辉煌的中国航天发展之路

耿海军

中国是人类文明的发祥地之一，在这里不仅有流传千载的“嫦娥奔月”、“后羿射日”的神话，而且在距今500多年前就曾诞生过利用火箭尝试飞行的英雄——万户。他制造了一把“飞天椅”，椅子后面捆着47枚火箭。尽管万户的飞行失败了，但他却开创了乘火箭飞行的先河。本世纪60年代，国际天文联合会给月球上的一座环形山命名“万户”就是对这一壮举的充分肯定。

600年后，人类终于打开了通向宇宙的“大门”，1957年10月14日，前苏联成功地将世界上第一颗人造地球卫星送入了太空，这标志着人类进入了一个航天的新时代。也正是从这时候起，毛泽东、周恩来等老一辈无产阶级革命家高瞻远瞩，将航天事业作为振兴中国的一项基本国策，向全国人民发出了“我们也要搞人造卫星”的号召，自此，揭开了中国人开拓天疆的序幕。

研制卫星巡九天

凡是70年代初记事的人，一定对1970年4月24日这个日子不会感到陌生。因为就在这一天，一颗会唱歌、能发光的属于中国人的星带着炎黄子孙的希望飞向了宇宙、飞向了太空。一时间，东方红序曲响遍了大地、传遍了全球。这颗星，就是中国第一星——“东方红”1号。

说起“东方红”1号卫星的研制，可谓是历尽了千辛万苦。当时，国内既缺技术、又缺人才，而且正赶上史无前例的无产阶级文化大革命。然而，中国人的精神是惊天地的，中国人的聪明是世界公认的。在周恩来总理的亲自主持和关怀下，在著名科学家钱学森的领导下，我国火箭专家任新民带领一批科技人员和工人，排除一切干扰，战胜了无数个技术上的困难，仅用5年时间，就完成了“东方红”1号人造卫星的研制任务。1970年4月24日，在我国酒泉卫星发射中心升起我国第一颗人造卫星，从太空传到地面的东方红乐曲声，表明卫星上天后实现了“抓得住、测得准、看得见、听得着”的要求。

用今天的眼光看，“东方红”1号卫星并无什么独特之处，而且功能略显单一。它的外形为球形多面体，直径1米，重量173千克。卫星轨道近地点439千米，远地点2348千米，轨道平面与地球赤道平面夹角68.5度，它每114分钟绕地球一周，在天上用20.009兆赫的频率唱了一个星期的“东方红”后悄悄地消失。但是，恰恰就是它，揭开了中国航天史的新篇章。

到目前为止，中国依靠自己的力量，成功发射了16种类型、48颗卫星。其中，通信卫星、气象卫星、资源卫星和科学试验卫星已逐步形成系列，并已跨入世界领先行列。

返回式卫星 中国卫星走向实用化，是从研制返回式卫星开始的。但是，要实现卫星按预定时间、路线，顺利返回预定地区，在技术上是相当复杂的。就是在今天，掌握这一技术的也只有美国、俄罗斯和我国三个国家。这表明，我国的航天技术在发展之初就定位在了高起点上。那么，卫星返回技术究竟有多难呢?举个例子说，卫星在返回过程中，如果返回点速度方向角偏差1度，落点航程就会偏差300千米。因此，这就要求遥控卫星上的程序控制必需做到准确无误，否则卫星就有可能落到回收区之外。

面对诸多难题，我国的科学家们表现出了非凡的创造能力，从1973年初返回式卫星进入正样研制阶段，到1975年11月15日，仅仅用了两年多一点的时间，第一颗返回式卫星就完成了一切发射前的准备工作。

1975年11月26日，在酒泉卫星发射场，“长征”2号运载火箭携带着中国第一颗返回式卫星呼啸着飞向了太空。火箭按预定程序飞行，卫星进入预定的轨道，轨道近地点高度173千米，远地点高度483千米，轨道倾角63度，入轨精度符合设计要求。这颗卫星在轨道上运行3天，各主要系统工作正常。11月29日，卫星按预定时间返回我国大地，获取了丰富的遥感资料。

据统计，迄今我国共发射了17颗返回式卫星，其中有16颗均按预定计划安全返回，回收成功率达94％，它们所获得的遥感资料对国土普查、大地测量、地震预报、矿产资源勘探、农林水利开发、铁路航道选址、海洋研究、环境保护、城市规化等，都产生了重要作用。

此外，还用返回式卫星以搭载形式进行一系列空间技术和空间微重力科学试验，在材料加工和太空育种等方面喜获成就。1987年首次用返回式卫星为国外进行搭载试验， 迈出了中国应用卫星走向国际市场的第一步。

通信卫星 在研制返回式卫星的同时，中国积极从事通信卫星的研制。1984年4月8日19时20分20秒，“长征”3号运载火箭准时起飞，“东方红”2号试验通信卫星准确入轨。

“东方红”2号试验通信卫星是我国第一颗地球静止轨道卫星，该星可进行全时段、全天候通信，包括电话、电视和广播等各项通信试验，并承担了部分国内通信业务。它的发射成功，使中国成为世界上第5个独立发射地球静止轨道卫星的国家，迈出了中国通信发展的第一步。在随后的日子里，科学家们开始了实用通信卫星的积极研制，并在1988年3月7日、12月24日，1990年4月和12月相继发射了4颗“东方红”2号甲实用通信卫星，这种卫星采用了新的设计方案，性能有了较大提高，从而使中国的卫星通信和电视转播跨入了一个新的阶段。

1997年，我国的通信卫星又获得了一个新的突破，这一年的5月12日，第一颗在轨大容量广播通信卫星——“东方红”3号卫星，在西昌卫星发射中心，被“长征”3号甲运载火箭送入地球同步转移轨道，后定点于东经125度，投入实际使用。

“东方红”3号卫星的投入使用，可以算得上是我国航天史上的一个里程碑。这颗由中国空间技术研究院研制的卫星，星上装有24个C波段转发器，工作寿命8年，相当于此前发射的6颗“东方红”2号甲通信卫星。由于其技术的先进性，曾被评为国家科技进步一等奖。

气象卫星 早在60年代末，我国就开始接收处理和应用国外气象卫星的资料，同时，也积极地研制和发展自己的气象卫星系统。经过20多年努力，如今，中国不仅于1988年9月7日、1990年9月3日、1999年5月10日分别成功地发射了极地轨道气象卫星“风云”1号A、B、C，而且于1997年6月7日成功地发射了我国第一颗静止轨道气象卫星“风云”2号。

与极地轨道气象卫星相比，静止轨道气象卫星有着突出的特点，它可以多时次地监测可观测区域内地气系统的动态变化，从而大幅度地提高灾害天气系统的监视能力。

“风云”2号气象卫星呈圆柱体，直径2.1米，高1.6米，发射重量369公斤，定点初期和末期质量分别为573公斤和536公斤，采用自旋稳定方式，具有对地观测、广播和通信功能，设计寿命为3年。

“风云”2号气象卫星的发射，使我国成为了继美、俄之后，第三个同时成功发射极轨气象卫星系统和静止气象卫星系统的国家，它使我国的气象卫星事业和对卫星资料的应用进入了一个新阶段，它可为中国乃至亚太地区各大用户提供宽数字图像、水汽图像、天气图像传真及各种经过处理的产品，并将在亚太地区的自然灾害监测和全世界日益关注的全球气候变化的研究与监测中发挥重要作用。

资源卫星 在中国卫星大家族中，有一种是“混血儿”，这就是我国中国空间技术研究院与巴西空间研究院联合研制的“资源”1号卫星。可以说，“资源”1号卫星研制的成功，是中国的改革开放政策在航天领域应用创举的结晶。对于中巴联合研制地球资源卫星，引起了世界的关注，同时也受到了两国领导人的高度重视。

从1988年7月6日中国和巴西联合研制中巴地球资源卫星的合作正式拉开序幕，到1998年10月14日“资源”1号卫星发射入轨，投入使用，整整用了10年的时间。在“资源”卫星在轨测试鉴定会上，由12位院士等组成的鉴定委员会认为，“资源”1号卫星的大部分有效载荷以及姿态和轨道控制精度均达到国际90年代先进水平。而且它是我国第一颗未经试验卫星阶段，首次发射就直接投入使用的应用卫星，是我国第一颗高速传输型对地遥感卫星。特别值得一提的是，在“资源”卫星上的控制系统中，第一次采用了我国自行研制生产的关键设备，如帆板驱动装备、红外地球敏感器等。这些设备的自行研制，大大加速了高水平应用卫星部件的国产化进程，节省了大量外汇。

自中巴地球资源卫星发射以来，中国资源卫星应用中心成功地接收了9万多景图像数据，这对我国的农业资源调查监测、西部开发调查监测以及防灾减灾等方面都发挥了极其重要的作用。现在，中巴第二颗地球资源卫星的研制正在进行，预计今年底发射，以接替“资源”1号。

导航卫星2000年12月21日0时20分，在西昌卫星发射中心，20世纪中国航天最后一次发射正在紧锣密鼓地进行着。随着“长征”3号甲火箭发射升空，并准确进入轨道，我国自行研制的第二颗“北斗”导航试验卫星的发射宣告成功。同时，它与2000年10月31日发射的第一颗“北斗”导航试验卫星一起，构成了“北斗”导航系统。这标志着我国将拥有自主研制的第一代卫星导航定位系统。据有关部门负责人介绍，我国自主建立的第一代卫星导航定位系统——“北斗”导航系统，可以满足国内卫星导航需求。这个系统是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，建成后将主要为公路交通、铁路运输、海上作业等领域提供导航服务，可对我国经济建设起到积极推动作用。

利用若干颗导航定位卫星组成卫星导航系统，综合了传统天文导航定位和地面无线电导航定位的优点，相当于一个设置在太空的无线电导航台。它可以在任何时间和任何地点，为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度 。目前，世界上只有少数发达国家具备了自主建设卫星导航系统的能力。

小卫星 为了能在太空中一次大批量地部署卫星，中国空间技术研究院在研制大中型卫星的同时，也在积极从事小卫星的研制，从而使卫星家族“童子军”的队伍得到了不断壮大。1981年9月20日，我国用“风暴”1号运载火箭成功地将“实践”2号、“实践”2号甲和“实践”2号乙3颗物理探测卫星送入轨道；1990年，我国发射“风云”1号气象卫星时，又搭载发射了两颗小卫星；1994年2月，我国运用成熟技术，很快研制发射了“实践”4号小卫星。这颗重396公斤的卫星，由长征”3号火箭搭载发射，卫星在轨道上进行空间辐照环境的探测与研究，并进行了砷化镓太阳电池和镍氢电池等试验，取得了令人鼓舞的成果。1999年5月10日，“长征”4号乙运载火箭把“风云”1号气象卫星送入太空的同时，又成功地将“实践”5号小卫星送入了轨道。此时，中国空间技术研究院已成功研制发射了9颗小卫星或微小卫星。

展望21世纪，中国的卫星将在实际应用上迈出更大的步伐。最近，从中国工程院举办、中国空间技术研究院承办的工程科技论坛——“中国空间技术的成就与展望”上获悉，在今后5年，我国将研制和发射近30余颗卫星，包括通信卫星、导航卫星、气象卫星、资源卫星和空间探测卫星等15类，而且性能和质量将有更大的提高。另外，从建立自主的、长期稳定运行的应用卫星和卫星应用体系角度出发，将大力发展卫星公用平台技术，使其实现通用化、系列化和模块化，计划建成4个卫星系列的卫星公用平台。此外，中国空间技术研究院还将积极跟踪国际空间技术前沿，集中力量重点攻克卫星总体设计、高精度高稳定度控制技术、卫星自主导航等新技术，并在卫星通信广播、卫星遥感、卫星导航、对地观测等卫星应用方面进一步加大投入，从而促进我国卫星工程技术持续快速发展。

铸造火箭射苍穹

作为一个航天大系统，离开了卫星等航天器不行，离开了地面控制系统不行，而离开了运载火箭等运载器则更是不行。在中国的航天史上，人们把更多的目光投向了“东方红”1号，而事实上，架起了通向宇宙的“天梯”的“铺路先锋”——“长征”1号运载火箭同样功满千秋。

同世界上其它的国家一样，我国发射卫星的运载火箭技术也是在导弹武器基础上发展起来的。1970年1月30日，我国中远程火箭试验取得圆满成功。随后，利用此火箭的第一、二级加以改装，再加上新研制的第三级固体燃料火箭，中国历史上的第一枚运载火箭——“长征”1号宣告诞生。1970年4月24日，就是它，带着全国人民的期望，将“东方红”卫星成功地送入太空，从而奏响了中国人向太空进军的号角。同时，也正是从这时起，中国人民开始了中华民族勇攀航天高峰再铸辉煌的新征程。

今天，经过40多年的不懈努力，中国的航天运载技术得到了长足的发展，截止目前，中国已成功研制了12种不同类型的“长征”系列运载火箭，已具有发射近地轨道、太阳同步轨道、地球同步轨道等多种轨道有效载荷的运载能力，在已进行的64次发射中，总的成功率达到90％。1996年10月～2000年10月，“长征”系列运载火箭已连续21次发射成功。自1985年中国政府宣布“长征”火箭投入国际市场发射商业卫星以来，已经成功地对各种国际商业性的卫星和试验装置进行了27次发射，“长征”系列火箭投入产出比世界第一，性能和可靠性位居世界前茅，在国际商业发射市场具有较强的竞争力。

“长征”1号系列 作为运载火箭家族中德高望众的老大哥，“长征”1号运载火箭在完成了中国第一次太空发射任务后，就进入了休息状态。如今，为了承担发射小型卫星和微型卫星的任务，“长征”1号运载火箭又派生出了一个小兄弟——“长征”1号D。与“长征”1号运载火箭相同的是，它仍是三级火箭。不同之处在于，它在某些方面作了不少改进，如将原来的第三级无控旋转稳定系统改为三轴稳定系统，将第二级的推力向量控制由燃气舵改为两台液体火箭发动机双向摇摆等，从而使“长征”1号D有了更高的可靠性和较低的成本。

“长征”2号系列 在“长征”系列家族中，“长征”2号系列是兄弟最多的一个家族，它包括有“长征”2号、“长征”2号C、“长征”2号D、“长征”2号E和“长征”2号F。其中“长征”2号E和“长征”2号F可谓是这个家族中的两大明星。“长征”2号E运载火箭就是我们通常所说的“长二捆”，它的研制是我国运载火箭技术发展的一大飞跃，它由加长了的“长征”2号C运载火箭作为芯级，再“捆绑”上4个液体火箭助推器而构成，正是这个原因，使得中国火箭近地轨道运载能力从2.5吨一下子提高到了9.2吨，实现了重大的突破。而对于“长征”2号F，大家一定不会感到陌生，因为在近几个月中，它可谓出尽了风头，中国“神舟”号宇宙飞船先后两次顺利进入太空的杰作均出自它之手。与其它的运载火箭相比，该运载火箭的独特之处在于，它由使用4台发动机的主级和4台捆绑火箭助推器组成，再加上一个上面级。所有发动机使用的均是四氧化二氮和肼类推进剂，而不是能量更高但也易出问题的液氢燃料。正是这个原因，该型火箭不但推力大，可将100吨重的货物送入轨道，而且性能稳定。

“长征”3号系列 “长征”3号运载火箭系列是“长征”火箭家族中第一个走出国门，享誉海外的火箭系列。1985年，我国政府正式宣告：“长征”3号运载火箭承揽国内外用户发射卫星业务。1990年4月7日，“长征”3号运载火箭运载着美国“亚洲”1号卫星发射成功，揭开了中国宇航史上新的一页。

“长征”3号为串联式三级液体火箭，火箭第一级和第二级以洲际地地导弹为原型进行改进和研制；第三级采用高能低温的液氢、液氧发动机，真空推力达44千牛(4.5吨力)，可以进行二次起动。在“长征”3号运载火箭的基础上，我国又研制成功了第三级新的大推力氢氧发动机的“长征”3号甲火箭，并用它发射了“东方红”3号卫星。接着，又在“长征”3号甲的一级捆绑了4个助推火箭，研制成功了“长征”3号乙，并连续4次把中外卫星送入预定轨道，达到了国际一流水平。“长征”3号系列火箭的研制和发射成功，使中国运载火箭的地球静止转移轨道运载能力由1.5吨增加到5吨，并标志着中国运载火箭技术跨入了世界先进行列。

“长征”4号系列 “长征”4号运载火箭是继“长征”3号运载火箭之后的又一个新型运载火箭，它由三级液体火箭组成。第一、二级与“长征”3号相类似，其主要差别是“长征4号的第三级采用了常规推进剂(四氧化二氮、偏二甲肼)，从而可简化发射场区的勤务，为发射提供了方便。1988年9月7日，“长征”4号火箭首次发射就把“风云”1号气象卫星准确送入高901千米的太阳同步轨道，它使中国成为世界上第4个掌握太阳同步轨道卫星技术的国家，并成为第三个拥有极地轨道气象卫星的国家。1999年5月10日，“长征”4号乙运载火箭首次发射获得成功，把“风云”1号气象卫星和“实践”5号科学实验卫星送入轨道。其太阳同步轨道运载能力达2.2吨。该火箭不仅在动力系统、制导稳定系统、测量系统等方面采用了比较先进的技术，使中国运载火箭技术有了新的突破和提高，而且由于采用常温推进剂，发射操作比较简单，适合于在不同的卫星发射中心发射不同轨道、不同类型的卫星。

此外，在“长征”系列家族中，还有一个异性兄弟，这就是“风暴”1号。1981年9月20日，中国“风暴”1号运载火箭同时将3颗卫星送入轨道，它使中国成为世界上第三个实现一箭多星技术的国家。这种火箭其实与“长征”2号运载火箭是一样的，只是当时因为它由上海制造，故未用“长征”冠名，它的研制锻炼和培养了上海航天基地的运载火箭科研生产队伍。

21世纪，航天运载技术将具有更加广阔的应用前景。据透露，为了满足发射各类卫星和载人飞船以及国外航天发射市场的需求，我国将瞄准世界先进水平，走跨越式发展道路，发展新一代运载火箭。新一代运载火箭的主要技术指标是：低轨道的运载能力可覆盖1.2～25吨，高轨道可以覆盖1.8～14吨，能够满足未来30年以至更长时间内国内外市场的需求。

“神舟”圆我飞天梦

天生不安份的人类，从诞生之日起，就渴望飞翔，渴望挣脱地球的引力到地球外面看个究竟。

1961年4月12日，前苏联宇航员加加林乘“东方”号宇宙飞船升空，环绕地球一圈后返回地面，开创了载人航天的新纪元。人类飞天的梦想终于实现。

截止到目前，世界上已经有300多名宇航员600多人次翱翔太空。然而，在一连串闪光的名字当中，却找不到一位来自中国的宇航员。

不能设想，最早发明了火箭，诞生过第一个乘火箭腾飞的人，在经济科技并不十分发达的40年前组建航天队伍的中国，会在掌握了相当成熟技术的今日停步，望天兴叹。终于，1992年，以江泽民同志为首的党中央高瞻远瞩，决策实施我国的载人航天工程，由此，中国铺开了载人进军太空的宏伟蓝图。

中国人进军载人航天，并非无的放矢，更非不自量力。

1999年11月20日，中国的航天史上传出了继“两弹一星”后的又一捷报。我国第一艘试验飞船“神舟”号在酒泉卫星发射中心顺利升空，经过环绕地球14周飞行，圆满完成了科学试验，其返回舱于11月21日在预定地点着陆回收，成功实现了“上得去，回得来”的任务目标。

中国试验飞船的首飞成功，让世人瞩目，令全国人民振奋。然而，时间刚过一年多，又一个更大的新闻使全国人民再度兴奋不已。2001年1月10日，我国自行研制的“神舟”2号无人飞船发射再次获得成功。与“神舟”1号”试验飞船相比，“神舟”2号飞船增加了最具有载人特色的环境控制生命保障、应急救生两个分系统和模拟航天员代谢装置，是我国按载人要求全系统配置的第一艘正样飞船，飞船没有载人，但其技术状态与载人飞船基本一致，可以说是载人飞船的“最完整版本。”

当然，“神舟”号飞船研制所遇到的困难是常人所无法想象的。飞船作为载人空间飞行器，首先必须保证宇航员的安全，因此，科技人员采用了一系列增强飞船在不同状态下可靠性的新技术。例如，在真空条件下保证宇航员正常生活、工作需要的环境控制和生命保障技术；飞船受到太阳照射和在地球阴影区(会产生由摄氏零上200多度到零下273度的巨大的温度变化)保证其正常工作的温控技术；飞船返回舱在再入大气层时，可以承受摄氏上千度高温气流冲刷的材料和结构技术；以及使飞船准确降落在预定区域和防止返回舱过载过大而危及宇航员生命的回收技术等。其次，在“神舟”号试验飞船的研制设计中，各舱段要装配数百套各种仪器设备、星罗密布的电缆网和数万个电子元器件，从原材料、元器件定购筛选到加工生产，工作量十分巨大。

“神舟”号飞船的返回技术是中国航天人要攻克的又一难题。我国虽然在以往的返回式卫星回收中取得94％的成功率，但是，“神舟”号飞船与以往卫星回收有着极大的不同。一是重量大，飞船回收着陆时的重量是我国返回式卫星回收状态的10余倍，二是要求高，根据设计要求，飞船回收系统又不能过于笨重。这里要解决的体积和重量问题是国际航天界的关键技术。即使是在航天技术发达的美国，航天器多一公斤重量就要增加数万美元的技术和设备投入。另外，宇航员在着陆时，由于飞船自身几吨重的重量向下降落，在重力加速度的作用下，到地面后，会产生极大的反作用力，会对宇航员的身体带来直接的伤害，甚至危及生命。为了确保载人飞船着陆时宇航员万无一失，除了采取降落伞减速以外，神舟号试验飞船回收系统又采取了一系列缓冲着陆新技术，实现了返回舱“软着陆”。为使飞船返回舱准确在预定回收区降落，神舟号试验飞船采用了先进的控制系统及技术，以保证飞船在轨和回收姿态的确立及正确。

“神舟”号宇宙飞船的两次发射，均以返回舱在预定地点准确降落而结束，这就验证了飞船控制及回收系统设计方案的正确性。同时，“神舟”号飞船取得的圆满成功，为中国载人航天技术打下了坚实的基础。

目前，从歼击机飞行员中挑选出来的航天员正在按计划进行各项严格的训练，在未来的几年内，我国的航天员将在他们中间产生。

中国人“飞天梦想”变为现实的日子将不再久远……△