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前景广阔的载人航天事业 太空旅游曙光显现

http://www.sina.com.cn 2003年10月15日07:46 解放军报

  ●本报记者张锋

  人类至今已先后将5000多个卫星、飞船、航天飞机和空间站等航天器送入太空;已有800多人到过太空。地球人把自己的足迹印在了月球之上,并在近地轨道空间建立了稳定运行的载人空间站,还将探索的视野瞄向了更加遥远的星际,造访火星、金星,探测了太阳系中除冥王星之外的8大行星及其卫星。

  在人类进军太空的伟大事业中,中华民族贡献着自己的聪明才智;从“嫦娥奔月”的传说到敦煌飞天的壁画,从明代人万户飞天到早期的“曙光号”飞船,从“东方红”卫星到“神舟”飞船,中华民族一次次把飞天梦想与探索的轨迹描绘在宇宙空间。未来航天探索的发展方向是什么?航天技术会给21世纪的人类发展带来什么样的影响?在“神舟”五号飞船发射之前,就广大读者关心的这些问题,本报记者采访了中国航天科技集团公司总经理、中国载人航天工程副总指挥张庆伟。现将访谈纪要刊发,以飨读者。——编者

  天基航天加速发展

  记者:发展载人航天,建立空间站,成为世界各大国航天领域的一个重要内容,载人航天受到航天大国的高度重视,不惜斥巨资以不同的方式加速发展。未来航天探索的发展方向是什么?航天技术会给21世纪的人类发展带来什么样的影响?请您谈谈。

  张庆伟:载人航天,是指人类驾驶和乘坐载人航天器在太空中从事各种探测、研究、试验、生产的往返飞行活动。纵览人类载人航天事业,可以说呈现出加速发展的趋势,航天大国在不断增加投资,扩大其规模和发展速度,大量发展空间应用技术,为材料、生命、空间科学等方面的研究提供舞台。许多有一定经济实力的国家也纷纷加入到航天事业的队伍之中,目前,世界上已有60多个国家在从事航天技术的研究,载人航天国际合作的深度和广度日益增大,航天技术发展已显现出世界融合的态势。21世纪,将是人类载人航天事业的大发展时期,载人航天将主要向国际空间站、天基航天、月球基地、载人火星登陆、太空旅游等方向发展。可以预见,随着载人航天技术的发展,人类利用太空资源的能力将会不断增强,人类将通过对太空这一新领域的探索和开发而实现飞跃式发展。

  记者:有的航天专家预测,到21世纪中期,人类将实现太空工业化、商业化,利用太空资源的新型企业将大量涌现。请您谈一谈国际空间站的未来发展情况。

  张庆伟:空间站是可供航天员工作和生活的在低地球轨道上长期运行的航天器。它一般由运载火箭发射入轨,由天地往返运输器运送航天员和补给物资、设备。它通常由对接舱、服务舱、生活舱、气闸舱与太阳能电池帆板等组成。现在建设中的国际空间站,由美国、俄罗斯、日本、加拿大和欧洲航天局等12个成员国共同筹建,是世界航天史上第一次由多国合作建造的最大空间工程。它结构复杂,站体庞大,预计投资总额将超过630亿美元。国际空间站计划的实施分3个阶段进行。第一阶段是从1994年开始的准备阶段,现已完成;第二阶段从1998年11月开始,为空间站初期装配阶段;第三阶段则是要把美国研制的居住舱、欧洲航天局和日本制造的实验舱和加拿大开发的移动服务系统等送上太空。完工后由6个实验舱(美国1个、欧洲航天局1个、日本1个、俄罗斯3个)、一个居住舱、两个连接舱、服务系统及运输系统等组成。

  从1998年11月开始的国际空间站组装工作目前进展基本顺利,预计将于2007年建成。建成后的空间站重量达420吨,工作寿命10年~15年,最多可接纳六七名航天员,国际空间站有6个试验舱可提供40个研究机柜和110千瓦的电能,运输补给由俄罗斯的联盟TM载人飞船、进步号货船、美国的航天飞机和欧空局研制的自动转移货船(ATV)承担。

  国际空间站研究领域包括:微重力加工、生命科学、空间科学、地球科学及开展工程技术试验和商业产品开发。

  在空间的微重力、强辐射和高真空环境条件下,能生产出成份和组织都非常均匀的半导体材料、合金、复合材料和光学玻璃等;还可以冶炼高熔点金属,生产出地面很难生产出来的优质材料,能够揭示材料加工的新机理;微重力环境对于了解生物作用的分子机理,按蛋白质晶体特性,设计新药具有重要意义;综合利用空间环境还有利于植物的遗传变异,从而为诱变育种开创一条新途径。此外,为了开发空间资源,必须建设复杂的大型航天系统,以深入开展航天医学研究,弄清空间环境生命现象的本质。而建设大型航天系统,又必须在空间进行一系列大型结构的装配和维修,制造太空机器人、高效率空间能源系统和先进空间推进系统等。因此,联合建设较大规模的国际空间站已成为趋势,这对于人类资源共享将十分有益。

  记者:天基航天,也是未来载人航天发展的一个重要方向,请您介绍一下这方面的发展情况。

  张庆伟:地球同步轨道具有的独特性质,决定了利用该类轨道的卫星对地球人类服务将提供最有效的应用,充分利用轨道位置资源的途径是研制大型卫星。而在地面上研制这样超大型、高精度、可展开的天线技术难度极大,成本也非常高。将大型空间站发展成为空间航天基地,在空间组装大型卫星,然后使用轨道机动飞行器将卫星送至地球同步轨道。按这种思路,直径5千米太阳能发电阵为核心的空间电站,也将容易实现了。利用空间航天基地,还可对卫星进行维护、维修,保证其长期稳定运行。实现天基航天的关键是低成本的运载火箭和可重复使用的运输系统。目前,正在研制开发的空天飞机在突破关键技术后,将会对天基航天技术发展提供有力保障。

  火星登陆为期不远

  记者:载人航天设想的更长远目标,是在火星上建立有人的前哨站,以便尽可能地利用当地的资源,并作为对火星进行科学研究和可能对太阳系作进一步探索的基地,最后在火星上建立起人类的居住区。

  去年5月份,俄罗斯航天官员在接受记者采访时表示,俄航天专家已做好准备与美国航天专家开展火星探测合作。他还称,俄已拟定了火星登陆方案,将与美国、欧洲、日本和加拿大的航天部门合作,于2015年左右向火星发射载人飞船和货运飞船,对火星进行实地考察。美国航天中心飞行研究专家也表示,“用不了25年,把人送上火星勘探将成为平常之事”。

  可以说,目前人类已拥有把人送上火星的技术,人类登陆火星不再是梦想。火星是否会成为人类最理想的可取代地球的栖身之地?答案是否会在本世纪揭晓?请您谈一谈。

  张庆伟:载人火星登陆,将是21世纪人类探险精神的最显著象征。长期以来,人们一直认为火星上可能存在生命。火星表面温度很低,对火星大气演化的研究、对了解未来地球上人类环境的演变具有重大意义。

  火星很可能成为人类未来移民的理想星球。人类目前已发射了一系列火星探测器,自20世纪60年代起,就开始载人火星飞行的研究工作。

  由于火星远离地球,采用最先进的推进技术飞往火星也需要170天以上,而且地球上每隔26个月才有一次发射窗口,从火星上返回地球则需要登上火星450天才能有一次发射窗口。因此,往返火星一次需2年零3个月的时间。火星考察由于飞行时间长,距离地球遥远,对载人轨道站自身动力装置的工作可靠性有极高的要求。

  目前,俄罗斯已经研制“喷电发动机”的原型机,并将其成功地应用于通讯卫星。这种“喷电发动机”靠其喷嘴喷射出带电氙气粒子来产生动力。俄罗斯计划用数百个这样相对较小的喷电发动机捆绑成功率强大的蜂窝状整体发动机,为载人火星轨道站提供动力。

  火星登陆的关键,是减少体积和降低成本。登陆计划费用高昂的原因是飞船的庞大体积,而导致飞船体积难以缩小的原因是为了储存长时间飞行必备的燃料和生活必需品。火星登陆时间长,飞往火星的航天员空间飞行的两年时间内所需的食品、水、空气以及在火星生活和工作所需的设施、设备等就达数百吨。

  另外,从火星轨道返回地球的飞船也需提前送到环绕火星轨道上。因此,飞行方案的选取,高性能可靠性运输器的开发以及长期飞行对航天员的影响、疾病防治和保健等众多的技术难题需要解决。

  目前,航天大国竞相角逐载人火星登陆的研究。俄罗斯提出的火星考察计划堪称雄心勃勃:准备集中力量在最短的时间内,即争取在10年内建成人类第一艘星际轨道飞船———载人火星轨道站。

  按照计划,载人火星轨道站将由俄罗斯“动力”宇宙火箭公司负责设计,总重量约400吨,由生活舱、动力装置、太阳能电池组等主要部件组成,并设计有自动降落装置,用于采集火星土壤并将其运回位于火星轨道上的载人火星轨道站。

  美国和俄罗斯等国家已达成联合进行火星探测的协议,并制定了载人火星飞行计划,目标是30年左右实现载人火星登陆。

  太空旅游曙光显现

  记者:2001年4月28日,世界上第一位真正意义上的太空游客美国富翁丹尼尔·蒂托,个人支付2000万美元随两名俄罗斯航天员搭乘俄罗斯“联盟”TM—32号飞船飞往国际空间站,进行了为期8天的太空旅游。在太空,蒂托每天有自己的观光安排,最多的是对多彩多姿的太空世界拍照、摄影、制作立体图片,通过因特网讲述自己在太空的感受和见闻。他在一次太空举行的记者招待会上说:“太空生活超乎想象,习以为常的生活模式全然发生了变化,这里是另一个世界,处处都让人感到惊讶。这里的物品不论大小都需要加以固定,以免它们自由飘浮。在确保不磕碰的前提下,航天员可以自由自在地‘滑翔’。对于游客来说,这种感觉无与伦比。”太空旅游吸引着许许多多富于好奇和冒险精神的人们。在蒂托之后,又有上百人预付了约200万美元订金,准备去太空潇洒走一回。据一项调查显示,如果可能,世界上有一半以上的人渴望到太空去观光旅游。现在看来,到太空旅游,这些过去只能在科幻小说上看到的事情,正在变为现实。请您谈一谈太空旅游及发展前景。

  张庆伟:自2001年4月28日,61岁的美国人蒂托乘俄国“联盟”TM-32号飞往国际空间站成为第一位太空旅游者后,太空旅游这个名词成为众人议论的话题。目前,美国、俄罗斯和日本等国的科学家计划开发专门线路去太空旅游“胜地”,许多企业已提出多种低成本、可重复使用的亚轨道飞行器方案并加紧开发。美国打算研制一艘名为“海王星”号的旅游飞船,除两名驾驶员外可搭载4名旅客,太空旅游者在加州训练45天后就可到近地轨道旅行一周,每张船票200万美元。预计2005年以后可能出现这种专用旅游飞船。俄罗斯通过设在荷兰的和平公司招揽游客乘坐“联盟”号飞船到环绕地球的轨道上观光,一次可搭乘两个人,费用比上空间站旅游便宜得多。日本也有建造旅游飞船的计划,船呈飞碟状,建有环形舱,可乘坐5人,每人付两万美元就可上天,据称15年后可投入运行。

  美国科学家提出用航天飞机上废弃的燃料箱在太空进行组装,开设100间豪华客房,每个房间的景观不同。这座建在距地面640公里的太空旅馆分外围区和中心区,外围区附设游乐设施,包括小型高尔夫球场和网球场;中心区底部为观景台,可俯瞰地球,每90分钟环绕地球一圈。美国“希尔顿”国际公司拟在地球轨道上建造“太空旅馆”,供游客到太空休闲度假或长期居留。

  俄罗斯拟建一座“迷你”空间站,每次接待3名游客,经过6个月训练后送上太空游历20天,然后乘“联盟”号飞船返回地面。这种专供旅游的空间站设计寿命为15年。据称已有数十名游客订座,将在5年后成行。

  当前,提高安全性和降低成本是太空旅游需要解决的两个关键问题。但无论如何,太空旅游热正在兴起,普通人去“太空乐园”游览观光甚至度假已是曙光显现。可以预见,未来20年内,更多的人会以旅游者的身份进入太空,太空旅游业将成为一项极具发展前景的产业。

  月球基地成为首选

  记者:月球上有丰富的核燃料氦同位素氦-3,而且引力较小,没有大气的干扰,是进行科学试验和天文观测的宝地。有资料介绍说,西方发达国家将建立月球基地,旨在利用月球做跳板,为人类登上火星和探索外层空间做准备;还提出了建立月球工厂,在月球上建设太阳能电站,在月球上制造“地球遮阳伞”等设想,请您就此问题谈一谈。

  张庆伟:由于月球是距离地球最近的一个天体,也是地球惟一的卫星,月球探测具有重大的科学意义和广阔的开发前景。

  月球环境具有引力小、真空、无菌、磁场小、温差大、昼夜交替周期长、在地球视线内等特点,加上月球地质条件特殊、具备地球原材料资源;整个月球犹如一个巨大的稳定平台,可以探测到地球上无法探测到的天体信息,特别适宜天文观测和开展科学研究;月球还是研究地球、太阳系诞生和演变的天然实验室。以上这些特殊的环境和条件,使得建造月球基地变得很有吸引力。因此,月球基地有可能成为第一个人类在地球外星体上建立的活动场所。

  1969年7月16日,“土星”5号运载火箭将“阿波罗”11号飞船发射升空。7月20日,飞船上的两名航天员首次踏上月球。此后,“阿波罗”号飞船共进行了17次发射,7次为载人登月飞行。其中“阿波罗”13号飞船因故障中途返回地球。实际有6次实现了载人登月飞行,先后有12名航天员在月球上留下了足迹。航天员在月面上总共逗留了近300小时,安置了月震仪等20多种自动测试仪器,收集并带回了427公斤月面岩石和土壤标本。自20世纪70年代初美国“阿波罗”登月计划实现后,人类登月活动一度停止。近十年来,重返月球的呼声增高,美国、俄罗斯、欧洲都在实施一系列月球探测新计划,日本也计划发射“月神号”月球探测器,印度也提出了自己的探月计划,月球计划成为许多国家航天发展的重要目标。

  从目前各国的月球探测计划来看,对开发月球的发展途径已取得了共识:

  第一步是研制和发射月球卫星,进行月面土壤分布、月球极区地貌、月质构造、月球地形和近月环境等观测;第二步是发展软着陆月球探测器,试验软着陆技术,进行月面环境探测、月震测量、土壤厚度探测和近距离分辨率摄影等;第三步是发展能够取样返回的月球自动着陆器,突破地月返回技术,进行月面环境探测和土壤分析,利用钻岩机将月球土壤和岩石带回地球;第四步是向月球投放月球车和长期性机器人,进行各种科学试验和探测,为未来载人登月和建设月球基地做好准备。

  预计在未来的二三十年内,人类将重返月球。利用空间航天基地,进行地月轨道运输船的组装维护,最终建成月球基地。


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