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著名科普专家宋宜昌作客新浪聊天实录(下)

http://www.sina.com.cn 2003年10月16日13:59 新浪科技


科普专家宋宜昌回答网友提问
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  著名科普专家宋宜昌作客新浪聊天实录(上)

  新浪网16日上午9时邀请著名科普专家宋宜昌作客嘉宾聊天室,和网友聊神舟五号,以下是聊天实录:

   网友:“神舟”五号载人飞船上天以后,我们非常的激动,很多老百姓不知道载人
航天与老百姓的日常生活关系是怎样的?

   宋宜昌 :载人航天和日常生活表面上,好象我们日常生活在照旧,航天员在天上遥看,好象关系很远,实际上和我们的衣食住行方方面面的关系是非常的密切。这方面专家已经讲了不少,我做一点补充,如果大家没有看到报纸上、杂志上或者电视上发表的文章,可以看一看。先说一下咱们的吃。我们当然要吃各种的粮食,吃水果蔬菜,但是育种最好的办法就是航天育种,我们国家没有实现载人航天的时候,已经用卫星进行了育种。航天有什么好处呢?因为这处于微重力,还有宇宙射线,还有生冷,宇宙空间非常的冷,这三种同时具备的条件下,我们可以把种子放在这,种子受到了非常严酷的考验,回来以后发芽,就变异了,变成了很奇怪的品种,经过筛选。现在西红柿、黄瓜、棉花一些种子已经筛选了,吃的时候口味更好,棉花品种、麻纤维也可以进行筛选。最有意思就是大家爱喝的牛奶和穿的毛衣。大家知道我们国家黄牛多,奶牛少,而且优质的奶牛更少,为什么呢?因为优质奶牛特别的贵,几万甚至几十万一头牛,而且给我们的还不是最好的。我们好不容易引进一条奶牛,把准公牛的精液分给其他的母牛,这个精液就不够分,我们就进行了一种分离,把选出最优质的精液部分分给母牛,很多是黄牛,这种在地面上分离,因为有重力的存在。如果放在空中的话没有重力,物质黏性比较差,就很容易分离了。大家经常在空中看一个水泡,一碰就有很多水球,在地面上一个水球,再怎么碰不会散。我们可以大家改进我们的动物品性、品种,培养更更好的奶牛和更好毛的山羊、兔子、海狸鼠,哺乳动物可以在轨道舱上能实验。

   第二,我们农业每年到底要种什么庄稼,庄稼收成怎样,受天气影响很大。我们的载人飞船上面有很多太阳能电池,太阳能电池里面还可以带燃料电池,像手机用的高能电池,另外我们可以做多波段的摇杆和全频摇杆,说白了就是牌照,这样就可以分析我们农业的收成怎样。庄稼长得好与不好,都在照片底片完全可以呈现的。我们不仅可以拍中国的,也可以拍加拿大、澳大利亚等农业产区比较好的农作物都拍下来,我们就很快能算出来今年的小麦是好还是坏,就知道农民今年的小麦卖多少价格,就可以耕种不同的农作物。

   第三是航天冶炼,报纸上介绍比较多了。在航天轨道空间是一种真空状态,微重力真空宇宙射线状态,这种状态,你提炼出来的金属,结晶结得非常的美,变成单晶,一种是半导体单晶,一种是金属单晶,一种是有机体单晶,这三种单晶可以用广泛科学技术上,而半导体但进可以制称各种芯片,但是不能把单晶片放在轨道舱上,我们只是要数据,按照这个数据来做,我们分离冷冻精液也好,分离种子也好,都在地面做。这样对我们手机、电子通信、雷达等其他各种元器件、计算机有很大的作用。金属单晶可以制特别耐高温,比如航天飞机在高速运行的汽车、柴油机上都可以实现很高的温度,耐磨性很好的金属单晶,还有其他很多方面的用处。实际上航天的冶炼成为非常大的产业,为什么美国在天空实验室用了特别大的太阳能电子翻版,就是为了应用于航天冶炼。从目前神舟五号轨道舱太阳能帆板面积来看,我们现在还没有那么大功能,将来轨道舱将会有更大的太阳能帆板。

   另外是改变卫星通讯、导航、遥感、遥测,地理观测,都可以通过载人航天进行改装。我们GPRS利用双星系统代替了准备作为美国的GPRS和俄罗斯全球导航系统。美国光卖GPRS就把本赚回来了。另外就是广播、电视,尤其电视的通信能量大部分的增加,这样我们电视频道又要增加,由于电视频道的增加,电视广告量大家增加,广告费用大大下降,企业都可以做得起广告,个人也做得起广告,企业产品好卖,国民经济就产生了更大的繁荣,消费者获得了更大的利益。同时生产企业也获得了更多的信心。

   第四是航天工程,无论是七大系统还是十大系统,所有系统可以转称民用,提高中国的制造业和高技术水平。航天技术很快就要进行转移,航天测控管理的软件,以及航天人很抢手了,他们的确是英雄,不但航天员是英雄,包括底下的设计者、制造者、检验者、管理者、指挥者,甚至包括航天站上的普通士兵,他们都是英雄。他们这些经验可以转成其他各行各业的力量。我举个例子,比如现在有一名士兵从航天系统复员了,很多企业愿意雇佣他,因为航天员是最严谨的、最守信用、最忠诚的,因为要求很高的,所以高素质的人是有很大的就职机会,比非航天人员的就职机会多得多。

   第五,提高中国的威望,包括很大方面,其中包括中国人民币的信用,人民币的信用只会更加的坚挺,这样出国会花更少的钱,有比较钱送我们的子女上学。同时我们到国外投资也非常的方便。说我们中国飞船上去了,载人航天上去了,这样我们信用上去了,投资也上去了。另外中国的旅游业会上去,本来对我们观望的国家也纷纷开放,本来开放的国家更加开放,对中国人走在世界的每一条街道和每一块土地上都有非常大的自豪感。另外手里的人民币,随着航天事业,不但是“神舟”五号,还有一系列的,非常精彩的、非常惊喜的给大家发射,随着每一次发射,都会让你感觉到你的生活在产生变化。无论是旅游、投资、留学等各种各样的事业以及其他的事业。

  第六就是给海外华人争得了巨大的荣誉。海外华人争得巨大的荣誉就会使他们更热爱中华人民共和国,这样就会给华人投资,本来华人投资占中国总体投资一半以上,由于投资、就业、消费,整体会受到影响。已经在华的外商企业就会在华投资、更追加投资,因为信用非常的可靠,大家就业、消费就会受到波及。

   第七是我们的环境大大改善。我们国家前些年污染很严重,极力发展工业、农业,比如纺织业漂洗和电镀等这些行业,造成了江河和湖泊的污染。我们已经有很多监测设备,最好的监测设备就是卫星,就是航天,载人航天的轨道站,因为载人航天的轨道站可以把巨大的光学摄影设备,俗称就是巨大的望远镜,焦距非常大的变焦望远镜对准地面,这样可以把地面任何情况可以拍摄,这样可以达到非常高的分辨率。对哪些地方污染面积和相关程度可以一目了然,而且我们可以买到照片,利用地面站的照片,或者看拍的情况,这样可以看得更清晰,决策人可以根据照片掌握情况,拿到甲彩色图片进行实施处理,这样就有更大的把握,并且效率很高,费用很低。

   第八是产生新兴的旅游行业,这种旅游行业是广义的航天旅游。第一我们航天站已经成为旅游了,无论是西康站也好还是太原站也好,还有测控站,当然是保密的,一部分也可以开放。还有很多的科普的科技馆也可以。我们过去看到卫星站,看到火箭舱,就像画龙点睛一样,但没有人,就是没有睛,不能火了,这样一点上睛就有意义了,可以参照各种卫星的制造、测控和零部件的制造,甚至像杨利伟的家乡,可以做很多很多航天旅游的项目。当然除了杨利伟以外,还有很多新的航天人员,“神舟”六号就不只是载一个人了,可能上二个、三个,新的宇航员的家乡就可以进行新的旅游活动。

   第九是教育。对中小学进行鼓舞,对航空航天事业产生兴趣。另外教育通过各种各样的改善而进行航天航空的改善。由于物理、化学对航天事业有了很大的促进。当时苏联航天上天以后,把从一年级到十年级的课本全部翻译过来,既然能实现载人航天,基础肯定是严谨的。然后把苏联工科课本翻过来,产生的教育方方面面的影响渗透到每一个角落,每一个时间。

   网友:这次发射“神舟”五号飞船的长征2号火箭是非常先进的?宋宜昌老师能否谈一下美苏发展的状况以及和长征2号做一个对比情况吗?

   宋宜昌 :长征2号系列就是为了载人航天专门设计的。我们国家有长征火箭,有长征2号系列火箭,有长征3号系列火箭,还有长征4号系列火箭,我们的火箭系列是这样的。长征2号的特点,因为是2,所以是两级,在火箭数据叫一子级和二子级,长的一急叫一子级,短的叫二子级,长征三号是三子级,主要是把同步卫星发射到同步卫星轨道,三万五千九百公里的同步轨道,长征四号主要是上海航天局研制的专门发射气象卫星的火箭。长征四号在太原发射。长征二号有长2C、长2E、长2D和长2F,其中长2E和长2F是看到的最重、最大,专门发射神舟飞船的,带四个助推器。中国火箭的特点是什么呢?中间最粗的那个叫芯级,这和美国的火箭和苏联火箭有所不同,我说的苏联是前苏联,当时苏联的火箭比较细,直径是2.95米,长征系列火箭的直径是3.35米,这样一粗一细有什么特点,我们的火箭比较稳。

   第二,我告诉你们一般的数字数据。长征2号全长31.17米,长2C35.15米,长2E是49.69米,长2D是33.67米,长2F全长是58.3米,长2E和长2F非常接近,只是在长2E上加上8.6米的逃逸塔,使得长2F比长2E重量多了18吨,所以大家在图片看到,飞到同温层最开始抛弃的就是逃逸塔,长2E不带逃逸塔,它的芯级直径3.35米,由于长2E和长2F带了助推器,所以直径是11.45米。长征2号190吨,长2C192吨,长2E462吨,长2D273吨,长2F479.8吨,是中国最重、最大的运载火箭。起飞推力,我用专业术语,大家可以转化。起飞助理,2789千牛,10千牛相当于1吨,实际上一吨多一点,多几个百分点,差不多280吨,是长征2号的火箭推力。长2C2786千牛,长2D5923千牛,长2E2961千牛,长2F现在没有发表资料,因为是根据长2E改的,跟长2E很像,资料一切以中国航天局为准,我说的是已经公布的资料,实际上长2E和长2F的推力非常的接近。长二E是5923千牛,实际上是六百吨的推力。运载能力,大家关心就是火箭把多大的飞船能力发射到轨道上去,是最重要的指标。长征二号的叫近地运载轨道,是180公里的轨道,低于180公里的轨道,由于大气层密度很大,无论飞船怎么样,很容易落下来,所以180公里以上叫近距离轨道。现在发射的长2F已经达到了300公里的轨道,说明我们国家的火箭有非常大的富余推力。近距离推力长征2号1.8吨,长2D是2.4吨,长2E和长2F非常的接近是9.2吨,我们现在神舟五号飞船的重量是多少呢?我们公开发表资料不到8吨,由于我们少载了仪器,三个人的舱坐了一个人,设计得比较轻,实际上长2F和长2E推力是一样的,甚至更大。大家可以推算出来,根据公开发表的资料,近地轨道运载能力实际上在14-12吨之间。我们同步轨道,三万六千公里轨道的运载能力达到了4吨的运载能力。我们火箭的功率很大,可以完成很多的航天任务。有的网友说即使有八九吨的运力,空间站还是不够,和和平号也好,但是相比还是不够。但我们可以进行组装,只要发射四五次进行组装,像积木一样拼接成很大的空间站。

   我介绍一下长征3号火箭,也是非常优秀的火箭,主要用于像同步轨道的运载,同步轨道。长征3号起飞质量是204吨,长征3A241吨,长3B426吨,长征3C是345吨,起飞推力,长征3号起飞推力是2961千牛,长3A2961千牛,长3B5923千牛,长3C4442千牛,同步轨道从同步转移轨道的运载能力,一个是同步轨道,一个是同步转移轨道的运载能力,长征3号1.6吨,长3A2.6吨,长3B5吨,长3C3.7吨,大概的情况就是这样的。长征4号系列主要是发射气象卫星,是上海航天局研制的。在载人航天系统当中,返回舱和助推舱也是上海航天局研制的。北京有一个大的航天城,都是我们航天事业的中心。

   我讲一下美国的火箭和俄罗斯的火箭,他们有什么特点。美国的火箭也好,飞船也好以及航天站、航天飞机也好,它和苏联的火箭从设计理念、招标的程序、组织管理,包括火箭的设计理念和火箭内部的构造,制导系统、安全系统、返回系统有非常大的差别。走的是两条路上跑的车。我们结合了苏联的优点,也吸取了美国的长处。我从航天站分析,大家知道前苏联,就是现在的俄罗斯纬度比较高,在发射火箭的时候比较吃亏,因为火箭是纬度越低,可以利用地球的自转,所以纬度越低,发射站建得越合理,美国完成安全低纬度建航天站,美国两个大型的航天站,一个就是在佛罗里达州一个卡拉维尔角,它有好几个,有一个航天站群,还有在加利福尼亚州有帆登堡军用的航天中心,它都是地方低纬度,低纬度要比高纬度省6%以上的燃料,中国的航天站既有高纬度,像酒泉,也有低纬度的像西昌,苏联有拜科努尔在哈萨克斯坦,由于苏联变成了独联体了,哈萨克斯坦的拜科努尔,已经不归俄罗斯了,但是由于它太重要了,现在发射火箭还在拜科努尔,所以要花很多钱来保。在圣彼得堡附近,普列谢茨克航天发射站,主要是发射军用卫星,两个人不一样,美国低纬度占便宜。在其他国家也是纷纷在低纬度建航天局,像欧洲航天局在法属圭亚纳,便宜更大了。印度本身纬度就很低了,北纬14度左右,更低的是地方,又占便宜,在印度半岛东海岸也建了航天站,日本在种子岛、鹿儿岛建了航天站。第二个不同使苏联和俄罗斯按照国家的力量和发展航天事业的,国家的力量有很大部分是军事应用,国家力量和军事力量已经组合在一起,苏联最大的火箭也是军用的,军用改造以后变成东方号,接车变成了联盟号。联盟号已经做了非常大的改进,联盟号是1962年升空的,1963年把联盟号的子系统改为上升和进步,1963年发射了上升号飞船。联盟号和东方号的推力都是四千零二点五千牛,实际上就是四百多吨一点,实际上还步入我们的长2E和长2F的运载能力。苏联除了发展联盟号以外,还发展了闪电号,闪电号用它的军火箭改造的,还发明了宇宙号。后来苏联除了发明联盟号火箭和飞船以外,还发展了质子号的火箭和飞船,这是最主要的两个飞船系列。苏联和俄罗斯在60年代处在黄金时代的时候,飞船和火箭是非常多的。质子号的运载能力比火箭的联盟号大。质子号有两艘火箭,质子号三级火箭是686吨,质子号四级火箭也是686吨,近距离运载轨道运载能力12.25吨,同步的运载能力是2.2吨,质子号用来干什么呢?主要是发射月球飞行器、金星飞行器和火星飞行器,也就是深层空间的探测,主要是质子号火箭。俄罗斯也有几个火箭设计局,军用的导弹设计局也有好几个,是平行竞争,但和美国有很大的不同。它除了联盟号和质子号意外,还有天顶号,天顶号的火箭比较小,总质量是459吨,是二级火箭,是80年代发展的,安全性和可靠性非常高。

   苏联也好,俄罗斯也好,当它发射了载人飞船以后,它也想进行载人登月,而且想比美国更早登上月球,于是就设计了能源号的火箭。但是能源号早期的火箭不成功,由于登月运载飞行器,要求火箭的运载能力非常的大,美国是土星5,土星5的发行质量是2900多吨,把这样的火箭发上去需要很高和很复杂的技术,苏联曾经也想发这么复杂的火箭,但是由于火箭的研制和赶工比较紧,以后大家想早一点实现登月,但失败了。后来苏联变成俄罗斯以后,最后研制了能源火箭。能源火箭是二级火箭,总质量是2400吨,推力是34833千牛,接近3600吨的推力,最后还是搞出了巨大了,和美国土星5类似的火箭,但是比土星5小,最后运载它的暴风雪号航天飞机,由于经济的原因,苏联解体以后,国民经济产值急剧下降,工业能力下降,很多工厂处在开工不足,或者瘫痪状态,所以航天事业受到了巨大的影响和打击。苏联解体的时候,当时还有一个宇航员在天上,最后也没有办法了。最后航天员回来了,当时航天事业也受到了很大的打击,终究没有在登月的战略竞赛当中输给了美国,但是俄罗斯的火箭力量,除了有质子号火箭、天顶号火箭,还有暴风雪火箭,闪电火箭、宇宙火箭,火箭非常的多,是百花齐放的局面,现在已经开始巨大的收缩了,现在只是发射一些最使用的军用卫星和民用卫星了,像导航、通讯这些卫星了。

   我们现在看一下美国的火箭。美国火箭最早是先锋火箭,是马丁公司的,现在洛克希德马丁公司的,级数是三级,第一次发行日期是1967年5月12日,成功了三次,大多数失败。总吨数12.5吨,美国第一颗人造卫星25公斤,实际上相当于一个手提包扔上去了,总算成功了。接着先锋、丘诺火箭,当时美国火箭最早是德国的,德国火箭专家布劳恩,被俘虏到美国去了,他和美国一百多枚导弹,构成了美国陆军最早的火箭。美国开始对火箭并不在意,把V2火箭,把一些好的陆续发射了。当第一颗人造卫星发射以后,他感觉到非常的吃惊,因为没有那么大的火箭,最早美国陆军用了先锋和丘诺。先锋和丘诺火箭不是一家,美国一开始研制火箭,美国当时简直是全面铺开,所有航天航空公司都开始研制火箭,所以搞得很多,失败也很多。丘诺火箭是1958年首飞,总质量25公斤,还不如先锋。经过改建以后,1958年12月份的时候,火箭质量55.34吨,运载能力已经提高到了43.1公斤,相当于把一个小学生那么重的物体打上去了。后来美国开始时来运转,因为开始比较混乱,没有想到苏联保密非常好。苏联卫星上天以后才突然发布,美国受到了非常大的震撼,包括美国国会议员和老百姓都非常的震惊。当时加加林1961年上天的时候也是非常突然,加加林的火箭上天以后,苏联才广播,加加林原来是中尉,后来马上封为上校。美国非常的镇静,美国在接到第一颗人造卫星上天以后,就同时的干,陆军走在前面,后来慢慢跟上了。再发展的系列就是雷神系列火箭。雷神系列火箭,开始空军和航空制造厂家开始接入。是道格拉斯研制的,现在被兼为波音了,道格拉斯原来是二级现在变为三级,一个七个品种,从1958年发射,一直发射到1972年到1976年。轨道运载能力,早先只有122公斤,最后提升到2吨了。美国和苏联不一样在哪儿呢?美国拼命改进电子系统,拼命改进制导系统、控制系统,把这个压缩,可靠性提高。苏联是拼命加大火箭的推力,因为电子系统很多是电子管的,所以拼命加大火箭推力。美国一开始注意改造制造系统,美国的制造系统越来越高,制造系统一改以后,美国的发射质量一下就上去了。美国是很多公司同时搞,一个是军民同时搞,把制导系统、监测系统提高得非常快。

  然后就是宇宙神系列的火箭,宇宙神也叫阿托拉斯,有二级、三级、四级的,是通用动力公司发展的。还有德尔它系列,一共有40余种,20余种发动机,从76年发射到今天,最早是270公斤,现在达到3.6吨,近地运载轨道能力。美国发现了用公司发展太注重急功近利,有些东西就由政府来搞,自己来搞,把美国固体燃料的火箭进行拉动。

  另外就是水星系列,另外就是波音系列,非常的了不起,近距离轨道能力,早期的土星有好几种,有土星1B和土星5,近距离轨道能力已经达到了9吨,到土星1B是8吨,神舟五号迅速的是8公里,如果达到11.2公里的时候,就可以离开地球,飞向上空。离开地球的质量是多少呢?50吨。就是土星5。

   美国还有大力神系列,也是非常著名的一个系列。它的运载能力,同步轨道能够达到1.5吨,近地轨道运载能力有一个系列。大力神3D的总质量272吨,近地轨道4.9吨,大力神34D总质量688吨,同步轨道运载能力1.9吨,大力神4有两种,大力神4是855-929吨,近地运载轨道能力是17.74吨-22.55吨。美国空军洛克希德公司和贝尔公司、TRW公司、麦道公司、通用电气公司都广泛参加了美国航天活动,所以美国是以民为主,国家协调,军队接入,基本是这样的态势。

   主持人 :由于时间的关系,今天的聊天到此结束,非常感谢宋宜昌老师抽出时间与广大网友就“神舟”五号飞船成功发射与网友进行交流。以后我们有时间还会就“神舟”五号展开一系列与网友交流的聊天活动,谢谢大家。再见。


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