功能等设计(如航天服的电、气、热接口功能),十分复杂,技术难度大,但是这些拦路虎都被科研人员一一攻克。
其次是首次亮相的舱外航天服。太空是真空状态,太阳粒子、大量的辐射、宇宙射线等恶劣的空间环境会对航天员的健康和安全构成威胁。“舱外航天服像一个小的生命保障系统,是专家们集智攻关的结晶,数百项高新技术浓缩到航天服里,技术含量十分高。中国航天科技集团公司参与了舱外航天服头盔、驱干壳体、通风流量分配管路、呼吸系统、活动关节、生理信号放大器等产品的研制。像舱外航天服壳体具有压力防护、载荷支撑、密封等功能,是名副其实的航天员生命‘盔甲’,看到这些技术在短短几年取得突破,我觉得非常不易。”
第三,这次在神舟七号飞船推进舱前段安装有中继终端设备,将进行神舟七号与天链一号中继卫星间的中继链路试验。马兴瑞指出,这是一项十分有意义的科学试验。天链一号卫星在36000公里以外的圆轨道上,而神舟七号距地面350公里,倾角为42度,要在两颗相对运动复杂、倾角各异的空间飞行器间进行无线通讯,在我国尚属首次,意义重大。“更为重要的是,这次试验成功后,我国各类运载火箭的发射也可以使用中继卫星,从而大大提高测控覆盖率。”
最后,谈到神舟七号还将释放一颗伴飞小卫星,马兴瑞说,小卫星将在飞船轨道舱周围进行绕飞,以便能更好地观测飞船。这种在轨空间飞行器之间的绕飞试验以前从来没有做过,对于开辟空间技术新领域很有意义。
作为神舟七号飞船和运载火箭两大核心系统的首席领军人,马兴瑞承受着巨大的压力,但是也充满信心。“我的压力首先来自这是党和国家交给我们的一份责任,我作为飞船和火箭的第一责任人,必须确保火箭准时发射,飞船安全运行。”压力之二来源于载人航天是世界航天领域影响最大、极具挑战性和风险性的活动,要确保把航天员平安送上天、在轨道上安全运行,还要健康返回,这种技术的风险谁也规避不了,必须沉着应战。
正是把压力转化为动力,更加认真、更加稳健、更加细心、更加精心地组织实施重大关键技术突破,使得马兴瑞对发射成功信心十足。
马兴瑞说,中国载人航天工程至1992年立项以来,已经有16年的历程,航天系统工程理论、方法和模式的采用,使这个庞大复杂的巨系统更加科学。“我感到我国载人航天工程是在继承中发展,我们的技术和管理根植于载人航天一期工程的成熟技术上,绝不是空中楼阁和另起炉灶。如长二F火箭打了六次,增加了冗余,发射可靠性更高。这次长二F第七发箭,不仅增加了测试次数和累计测试时间,而且围绕提高可靠性和舒适性,进行了8HZ问题和415秒问题两大技术攻关,设计了二级增压管路铝改钢,将使航天员乘驾的舒适感大大增强。”
神舟无人飞船发射了4艘,载人发射了2艘,有6个子样,积累了一定的经验。神舟七号又针对航天员出舱进行了全面升级,轨道舱为适应航天员出舱活动进行了全新设计,具备支持航天员出舱的气闸功能,并兼作航天员工作和生活舱,新增泄复压、出舱程序设计、舱外航天服支持、出舱活动通信、舱外照明及摄像等出舱活动支持功能。“三年中进行的各项试验共五类89项,包括3人5天飞行能力验证试验、轨道舱泄复压试验、人舱服试验、出舱活动中性浮力池试验、舱外照明摄像试验等等;针对三名航天员满载归来状态进行了30多次空投与着陆试验,确保航天员的安全。由于航天员出舱的环境比舱外环境要复杂得多,按照满足舱外航天服的约束条件,神舟七号飞船共设计了分为四个阶段的正常出舱程序,设计了七个关键事件点以保证这些事件点全部都在地面测控范围内。飞船还设计了四个应急处理程序和30个出舱故障预案设计。此外,神舟七号飞船飞行全过程中,还考虑了185种故障模式的对策和预案,在上升段发生重大故障时,运载火箭的逃逸系统和飞船可将返回舱带离危险区;在轨飞行期间发生重大故障时,飞船可提前返回,最快可在4小时内返回地面。另外,神舟七号的其他五大系统也有很好的继承,舱外航天服还进行了大量的专项试验。”
中国航天科技集团公司一直把载人航天工程作为天字第一号任务。马兴瑞作为工程副总指挥,已向承担各系统任务的负责人颁发了责任令,他还经常与分管该工程的袁家军副总经理深入到重大试验的现场。无论是承担飞船、火箭研制的总体研究院,还是承担重大分系统、重大部件、组件的单位,都把神舟七号飞船作为今年的最核心任务。特别是飞船和火箭的总指挥和总设计师,带领一支积累了宝贵技术经验与精神的队伍,在工程实践的历练中越发成熟。这些都使马兴瑞有理由相信,这次发射,胜券在望。
马兴瑞对于神舟七号进场后的关键动作和发射后出舱的关键事件十分关注。无论是参加工程指挥部会议,还是飞船、火箭在发射场进行的电测、船箭对接、飞船扣罩,实施加注,马兴瑞都密切跟踪。点火指令下达前一个月,马兴瑞与袁家军专程来到北京飞行控制中心,与执行飞控任务的神舟试验队员们座谈。马兴瑞特别强调要注意航天员出舱的故障预案和伴飞小卫星释放后与飞船之间的互动关系,并亲自查看了每一种故障模式的预案卡,让队员们深入思考小卫星释放过程中可能出现的各种情况对策,如卫星放不出去怎么办、卫星撞上飞船怎么办。马兴瑞的办公室,俨然就是一个神舟七号任务的“作战指挥部”,厚厚的资料、报告、书籍,桌上的红机、蓝机,将一条条指令发往远在酒泉卫星中心的飞船、火箭试验队,而放在他办公室里最显著位置的一个诺大的神舟飞船模型,则寄托着他对神舟、神箭的牵挂。
作为中国载人航天工程副总指挥,马兴瑞在抓好神舟七号研制、神舟八号、九号预研的同时,早已将眼光投向了更具战略意义的未来载人航天发展蓝图。在刚刚颁布的《中国航天科技集团公司构建航天科技工业新体系战略转型指导意见》中,明确了2011—2015年前将发射我国首个空间实验室、新一代运载火箭首飞的目标。
马兴瑞说,载人航天技术的创新发展已成为世界主要航天国家竞相追求的重要目标,要完成载人航天工程和深空探测领域的后续任务,挑战巨大。无论是天宫一号空间实验室,以及未来的货运飞船和中国空间站,都需要广大航天科技工作者牢牢把握住载人航天发展的前沿技术,通过自主创新、跨越式发展去实现。
(文、图:左赛春)