“神七”巡天的收获

尹怀勤

9月25日，神舟七号载人飞船顺利升空，在航天员成功完成首次空间出舱活动后安全返回地面。此一壮举树立了中国载人航天新的里程碑。

改进后的长二F运载火箭

所有神舟号系列飞船都是由长征二号F运载火箭发射升空的。它是一种两级半液体火箭，轴向上由两级组成，第一级周围捆绑着4个液体助推器，使用偏二甲肼为燃烧剂、四氧化二氮为氧化剂的双组元液体推进剂。其高度为58.34米，最大直径为10.17米，起飞重量为480吨，起飞推力为604吨，盛装飞船的整流罩直径为3.8米，能把8.1吨重的有效载荷送上太空近地轨道运行。

为了发射“神七”飞船，科研人员又对长二F火箭进行了36项技术改进，进一步提高了它的可靠性和安全性。特别是针对以往火箭上升时振动较大问题，进行了改进设计，改善了航天员乘坐的舒适性，还在火箭关键部位安装了遥测图像测量装置，可以实时监视和记录火箭的主要飞行动作。

火箭整流罩上面安装着救生装置逃逸塔。其作用是在长二F火箭起飞前5分钟到起飞后2分钟时间内，万一火箭发生故障，它能帮助“神七”飞船里的3名航天员脱离危险区域并安全着陆。另外，在发射顺利时，它还必须按时完成点火工作脱离箭体，让箭船得以正常地继续飞行。

9月25日21点10分，长二F火箭点火后垂直升空，12秒后调头转向，飞向东南方。随着火箭的不断加速和升高，然后依次进行逃逸塔分离、助推器分离、一级火箭分离、抛掉整流罩、二级火箭关机，直至二级火箭与飞船分离，把飞船送入太空预定的近地点200千米、远地点350千米的椭圆形轨道，终于圆满完成发射任务。

飞船的六大技术改动

神舟号系列飞船，每艘都是3舱式结构，重为7.9吨。其返回舱最大直径为2.5米，是目前世界上可用空间最大的飞船。同“神六”飞船相比，“神七”在技术上做了多处改进，最大的改动有六处。

一是为了实现航天员出舱活动，将位于飞船前端的轨道舱改为气闸舱。该舱是航天员从返回舱出来以后准备到太空活动的必不可少的过渡舱。这样一来，此舱段就成为能够满足两用的一个结合体。根据其支持航天员太空生活的功能，称其为轨道舱；根据其支持航天员出舱活动的功能，称作气闸舱。由于舱内载荷有所增多，该舱长度稍有拉长。

二是为了保证飞船总重量的额度要求，减去了以往轨道舱用于留轨的16台发动机及供电、供热、测控、通信等所有平台分系统。最明显的是，去掉了轨道舱两旁的太阳能电池板。这就是说，返回舱与轨道舱分离后，轨道舱不会像以前那样仍能运行半年之久，而是坠入大气层烧毁。

三是为了进行固体润滑材料和太阳能电池基底薄膜材料外太空暴露试验，在轨道舱外安装了总重为2.265千克的材料试验装置。试验样品中有4大类13种固体润滑材料和8片太阳能电池基底薄膜材料。航天员翟志刚出舱时将其取回，操作简单方便。

四是为了航天员活动方便，在轨道舱内外共安装了20多个扶手。这些扶手用作航天员的着力点，供其用手抓住后以便移动身体。

五是为了能够释放小卫星即放飞伴星，在轨道舱的前端增设了盛装小卫星的装置。小卫星既可按指令自动弹射飞出，亦可由航天员手动操作释放。

六是为了观测航天员出舱活动的全过程，在轨道舱、推进舱的舱体尾部分别安设了形态为长方体、重量相对更轻的摄像机。这双“眼睛”不仅更亮，还能应对极端温度、真空、辐射、粒子等空间环境的干扰。电视直播航天员出舱活动情况，就是这两台摄像机探视的结果。

性能优佳的“飞天”舱外航天服

航天员出舱活动，必须穿戴具有独立生命保障系统的舱外航天服。我国研制的“飞天”舱外航天服是按照航天员的人体测量数据裁剪的，适合不同身高和形体的航天员使用。它能提供适宜的压力、温度、湿度和气体成分，形成维持航天员健康和安全所必须的微小环境；能防止太空陨石微粒的危害，具有很高的安全可靠性和可维修性；能防火，可在纯氧条件下使用；穿脱方便快捷，操作简单，体积小，重量轻，造价低，能够多次使用。更重要的是，它能确保航天员在舱外活动完成任务时动作的灵活性，首先是手的灵活性，其次是四肢和腰关节的灵活。

同时，我国还研制了出舱航天员必须携带的通信设备和电脐带。前者既可实现有线通信，又可实现无线通信，以保证舱内外航天员之间及时沟通信息。后者能适应舱外太空环境，承担着向舱外航天服内各组成部分供电和传输信号的重要使命。

此次发射“神七”飞船，我国首次派出远望一号、二号、三号、五号和六号共5艘测量船，执行海上测控任务。它们累计跟踪测控飞船62个弧段，约占地面整个测控覆盖率的43％。其他弧段由各地面站进行测控。为此，除强化原有的国内外地面测控站外，又新增设了国外的智利圣地亚哥测控站。这样一来，整个测控网可以实现连续47分钟的信息覆盖，为航天员的出舱活动提供了监管通信支持。

为完成后续任务奠定基础

掌握出舱活动技术，迈出了我国载人航天工程发展战略第二阶段任务的第一步，为今后实施空间交会对接奠定了基础。2011年我国将发射寿命为两年的无人目标飞行器天宫一号，在接下来的两年之内，先发射不载人的神舟八号和九号两艘飞船，使其与天宫一号在轨道上实现自动交会对接，然后发射神舟九号载人飞船，在轨道上与天宫一号实施人工操纵的交会对接。届时，航天员将进行出舱活动完成这一任务，从而突破空间交会对接技术。

返回舱带回的材料试验样品，已在太空暴露了44个小时，满足了预定要求的时限。这些材料研究属国际前沿项目。试验主要是考察原子氧对材料的侵蚀作用，获得的结果将在航天事业发展中得到应用，以提高航天器的使用寿命。同时亦可转为民用，从而减少机械动力装置的能源消耗。

飞船释放的小卫星，具有光学成像、全球卫星定位系统导航、统一S波段测控等多种功能。返回舱返回地面后，北京飞控中心通过对星上下传数据的分析运算，生成变轨参数后注入伴飞卫星，控制其逐步接近轨道舱，并实现了围绕轨道舱飞行。这是我国首次开展微小卫星伴随飞行试验，目的是为大型航天器的在轨故障诊断和安全保障奠定基础，以便延伸和拓展航天器的功能和应用。

至于飞船与中继卫星进行的通信试验，对将来的航天测控则具有重要作用。“天链一号01星”作为静止轨道卫星，具有观测中、低轨道航天器的功能，可为其提供数据中继和测控服务。飞船与它的通信成功，相当于把地面测控站移到赤道上空3.6万千米高的静止轨道上，既可对以后的神舟飞船实施测控，又可将飞船的数据中继传回地面，大大提高我国航天测控网的覆盖率。现有陆基海基测控网对神舟飞船轨道的覆盖率仅为14％，使用“天链一号01星”参与测控后，覆盖率可达50％。仅1颗中继卫星就可覆盖飞船36％的轨道。

历时68小时27分的“神七”巡天之旅，首次完成了航天员出舱活动，首次带回了舱外材料试验样品，首次释放了伴飞小卫星，首次进行了飞船与中继卫星的通信试验，创造了我国航天史上的四个第一。此外，“神七”飞船还搭载了多种植物种子，以直接造福于民。

责任编辑庞云