近日，中央電視臺系列報道《新中國的第一》，記錄了新中國砥礪前行的奮斗歷程，見證新時代開拓創(chuàng)新的精神力量。其中，來自中國空間技術(shù)研究院的戚發(fā)軔院士、張柏楠總師、楊宏總師為大家介紹了中國載人航天取得舉世矚目成績的背后故事。
第一艘無人飛船“神舟一號”
1992年9月21日，中央決定我國載人航天工程正式上馬，工程代號“921”。作為我國空間科學(xué)實驗的重大戰(zhàn)略工程之一，中國載人航天工程最終確定了“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。
神舟飛船首任總設(shè)計師戚發(fā)軔院士表示，第一步叫載人飛船階段，第二步叫空間實驗室階段，第三步就建立自己的空間站。人上去回來并不是目的。人上去不僅要回來，而且回來之前能夠在艙外活動，能夠修理組裝空間站。
留給中國航天人的時間十分緊迫，面對“爭八保九”的軍令狀，就是爭取1998年，確保1999年成功發(fā)射第一艘無人飛船。他們做出了一個大膽的決定。
戚發(fā)軔院士認(rèn)為，按照程序，地面試驗做完了后暴露的問題，解決了再重新設(shè)計一個，那才能夠叫上天的正樣。(1998年)11月份了，明年（1999年）發(fā)射就要來不及，把地面做試驗的這個飛船改裝成為一個試驗飛船神舟一號，還是有根據(jù)的。載人航天人命關(guān)天，但是也需要有一點大膽。
飛船不僅要經(jīng)受零下100多度的嚴(yán)寒，還要在返回時耐受大氣摩擦產(chǎn)生的2000多度的炙烤，飛船外殼不能有絲毫的縫隙。下落的過程中，最關(guān)鍵的就是要在預(yù)定高度分秒不差地展開巨傘拉住正在向流星一樣砸向地面的重達(dá)三噸的返回艙。面積達(dá)1200平方米的巨傘，只能由紡織廠特殊加工，不能有一絲一毫的破損是最基本的要求。一個縫紉女工一年只能做出一副?，F(xiàn)在很多人還不知道，當(dāng)時飛船中大部分的重要部件都沒有備份，質(zhì)量必須確保萬無一失，就連極小概率的失誤都不允許出現(xiàn)。這背后是全國110多家科研院所、3000多個協(xié)作單位，數(shù)十萬科研人員近十年的全部心血。
神舟一號進(jìn)入太空，飛行21小時后返回地球，成功降落在內(nèi)蒙古中部地區(qū)的著陸場。此次飛行試驗成功驗證了飛船關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計的正確性, 考核了飛船系統(tǒng)的艙段分離技術(shù)、調(diào)姿制動技術(shù)、升力控制技術(shù)、防熱技術(shù)和回收著陸技術(shù)等五大關(guān)鍵技術(shù)的可靠性，是中國航天史上又一次“零”的突破。
戚發(fā)軔院士強(qiáng)調(diào)，從太空回來那些技術(shù)我們經(jīng)過地面試驗，是完美無缺突破了，而且很過硬。神舟一號是我們載人航天圓滿的第一步，從無到有。
從“神舟一號”發(fā)射成功，中國開始了圓夢九天的壯麗起飛。在隨后的幾年中，神舟二號、三號、四號無人試驗飛船全部獲得成功。星空浩瀚無比，探索永無止境。天地往返、出艙活動、交會對接、航天員駐留，這一系列激動人心的太空活動標(biāo)志著中國已經(jīng)建立了比較完整的載人航天體系，成為世界上第三個獨(dú)立掌握載人航天基礎(chǔ)技術(shù)的國家。
第一艘載人飛船順利升空
2003年10月15日，中國第一艘載人飛船神舟五號搭載著航天員楊利偉順利升空。神舟五號在軌運(yùn)行14圈，經(jīng)過21小時23分鐘安全著陸，中國人的首次太空之旅順利完成。我國成為世界上第三個將人類送上太空的國家。神舟五號作為我國載人航天的第一步，考核了飛船載人環(huán)境，獲取了航天員空間生活環(huán)境和安全的有關(guān)數(shù)據(jù)，全面驗證了工程各系統(tǒng)工作性能。與神舟系列的無人飛船不同，保障航天員的安全成了神舟五號研發(fā)工作的重中之重。無人飛船中使用的技術(shù)，面臨著一系列改造。
中國空間技術(shù)研究院載人飛船系統(tǒng)總設(shè)計師張柏楠表示，我們當(dāng)時衛(wèi)星里邊經(jīng)常用的這種叫火工品，就是用火藥來驅(qū)動的一些產(chǎn)品。它是非常可靠，但是這些火藥會泄露一氧化碳。這些一氧化碳就會導(dǎo)致航天員中毒。因此解決安全性的同時，還不能影響可靠性。這件事是一件涉及面比較廣，而且難度也是非常大的一件事。
從1999年11月神舟一號無人飛船試飛成功，到2003年10月載人飛船試飛成功，我國僅用了四年時間就完成了從無人到載人的跨越。按照我國載人航天“三步走”的規(guī)劃，接下來的第二步，就要突破航天員的太空行走。
2008年，神舟七號搭載了三名航天員升空。太空行走要打開艙門，首先要解決壓力釋放的問題。國際空間站一般都有一個專門的氣閘艙來完成這項工作。而神舟七號則要在空間有限的生活艙內(nèi)完成這個挑戰(zhàn)。
張柏楠認(rèn)為，這個軌道艙又是生活艙，航天員的吃喝拉撒睡，衣食住行都在軌道艙。所以這里有很多的東西，可能都會往外失氣。要想把壓力降到跟外邊真空環(huán)境一樣的話，都需要很長很長的時間。
在充足預(yù)案準(zhǔn)備下，航天員翟志剛最終順利打開了艙門，五星紅旗在太空飄揚(yáng)，中國人順利完成了第一次太空行走。隨后，中國的載人航天完成了一個又一個挑戰(zhàn)。2012年，神舟九號三名航天員首次驗證手控交會對接技術(shù)；2013年，神舟十號三名航天員實現(xiàn)在軌飛行15天；2016年，神舟十一號兩名航天員在軌飛行首次達(dá)到30天，順利完成太空中期駐留試驗。按計劃到2020年，我國將實現(xiàn)載人航天工程的第三步，建成長期載人的大型空間站，將實現(xiàn)長期載人三人的設(shè)計目標(biāo)。
第一個目標(biāo)飛行器天宮一號
神舟五號飛船圓滿完成首次載人航天飛行，中國載人航天工程第一階段任務(wù)圓滿收官。第二階段最核心的任務(wù)就是空間交會對接。天宮一號作為一個全新的載人航天器，既要作為交會對接的目標(biāo)飛行器，又要實現(xiàn)從單一航天器飛行，到多航天器在軌對接、組合體飛行的跨越，還要具備空間實驗室平臺能力，確保航天員駐留安全，保障空間科學(xué)與技術(shù)實驗。
中國空間技術(shù)研究院空間站系統(tǒng)總設(shè)計師楊宏表示，天宮一號首發(fā)必須成功，而且要長期在軌運(yùn)行，還要接納三次飛船訪問，多個航天乘組的進(jìn)入，還要完成多個任務(wù)目標(biāo)，這是面臨的最大的技術(shù)難點。
天宮一號升空32天后，迎來第一個來訪者神舟八號，兩個七八噸重的航天器，從相距上萬公里的不同軌道，以每秒7.8公里的速度趕赴約會。對接時，相對速度不能超過每秒0.2米，橫向偏差不能超過18厘米。交會對接技術(shù)是發(fā)展載人航天必須攻克的基礎(chǔ)技術(shù)，是航天大國秘而不宣的核心技術(shù)，只能自主創(chuàng)新，自我突破。
楊宏認(rèn)為，兩個航天器的機(jī)、電、熱，各個專業(yè)系統(tǒng)要有機(jī)地融為一體，就相當(dāng)于一個1加1要等于1。分離的時候，兩個航天器還要各自成為獨(dú)立的飛行器。11項關(guān)鍵技術(shù)在天宮一號得到了突破和掌握，將全面應(yīng)用到空間站。
天宮一號突破和掌握了在軌航天器組合體控制和管理技術(shù)、大型密封艙壁板制造技術(shù)、精確姿態(tài)控制的控制力矩陀螺技術(shù)、可補(bǔ)加推進(jìn)劑的金屬膜盒貯箱技術(shù)等多項空間站關(guān)鍵技術(shù)。2011年11月3日，飛控大屏顯示，12把對接鎖準(zhǔn)確啟動，上千個齒輪和軸承同步工作，天宮一號與神舟八號緊緊相牽，對接成功！隨后兩年中，天宮一號又成功完成了和神舟九號、神舟十號的交會對接和相關(guān)任務(wù)。2016年3月16日，在軌飛行1630天的天宮一號目標(biāo)飛行器正式終止數(shù)據(jù)服務(wù)，全面完成了歷史使命，進(jìn)入軌道衰減期。
作為我國航天領(lǐng)域規(guī)模最大，技術(shù)難度最高的國家重大工程，載人航天工程目前已成功發(fā)射11艘神舟飛船、天宮一號目標(biāo)飛行器、天宮二號空間實驗室和天舟一號貨運(yùn)飛船，這些均由中國空間技術(shù)研究院抓總研制，實現(xiàn)了從無人飛行到載人飛行，從一人一天到多人多天，從空間出艙到交會對接，從單船飛行到組合體穩(wěn)定運(yùn)行，從航天員短期飛行到中期駐留、推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加等一系列重大技術(shù)突破。我國載人航天工程第一步、第二步任務(wù)取得全面勝利，工程全面邁進(jìn)第三步空間站建設(shè)時代。
