实施我国载人空间站工程推动载人航天事业科学发展

2011-01-15 08:34王永志
载人航天 2011年1期
关键词:载人空间站飞船

王永志

2010年9月,党中央着眼世界科技发展大势和我国经济社会发展总体布局,审时度势,高瞻远瞩,果断做出实施载人空间站工程的历史性战略决策,我国载人航天事业再次迎来新的战略发展机遇期。

一、我国载人空间站工程的历史抉择

经过十八年不懈努力,我国载人航天工程取得了举世瞩目的重大成就。当前,在突破和掌握载人航天天地往返、空间出舱等重大关键技术后,即将组织实施交会对接任务,特别是面临国家“十二五”计划开局的重要时刻,启动实施载人空间站工程,恰逢其时,意义深远。

一是实现我国载人航天发展战略既定目标的重要抉择。1992年9月,中央决定实施我国载人航天工程,并批准了“三步走”的发展战略。即:第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验;第二步,突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;第三步,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。在圆满完成工程第一步任务目标的基础上,2005年,国务院颁布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,把载人航天工程与探月工程一起,列为国家重大科技专项之一,并进一步明确了建立我国的载人空间站。此后,总装备部组织全国各相关部门、领域和单位专家,经过三年多时间的深入研究,科学论证,并征求各有关方面的意见,提出了我国载人空间站工程的实施方案报告。方案确定,在2020年前后,建成和运营近地载人空间站,使我国成为独立掌握近地空间长期载人飞行技术,具备长期开展近地空间有人参与科学技术试验能力,能够综合开发利用太空资源的国家。以此为标志,我国载人航天工程按照既定战略目标持续深化,稳步推进。

二是顺应世界载人航天发展大势的现实需要。人类社会的发展历史表明,凡是在新的活动领域占据先机和优势的国家,必能赢得发展上的战略主动。载人航天作为人类探索、开发和利用空间的基本技术,对国家政治、经济、科技、文化等各领域都将产生重大而深远的影响,在推动人类文明进步、拓展国家利益等方面,始终发挥着重要的支撑作用。因此,世界各主要国家都给予了高度关注,使得这一领域呈现出持续升温、加快发展的态势。2010年4月,美国宣布21世纪载人航天发展目标,包括造访近地小行星、载人绕火星飞行、进而载人登陆火星的目标;俄罗斯、欧洲、日本、印度等也都纷纷制定完善各自发展规划目标,实施符合各自国家利益的载人航天飞行计划。纵观历史发展进程,着眼国际载人航天发展大势,在空间能力日益成为综合国力重要标志的发展潮流中,中国人不仅应当进入太空,而且应进驻太空,始终在世界载人航天领域占有重要一席。

三是符合载人航天发展规律的科学选择。从国际载人航天发展实际情况看,自1971年苏联发射“礼炮”1号试验性空间站起,到国际空间站计划使用至2020年左右的50年间,载人航天领域唯一没有间断的活动,就是空间站的建设和应用;目前在载人航天领域唯一能够凝聚16个国家共识的,只有国际空间站计划。从载人航天发展的基本规律看,以建设近地空间载人平台(空间站或空间实验室)为主线发展载人航天,已成为当今世界各航天大国的共识。一方面,它可作为最为重要的空间试验平台,开展空间应用和科学实验;另一方面,可为未来更加长久、更大规模、直至飞向地外天体等的载人航天活动打造技术基础和积累工程经验。从我国载人航天发展的现状看,目前工程已创建了必要的基础设施并成功进行了4次无人飞行试验和3次载人航天飞行,计划至2012年底前后完成空间交会对接试验任务;通过工程前期积累,我们攻克了一系列技术难关,独立掌握了一大批尖端核心技术,培养了新一代载人航天人才队伍,形成了配套适用的工程研制试验体系和顺畅高效的组织管理体系,加之国力保障和制度优势,开展载人空间站工程研制建设的基础条件已经具备、发展时机已经成熟。

四是推动创新型国家建设的又一重要支撑。载人航天工程高度集成现代科技、工业、人才及组织管理的最新成就,同时又不断提出新的发展需求,从而推进和拉动国家各个相关领域的创新发展。放眼世界,美国就是通过实施“曼哈顿”和“阿波罗”等大型工程项目,使其创新能力和综合实力持续领跑世界先进水平。回顾过去,中国也正是通过实施“两弹一星”、载人航天等重大工程,突破和掌握大批关键技术,推动基础工业和学科发展,为建立和巩固我国大国地位做出了突出贡献。展望未来,加快经济发展方式转变,全面建设创新型国家,也迫切需要像载人空间站等这样的重大科技专项的拉动。可以预见,通过实施载人空间站研制建设,我们在特殊的太空环境中搭建起有人参与的知识创新、技术创新的国家级太空实验室,航天员和科学家经常来往于天地之间,开展有较大规模的空间科学实验,必将进一步促进我国在信息技术、空间技术、材料技术、生物技术、地球资源探测等诸多科技领域的创新发展,对我国经济社会可持续发展、民族自豪感和凝聚力不断增强、国际竞争能力显著提升起到更加重要的作用。

二、我国载人空间站工程方案的基本特色

载人航天集中体现国家意志,建立在国家实力基础之上。建设我国的载人空间站,既要树立世界眼光,认真借鉴国外经验教训,瞄准国际先进水平和发展前沿,又要坚持立足基本国情,统筹空间利益与经济社会协调发展,充分利用现有条件,着力发挥后发优势,走出一条创新型跨越式发展道路。

(一)注重总体优化。我国载人空间站工程将按空间实验室和空间站两个阶段组织实施,即在研制和发射2个小型空间实验室、突破和掌握主要关键技术的基础上,开始多舱段较大规模空间站的建造。这样既能够保证在技术上循序渐进、衔接紧密,有效降低空间站建造运营的技术风险,提高工程的安全可靠性,又能够使空间实验室的主要技术,应用于空间站舱段和货运飞船研制工作中,充分保证技术上的延续性,提高各类资源的使用效益,从整体上降低研制建设成本,以确保在相对较短的时间里,实现从空间实验室到空间站的跨越。

(二)注重充分继承。从飞行产品看,工程将继续使用CZ-2F运载火箭、神舟飞船作为运载和载人天地往返运输工具;货运飞船和空间站舱段,将充分利用空间实验室的研制成果。从地面任务支持系统看,继续完善使用现有载人航天发射场,用于神舟飞船及空间实验室的发射,并考虑充分利用正在建设的海南发射场;测控通信系统主要是在现有基础上进一步提升测控能力;着陆场系统主要是对现有设备进行改造。同时,工程前期安排的一大批基本建设和技术改造项目,在空间站工程中也将继续发挥作用,体现了工程各阶段任务的继承性,大大提升了工程的综合效益。

(三)注重空间应用。载人空间站工程实施方案在论证过程中,经历了由单舱向三舱、由小舱向大舱的设计转变,最终确定为1个核心舱加2个实验舱的3个20吨级舱段组合方案,使空间应用能力提升到约20t,加之实验项目可以及时更新,这就为开展较大规模的空间应用创造了基本条件。为更好体现空间站作为国家级开放性太空实验室的地位和作用,发挥其平台大、寿命长、有人照料、能维护、可更换等特点,在空间站工程的实施过程中,将充分利用国内外各方面的优势资源,广泛征集和优选科学实验与技术试验项目,最大程度地满足经济、科技、教育以及政治外交等各个领域的应用需求,力争在空间资源的开发利用上取得重大突破。

(四)注重控制规模。从我国实际情况出发,经过反复论证和慎重选择,确定用十年左右的时间,建成由3个基本舱段构成、本体质量为60吨级的具有一定扩展能力的近地载人空间站及其配套项目。虽然与苏联123t的“和平号”空间站、与美国主导的423t的国际空间站相比,我国载人空间站规模相对较小,但从建造成本和应用效益的角度综合分析,这是一个符合中国国情和实际需要的理性选择。我国作为一个发展中的国家,决定了我们决不能盲目攀比,贪大求全,但若规模太小,则工程的应用效益很低,重要的是规模适度。按照这一建设规模,通过优化设计,我们能够突破和掌握较为全面的空间站建造运营,以及支持近地空间长期载人飞行等基本技术,满足开展空间科学研究与技术试验的需要,为我国载人航天向更高水平和更广领域拓展奠定坚实基础。

(五)注重运营效益。方案确定以空间实验室为基础研制13吨级较大的货运飞船,虽然与载人飞船改货运飞船相比,研制成本略有增加,但是货运能力从2.5t提升至近6t。我国空间站既有支持航天员长期驻留的能力,又具有平时在地面管理下无人值守、自主在轨运行的功能,这样每年发射1次货运飞船就可以满足空间站的补给需求,而不是和平号的4次。货运能力提升,货运次数下降,按空间站10年寿命计算,运营成本将得到有效控制,整体效益显著提高。

(六)注重安全设计。载人航天,安全至上。以保障航天员安全为首要原则,通过优化设计方案,采取多种措施和办法,满足安全性要求。设计中充分考虑有关重要系统的冗余和设备备份,通过安排大量地面试验和仿真降低风险,在空间站/空间实验室载人飞行期间,具备多种应急救援能力。针对常规推进剂火箭由于发动机一次性使用、装配好后不可点火检测的固有弱点,方案确定研制以液氧煤油发动机为动力的CZ-7运载火箭,其发动机在与火箭装配前可进行点火工艺试车,变不可测为可测,提升了固有安全性。该火箭将按载人火箭要求设计,初期用于发射货运飞船,由于运力适中,将来可以广泛应用于航天发射,进一步完善自身方案,提高可靠性。

三、扎实推进我国载人空间站工程建设发展

随着空间站工程的全面启动,我国载人航天事业已站在一个新的历史起点上。但是,方案只确定了工程的建设目标和总体框架,具体技术方案和建成后的运营维护等,还有待于深入论证、细化明确。同时,也要清醒地看到,载人航天是一项技术复杂、规模庞大、投资巨大,极具风险和挑战的实践活动,必然是一个不断探索、发展、提高的过程。

一要认清形势迎接挑战。与前期飞船工程任务相比,载人空间站工程系统组成将进一步增加,技术规模进一步扩大,要研制生产载人飞船、货运飞船、空间实验室、空间站舱段等多种类多数量的航天器,以及多种型号的运载火箭,并要突破一大批关键技术。工程将长期处于多任务并行交叉状态,飞行任务密集,发射频度成倍增加,相互衔接时间紧密,任务目标环环相扣,不容出现任何闪失,组织实施更加复杂。要直面严峻挑战,坚定必胜信念,树立高度的责任感、使命感和忧患意识,进一步强化集中统一领导,搞好顶层设计,实施科学管理,狠抓工作落实,全力完成好这一光荣任务。

二要坚持自主创新。研制建设载人空间站,需要突破空间站总体设计、舱段组装、推进剂补加、再生生保、航天器长寿命高可靠等一系列技术难关,这些核心技术只有靠自己去创新突破,才能掌握战略主动。要始终瞄准世界前沿,在充分继承现有成熟技术的基础上,积极探索、大胆实践,集中优势力量,加强研发攻关,提高原始创新和集成创新能力;要积极开展国际合作与交流,提高自主研制起点,发挥后发优势,增强引进、消化吸收和再创新能力。要认真总结工程前期经验、在深入分析空间站工程任务特点的基础上,更新理念,创新方法,加快转变科研试验能力的增长模式,加快建立适应载人空间站工程任务要求的组织管理机制。

三要注重质量效益。始终遵循“质量第一、安全至上”的方针,牢固树立“以人为本”的理念,严格质量管理,严格过程控制,严格放行准则,严格归零标准,确保万无一失,确保圆满成功,稳步实现载人空间站工程的宏伟任务目标。要切实有效地用好载人空间站这个国家级太空实验平台,科学安排高水平的科学研究与应用项目,力求应用效益最大化。要充分发挥辐射效应,通过载人空间站的建设运行,综合满足经济社会各个领域的需求,推动国家科技创新,带动相关产业发展,积极吸引其他国家的科研项目与专家参与,努力为国家的政治、经济、外交大局服务。

四要持续培育人才。科学技术是第一生产力,人才是科技进步发展的第一资源。载人航天事业的可持续发展,归根结底也要靠人才。经过十多年工程实践的锻炼,一批年青英才已经成长起来,“十一五”时期,工程队伍实现了新老交替,现在各系统的总指挥和总设计师,大多在45岁上下;飞船、火箭的研制队伍都很年轻,大多在35岁左右。假以时日,他们必将成为一支年富力强、朝气蓬勃、能打硬仗的航天大军。一定要高度重视人才队伍建设,在载人空间站工程的伟大实践中,继续锻炼和培养新人,造就一大批能够站在世界科技前沿、敢为人先的领军人物和拔尖人才,形成强大而持续的人才和智力支撑。

人类在漫长的社会进步中不断扩展自身的生存空间,人类活动范围的每一次扩展都会实现伟大的飞跃。随着我国载人空间站工程启动实施,中国将为和平利用和开发空间资源,担负起更多的责任,做出新的更大贡献。 ◇

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