中国人的飞天之路(五)

时间:2022-06-02 11:50:02 公文范文 浏览次数:

如果把邀游天宇的“神舟”飞船比作一只候鸟的话,那么着陆场便是它完成迁徒之旅返回故里的栖息地,热情的人们、温馨的家园随时等待着它的凯旋。

2003年10月16日凌晨,内蒙古四子王旗大草原失去了昔日的宁静。

这是一个让中华儿女骄傲的日子。

严阵以待的队伍打破了内蒙古四子王旗大草原上往日的平静。朦胧的晨曦刚弥漫在广阔的草原时,搜索救援回收部队的所有车辆和人员已经各就各位,直升机在预定空域盘旋待命,等待着“神舟”五号飞船的归来。

6时许,新疆和田测量站报告,“神舟”五号飞船进入中国国境上空。

6时23分,伴随着着陆缓冲发动机的轰鸣声,“神舟”五号返回舱降落在主着陆场预定点。负责搜索救援的直升机几乎同时到达,前后只差半分钟。

舱落人到!

“神舟”五号飞船载着中华民族的飞天梦想从太空翩然而归。

千年飞天梦,今日终得圆。

艰难起航

载人航天是一项充满风险与挑战的事业。太空骄子冲破地球引力挺进茫茫宇宙之路已是荆棘丛丛,而穿越大气层重返地球的回归之途更是险象环生。人类自开展载人航天活动以来,已有22人献出了宝贵的生命,其中有11人是因返回着陆过程中发生故障而血洒长空的。因此,在载人航天工程中,着陆场系统有着不同寻常的重要地位和作用。

着陆场系统是载人航天工程七大系统中特有的系统之一,它承担着载人航天器的回收和航天员的救援重任。但我国载人航天工程立项前,谁都没有接触过这个系统。因此对于中国的航天技术专家来说,它又是一个全新的考验。同时,由于保证航天员的生命安全是载人航天工程中的重中之重,着陆场系统所具有的不同寻常的地位和作用也就不言自明。美国最初为了飞船返回,共动用了3艘航空母舰,21艘舰船,126架飞机,设了16个着陆点,组织了几万人的庞大搜索救援队伍。根据我国国情,追寻这条路是肯定走不通的。在困难与挑战面前,中国的航天科技人员决心走自己的路,构建具有中国特色的飞船“返回港”。

下决心易,创业难。构建中国自己的载人航天着陆场系统,既无基础,又无资料。为了让我们的“神舟”安全回家,为了给航天员打造全球范围均能平安归来的“港湾”,航天科技人员最初从领受这份使命后就没睡过几个好觉。毫不夸张地说,着陆场系统能有今天这样的规模和搜救水准,是中国科学家带领科技人员在一张白纸上一笔笔勾画出来的,是用双脚一步步丈量出来的。

载人飞船的回收对于着陆场的条件有着严格的要求。首先,着陆场必须位于飞船的运行轨道内;在此基础上,还必须满足一系列苛刻的条件,如必须人烟稀少,甚至树木的覆盖率不能超过千分之一,以免飞船着陆时造成人员伤害;其次,着陆场必须地势平坦,如果有土坡,坡长不能超过返回舱周长的5倍。也就是说,不能让飞船在地面打5个以上的滚。在方圆数十千米的区域内,还不能有1100伏的高压线。此外,着陆场内还不能有铁路,不能有3层以上的楼房,不能有大型工业设施和大型居民区,不能有河流……

为了满足这诸多的“不能”,科技人员在神州大地一找就是10年。

科技人员深刻认识到,一个人假如不先想到打败仗之后该怎么办,就永远不会看到自己的缺点和短处。十年磨一剑。他们就这样,用科学的态度和清醒的头脑一步一个脚印,从无到有地建立起了符合“适用、先进、经济、可靠”的原则、具有鲜明中国特色的载人航天工程着陆场系统。

舱落人到

要把这个重要的系统建设好,有许多需要仔细研究的环节。除了主、副着陆场区的建设外,还必须做好应急返回区的建设,并针对各种不同应急情况,制定详尽而又可行的回收飞船返回舱和对航天员实施搜救的措施。虽说应急情况概率小,但它一旦发生,就是危及整个飞行任务成败的大事,应急救生的准备成为来雨绸缪的必然要求。

针对首次载人航天飞行任务,我国的着陆场系统进行了方案优化设计,坚持以空中为主、地面为辅的搜索原则。经过科学计算,在搜索力量的布局、配置上做出了科学安排。为尽早尽快接近飞船返回舱,搜索直升机应当尽量靠近返回舱落点。但是,在飞船返回舱降落过程中,还要抛掉伞舱盖和防热大底,这就对直升机的安全构成了威胁。在进行“神舟”五号的方案设计时,科技人员根据前4次任务计算的结果,把直升机布设的安全位置范围由距落点45千米改为了35千米,这样更利于直升机发现并接近飞船返回舱。飞船返回舱一出“黑障”区,在距地面40千米的高度,搜索直升机就能够收到返回舱信标机发出的无线电信号,这时离返回舱落到地面还有18分钟。飞船返回舱确认主伞打开,抛掉防热大底时,离地面高度为5.7千米,落地时间大约需要9分钟。在设计方案时,科技人员认为,只要防热大底抛掉,直升机就可以最快速度接近飞船返回舱。这时,直升机起飞后若以250千米/小时的速度前往,只需8分钟左右就可到达飞船返回舱落点,而此刻,返回舱正处于落地前

这是航天员准备进行低压舱训练(右)的一刹那,完全可以做到舱落入到。

“神舟”五号飞船返回舱在内蒙古主着陆场成功降落,实际落点与理论落点偏差只有4.8千米。飞船返回舱何以能够如此高精度地返回?“这是落点经过精心计算、科学设计和反复演练的结果。”

大海的考验

空中搜救的难题解决了,地面搜索在整个搜救工作中的地位也不可小觑,因此着陆场系统陆上应急救生区和海上应急溅落区的选择和建设成了系统建设的重中之重。各种海况条件下打捞返回舱救援航天员的方案成了其中的难中之难,我国科研人员就在这两件大事上投入了很多的精力。

要为航天员铺设一条安全回家的路,除了必须确定最佳主、副着陆场外,还要选择和建设上升段陆上应急救生区、上升段海上应急溅落海域和运行段应急返回着陆区。发射载人飞船在上升段火箭出事的可能性最大。如果意外发生在飞船上升段(即飞行高度为0—110千米),系统会立刻启动各种逃逸救生模式,确保航天员脱离险境。可是逃到哪里才是最安全的?这是科技人员必须要预先设计的。不但要预先设计,还要将地面所有的一切都准备好,包括救援的飞机、车辆,医护人员,甚至血浆。

应急情况下的返回在方案中被安排在各个不同的运行圈次。由于飞船运行轨迹的变化,每个圈次应急返回时着陆的地点也不一样,海上也有可能成为飞船着陆的地点。如果返回舱溅落在海上,怎样才能迅速找到飞船?多长时间内救出航天员可以确保他的生命安全?返回舱在海面上的漂浮性能怎样?航天员抗寒抗热抗浸的能力怎样?低海况条件下如何打捞飞船返回舱,救出航天员?高海况条件下又如何操作?这都是着陆场系统必须解决的问题。科研人员仔细分析了海上应

急溅落区的海况,针对高、低海况条件的不同,制定了不同的搜索打捞方案和一系列航天医疗救护程序。

2002年5月,科研人员来到海南某海军基地,进行返回舱漂浮、航天员耐受力和搜索打捞综合试验。综合试验涉及方方面面,共有20多家单位参加,在进行综合试验的20多天里,他们每天都漂浮在海上。白天,他们将返回舱一次次地放进海里,观察返回舱在海中的自然漂浮状态、漂浮性能,计算救生船的探测距离和打捞时间。返回舱如果溅落海面,航天员在漂浮的密封舱内能否坚持24小时?从理论上说是可以的,但是必须通过试验进行验证。于是,他们在海上进行航天员耐受力试验。试验时,担任试验任务的训练员和医生按预定时间进入模拟返回舱不久,训练员就出现了重度晕船反应,体温迅速上升到38.5摄氏度,并开始呕吐。守候在船上的负责人密切关注着训练员的生理反应,随时与医生通话,并监测着他们心电图的波动。半个小时过去了,一个小时过去了,训练员的状态逐渐趋向平稳,晕船反应渐渐消失。可是到了半夜,天气骤变,大雨倾盆而下,茫茫大海上伸手不见五指!有人提议结束试验,可这时耐受力试验才进行了不到12个小时,还没有掌握航天员的耐受极限情况,如果放弃,试验就等于白做了,是继续训练还是停止?通过与模拟舱里的医生联系,得知训练员状态稳定,情绪稍微平静的负责人在船员的指点下,发现周围的渔船上渔火依然闪烁。渔民还在打鱼,这说明大雨很快会停下来,于是坚持继续进行试验。果真半小时后,雨停了下来。试验一直进行到第二天上午10时,舱内训练员达到了24小时的耐受限度,试验获得了有价值的数据。舱盖打开,训练员和医生竟然不用人扶,自己走了出来!

如果返回舱应急溅落在高海况(四级以上海浪海况条件)区,直升机不能起飞,救生快艇也无法从船上放入水中,当直升机和救生快艇丧失了营救打捞能力时,怎样才能将返回舱及时打捞上来?科研人员进行了大量技术攻关,他们从海上污油回收船回收扫油臂的原理以及国外的打捞硬网的成熟技术等方面受到启发,设计出一种完全自动化操作的拦截臂打捞软网。当返回舱溅落在海上,海浪高达3米以上时,它可以由人在驾驶舱中操作,自动完成一连串的拦截、打捞,起吊、固定等动作,快速有效地救援航天员。

完美升级

2005年10月14日上午,担负“神舟”六号返回舱回收任务的一条专用公路正式通车。这条公路位于内蒙古中部草原四子王旗境内,连接飞船着陆场,总长64.96千米。与“神舟”五号相比,“神舟”六号对着陆场系统提出了完全不一样的要求。“神舟”五号在太空中运行了1天,所以可以比较准确地对着陆场天气进行预报,而“神舟”六号必须启用副着陆场,作为气象备降场。着陆场系统的救生设备、救援队、医监医保医生和设备,也要对应两名航天员。

对着陆场系统来说,这次最大的变化是应急搜救方面的变化。由于飞船在轨运行多天,出现应急返回的概率也相应增加,因此确保各种情况下的应急搜救及时有效,是着陆场系统重点准备的工作。为了确保任何应急情况下能及时发现并救治航天员,科研人员进行了大量准备。首先是增加了直升机的数量,主着陆场的直升机从5架变成6架,并将医监医保设备从地面车辆上调整到直升机上,确保空中搜索救援分队可以独立完成医监医保工作。他们在系统建设方面进行了加强,直升机的夜视装备进行了加强,增加了必要的夜视器材,还在主着陆场加装了光学实况记录系统,可对60~70千米内的可见光、100~150千米内的红外光进行跟踪。在海上应急搜救方面,在救捞船上加挂了新研制的自动化打捞网,可以确保在恶劣海况下成功打捞返回舱。

着陆场系统在这次任务中全面启用了应急救生辅助决策系统。只要在电脑中输入发生应急情况的时间,系统就能自动生成救生方案。比如,飞船在上升段500秒时出现问题,只要启动这一系统,马上就可以在电子地图上找出飞船高度是多少,飞船应急返回需要多长时间,散布在多大范围内,周围海域哪艘打捞船离落点最近,船的航速是多少,多长时间能赶到,海况是什么情况,其他飞机能不能增援……所有这些信息都会清清楚楚地显示出来,大大提高了救援指挥员的判断和指挥能力。神六飞船回收时,各种设备都发挥了效能,特别是光学设备拍摄到整个返回舱的开伞过程,并跟踪到返回舱反推点火的情景,真是太精彩,太完美了!

与“神舟”六号任务相比,“神舟”七号任务主着陆场的技术状态发生了较大变化:一是航天员由2人增加到3人。这就要求任务的工作流程要按照3人来设计,各种保障方案都要按照3人来制定;二是返回的时间由黎明变成傍晚。“神舟”五号飞船返回舱和“神舟”六号飞船返回舱都是在早晨落地。虽然落地时天色较黑,但航天员出舱及以后的工作是在白天进行;三是新增加了空中指挥通信系统。在总结前六次任务的基础上,“神舟”七号的任务要求在空中能与北京实现调度通播、语“神舟”七号航天品准备出舱(左)音通信和数据传输。为实现这个需求,科研人员专门研制了空中指挥通信系统,安装在直升机上,实现了从着陆区到北京的不间断通信,为任务组织指挥提供技术支持;

四是搜索救援工作由原来空地协同转变到空中自主完成。按照任务方案,“神舟”七号搜索救援任务完全由空中分队承担,简称为“空中搜救航天员,地面处置返回舱”。这种搜救模式的变化,要求着陆场必须在岗位设置、指挥程序和组织方式上进行改进,以适应任务要求;五是增加了上升段应急救生任务。

在主着陆场参加回收工作的单位和人员,既有科研院所,也有专业测控、搜救人员,还有陆军航空兵、空军部队,医监医保人员。为了配合默契,来自各大单位,涉及到测控、通信、医学、人体科学、气象几十个学科专业的回收搜救人员,提前进入主着陆场,并参加了由着陆场组织的救援、数据处理、气象等专业训练。伟大的载人航天工程把各系统人员紧紧地联系在一起,在主着陆场区形成了富有战斗力的任务团队,去执行飞船返回舱的测量、搜索、救援和处置任务。

经过近20年的建设,我国已建设完成了一个低投入、高效益、具有中国特色的着陆场系统。“神舟”八号,“天宫”一号,着陆场系统将拥抱你们的归来!

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