主持人: 各位网友大家好,欢迎大家关注中国航天网和搜狐网联合举办的神舟九号飞船发射在线访谈节目,再过不到30分钟执行中国首次载人交会对接任务的神舟九号飞船就要发射了,此时此刻我们邀请到了两位来自中国航天科技集团公司的专家和我们一起等待这个激动人心的时刻,回答网友提出的各种问题。
主持人: 两位嘉宾分别是中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院研究员、《国际太空》杂志执行主编庞之浩老师,另外一位是中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院改进型长征二号F火箭主任设计师吕新广老师。
继去年发射“神八”和“天宫一号”之后,这次发射又成为了全国甚至全世界瞩目的发射活动,首先请庞老师给我们介绍一下为什么这次发射大家这么关注,有哪些主要看点?
庞之浩: 是看点也是亮点也是难点,第一点我们国家这次进行首次手控交会对接,“神八”是自动控制对接,这次任务要突破手控这项技术,手动控制交会对接技术是非常难也是非常重要的技术,大家可以关注手控交会对接技术。
第二,神舟九号跟天宫一号对接以后这次要打开舱门,人要进到天宫一号里面去工作和生活,上次“神八”没有打开舱门,这次进入的天宫一号号称“小别墅”,到里面看看生活怎么样,工作怎么样,也享受一下太空生活。
第三,中国的首位女航天员刘洋,在这之前神五、神六、神七已经上了六名航天员,这次上首名女航天员这在我国也是大事,既是国家的荣誉,另外也是科学的需求,也是为未来任务做一个准备,因为女航天员有她的独特优势,我们在后面会详细介绍。
还有一点,这三名航天员这次要在太空总共呆13天,其中有两天是发射上天神舟九号追踪天宫一号,还有十天在天宫一号里面生活,还有一天是返回,总共13天,这在我国是最长的时间。神舟六号是六天多,航天员能否正常生活正常工作,他们的生理心里有什么变化,能否取得一些比较好的成就,取得有用的科学数据,能否适应太空生活积累相关经验,都对他们是一个考验。至少有这四个亮点。
主持人: 这次任务时间长而且看点非常多,但今天晚上主要看长征二号F火箭的表现,上次长征二号F火箭执行“神八”和“天宫”任务时进行了许多改进,是不是可以说这枚发射的火箭其实是长征二号改进型火箭的第三次飞行,同时也是它的首次载人飞行,那么火箭面临什么样的考验?
吕新广: 火箭在天宫一号、神舟八号发射之前进行了很大的改进,火箭的各大系统都进行了全新的设计,几乎所有的单机设备都已经换成新的,也就是说从天宫一号和神舟八号来讲基本上把所有的火箭关键技术都应用到,除了逃逸系统一直没用上,其它的关键技术应该说都研究到,而且经过实验分析效果非常得好。对于火箭来讲,如果是全新火箭第三次发射就载人有一些冒险精神在,应该说有一定的风险,但毕竟经过现代化的验证,我们感觉风险已经减少了很多,相对来讲还是比较放心一些。
主持人: 上次发射给我们留下什么宝贵经验?
吕新广: 通过前两次发射我们通过数据分析也进行了一些改进,通过分析实际的飞行数据对这发进行了30多项小的技术改进,从可靠性安全性的角度考虑改进的,这一发可靠性更高安全性更高。
主持人: 提到可靠性安全性大家会想到长征二号F火箭的两个指标,0.97的可靠性和0.997的安全性,能否解释一下这两个数字的含义吗?
吕新广: 可靠性指标应该说是一个统计的概念,平均很多发之后平均下来一百发应该97发是成功的,像我们火箭发射还不够的情况下很难用数字说明问题。另外0.997这是安全性,安全性是指航天员安全指标。两个数据联合起来如果打一千发,我们应该有970发是成功的,是统计概念,单独一发来讲不好说。这个型号的火箭可靠性在我国目前所有在役火箭当中是最高的。
主持人: 今天6月16日是一个好日子,现在这个季节恰恰是高温而且有可能发生雷雨的时节,为什么偏偏选择这个季节发射,之前的载人航天任务都是在秋冬季节发射的。这样的天气会对火箭造成什么影响?
吕新广: 对火箭来讲,设计一枚火箭任何季节气侯都可以发射,如果气温太高或者太低会事前做一些准备,加燃料、氧化剂都会升一下温或者降一下温,对于火箭来讲一年四季都能够发射。之所以选择以前大部分选择秋冬季节是因为酒泉那边秋冬季节的气象条件比较适合,这次是不是跟飞船有一定的关系,主要是对接任务。
主持人: 考虑到天宫一号对接问题所以才选择这个时机发射?
庞之浩: 可能跟研制工程进度有关系,另外条件也是允许发射的,现在雷电好像在这个季节还不算太多,现在考虑到高温的问题,据刚才吕主任讲,通过降温的办法能够使燃料尤其是上面的逃逸塔降低温度,以解决这个问题。
主持人: 这发火箭的发射窗口为什么在18:37?
庞之浩: 这个还是根据天宫运行的位置,这次不光定在这个时候,而且精确到秒,零窗口,只有误差小于一秒的情况下我们叫零窗口,这样发射时可以减少轨道所消耗的燃料,更能够节省燃料。我想吕主任可以解释解释是怎么控制的,我们的火箭好像制导系统采用了新的技术,用迭代取代摄动制导。
主持人: 听说上次入轨精度达到最高的记录?
吕新广: 这也是天宫一号、神舟八号这两枚新的火箭研制比较大的亮点,以前的时候我们采用摄动制导的方法,提前在地面首先计算出一条轨道来,火箭上了天之后沿着这条轨道进行飞行,一旦偏离这个轨道就根据这个偏差去修正尽量沿着原来的轨道去飞。新的迭代制导上了天之后适时根据当前的速度和位置去计算要进入所需的目标轨道,应该往哪个方向去飞,在天上实时更新规划一条轨迹。
过去依靠原来的那条地面飞行轨迹,这种精度比以前高很多,在神舟八号上第一次使用,这次是第二次使用。对于窗口的问题,我们要打一条轨道,目标飞行器已经在天上了,而咱们的火箭是在地球上,随着地球在转,天宫一号不是随着地球转,在某一点上正好是共面轨道。迭代制导如果以后改进或许能把时间窗口再放大一点。
主持人: 6月12号神九任务进行全系统彩排其中一项叫做“天地大回路话音图象传输”,这个名词很新鲜,是什么意思?
庞之浩: 航天员进去以后利用上面的测控通信飞行系统跟地面的测控站和飞控中心进行话音、图象、数据的传输,看看这套通信系统通讯质量怎么样,是否能够正常工作,主要是这个。我们一般采用S频段,甚至高频频段,这个通讯系统具有抗干扰能力还有保密性,一般人想听听不到。这样保证通讯系统顺畅。
主持人: 天宫一号降低到了离地球343公里高度的轨道,为什么这个高度适合航天器对接?
吕新广: 载人航天器一般在300公里至500公里高的轨道,包括飞船包括美国的航天飞机包括国际空间站都在这个高度,如果高于500公里轨道就会进入地球的辐射带,会有高能离子穿透载人航天器。低于300公里会遇到残余大气的阻力,轨道会消耗较多的燃料,我们国家定在343公里,天宫一号降到这个轨道,飞船在这个高度对接比较合适。
主持人: 去年完成了两次任务之后天宫一号升轨进入长期管理的模式,现在半年多的时间,航天器各方面的情况怎么样?怎么知道是不是适合对接?
庞之浩: 现在通过测量一般用遥测方式进行,一个是我们这个轨道高度现在合适,现在姿态也合适,进行了180度调头,神舟九号正好对接,这是轨道高度和姿态。我们现在进入载人环境,无论压力还是温度都能满足航天员在里面工作和生活的需求,为了保证里面空气的新鲜我们启动了气体洁净装置,保证里面有些有害气体通过这种装置可以强制去除几十种有害气体,现在已经具备了人居住的载人环境。
主持人: 现在里面的空气是可以再生循环的吗?
庞之浩: 现在的空气是靠携带氧气和氮气混合,空气是一次性消耗的。我们现在正在研究再生式生命保障系统,以后可能突破之后,航天员呼出的二氧化碳经过处理再利用。
主持人: 发射之前出现危险情况航天员怎么逃离?
吕新广: 发射之前有专门的逃逸通道,当然这个不一定是航天员专用的,在发射之前我们撤离比较晚的人员都是通过这个通道逃生的。
庞之浩: 我看过电视画面,高速电梯像一个面口袋一样四肢撑着,我看过杨利伟试过,相信他们三个也试过。
主持人:逃逸塔在什么时间段工作的?
吕新广:逃逸塔在点火之后120秒,点火之前如果出现紧急情况也会工作,那就是零高度逃逸,整流罩上面的加上飞船、轨道舱还有推进舱一起带进来,起飞之后低空段也会逃逸,超过125秒进入高度比较高之后就不需要,逃逸塔是第一个。
主持人:昨天公布了三位航天员的名单,景海鹏作为指令长,刘旺手控对接任务,刘洋负责医学实验和空间实验室的管理,国外航天员的分工分为飞行专家、任务专家、载荷专家,我们的分工和他们是相对应的,还是有什么样其它的分工?
庞之浩:国外航天员分三类,基本也是这种情况,飞行专家一般是从战斗机飞行员里面选拔要求是最高的,主要负责驾驶载人航天器,另外监控重要的设备。任务专家主要负责载人航天器上面的仪器设备的管理、使用、维护。载荷专家一般是非职业航天员,一般都是科学家,要在太空执行特定的科学任务,带着科学设备是特定的,不像任务专家带常规的科学设备。任务专家比如像美国还要执行比如操纵机械臂还有太空组装维修等等,国外一般是有的是飞行专家兼驾驶员,指令长兼驾驶员。咱们国家这次是指令长景海鹏,真正交会对接驾驶员是刘旺,跟他们有所不同。国外也有这种情况,航天飞机一个指令长一个驾驶员,指令长主要负责驾驶工作,但有一段时间是由驾驶员来负责。我们刚开始是指令长坐在中间,真正交互对接了指令长发命令监视仪器,真正操作是由刘旺来进行,还不太一样。这次刘洋这位女航天员相当于任务专家,主要负责科学实验。
主持人:这次没有载荷专家?
庞之浩:没有载荷专家,有了空间站以后可能有载荷专家,载荷专家一般都是科学家进行,比如第一个美籍华裔航天员王赣俊就是大学科学家,他到航天飞机上做流体实验,他平时不属于美国航天局,他做完这次科学实验以后又回到大学搞研究去了。
吕新广:现在火箭助推器加的燃料多,所以150秒分离。
庞之浩:分离是一个大问题,分离好坏很重要,分离第一要可靠,第二震动要小。现在是一二级分离,马上就分离。
吕新广:打开整流罩之后,从上面实时传下来的图象就能看到。
庞之浩:发射过程中航天员要经历过载还有噪声的考验,还有震动的考验。
主持人:总共五百多秒?
吕新广:接近六百秒。
主持人:这个时间是固定的吗?
吕新广:比较固定,会随着实际的发送状态变化。
庞之浩:对于火箭来说是关键的十分钟。
吕新广:这十分钟非常关键,任何东西中断了无法再恢复。
庞之浩: 航天员在发射过程中坐在底盆里面呈婴儿状,减少震动对他们的影响。胸背向耐受力比较强,让他们半躺在上面减少震动对身体的影响。航天员他们练到6个G甚至8个G,主要是返回过程尤其是出现故障是8个G。发射和返回服的时候必须穿舱内航天服,大概十公斤左右,里面好几层,最里面是散热层,里面有很多管子通着气,还有气密层有一定的压力,防止太空如果舱内压力不够通过这个服装上的压力保证航天员的身体情况。最外面限制层,防止压力太大服装膨胀起来。这个服装大概一百多万人民币,上面有管道有通氧气的有排二氧化碳的,另外还有通讯装置,中间还有新型的开关可以控制压力和温度。
庞之浩: 飞船里桔红色的大包是救生包,如果返回出现问题,落到森林沙漠里面,救生包里面有保暖的衣服救生的工具。他们三个人乘组指令长中间,右边是刘旺,左边是刘洋,两个山西人一个河南人。他们这次肯定带了酸的调味品。上次神七的时候有酸的调味品有辣的调味品。
景海鹏也创造了新的第一,中国首位再上太空的航天员,杨利伟说这个以后可能是常态,不是上了一次就不上了,景海鹏也想把这个机会留给别的航天员,但是这次任务非常艰巨,希望一个有经验的人上去,所以把他再次派上太空。
吕新广:箭船分离,每次到这个时候大厅里面大家非常激动非常高兴,
庞之浩:但是不要影响空间技术研究人员的工作,我们的工作刚刚开始。
吕新广:我们这个专业搞制导的,真正衡量我们准确度的还没出来,一般还要再过十来分钟。
庞之浩:一个是分离,一个是否达到预定轨道。
吕新广:轨道的每个参数具体偏差多少,我们到底到达什么样的位置,一会儿才能出来。 主持人:火箭的任务都完成了,飞船什么时候能看出来是不是成功?
庞之浩:火箭的任务打到预定轨道,一般是一个椭圆轨道近地点两百公里左右,远地点330公里左右。我们第一项任务是要打开太阳电视帆板,这样能通电正常工作。
太阳电池翼打开了,里面装了小的摄像机,这个太阳电池翼进行了改进,原来神五、神六、神七太阳电池翼功率是1.2千瓦,现在装在推进舱功率达到1.8千瓦,功率提高了。现在可以说进入太空了,他们可以体验失重状态。
主持人:航天服什么时候可以脱下来?
庞之浩:还得过一段时间。等到一切全正常以后可以脱掉航天服,穿蓝色的工作便服。
主持人: 我们这次任务最大的看点航天员执行手动交互对接任务,到底是怎么进行手动对接的?有人说就像开汽车那么简单,您说是吗?
庞之浩: 不是,比开汽车要复杂得多,两个航天器速度那么快,每小时2.8万公里相当于赛车的一百多倍,两个航天器那么快。对航天员要求相当高,一个是眼睛和手的协调能力,另外操作的精细性,第三心理稳定性,第四空间位置感的判断,还有多信息的处理能力,要看仪表要看荧光屏,对他们的要求非常高。真正对接了,刘旺就要坐在中间,旁边是指令长景海鹏,发指令监控仪器。
刘旺右边是姿态控制手柄,左边是平移控制手柄,通过这两个手柄另外通过监视器,舱外的电视摄像机来看天宫一号上面装的十字靶标来控制飞行器姿态和与天宫一号的相对速度,本身显示器上的中线要对准十字靶标,逐渐靠拢,最后速度要控制在每秒0.2米,不能太小,要太小了就撞上了,太大了就撞坏了。
另外相对误差错位可以有一点,不能大于18厘米。我们上次神舟八号表现非常好,据说误差只有两厘米,等对接以后有一个对接标识,对接环捕获以后灰色变成绿色就表示对接成功了。这个对航天员是一个极大的考验,他们在地面已经练了1500次以上,据说不看数据他们也能对接上,当然看数据我们更加了一道保险,他们非常熟练,据说刘旺心理素质非常好。必须在规定的时间在消耗一定燃料情况下必须对接,不能磨磨蹭蹭耽误很多时间。另外他们在失重环境下对操控是有影响的,对他们生理控制也是一个考验。
主持人: 手控交会对接是不是比自动难?
庞之浩: 各有千秋,手控交会对接成功率比较高,美国手动对接只失败过两次,俄罗斯采用自动交会对接失败15次,主要是万一测量系统出现故障的话无法及时排除故障,手控交会对接对航天员要求很高,手眼协调性、心理稳定性、操控性要求很高,要经过大量训练。
俄罗斯曾经出现过这种情况,他们载人进行交会对接的时候过于依赖自动交会对接,所以航天员没有进行手控交会对接的训练,结果出现了故障无法排除导致对接失败。后来他们接受这个教训,即使是自动交会对接,之前航天员航天也经过手控交会对接的训练,这样大大提高成功率。俄罗斯在飞船和空间站距离很近的时候一般150米左右的时候手控交会对接,无论远和近都是自控交会对接,自动交会对接出现故障的情况下改成手控交会对接。
主持人: 那么手动是不是相当于自动的备份? 庞之浩: 可以这么说。相当于多了一道安全闸,随着设备可靠性逐渐提高的情况下,以后应该以自动控制为主,手动控制为辅,自动控制出现故障的情况下改成手动。如果设备的可靠性还不能完全保证的情况下就可以采取两种方法,距离很近的时候改成手动,这样成功率有所保障。
主持人: 航天员在天上除了手控交会对接之外还能完成哪些工作? 庞之浩: 这次航天员根据任务不同要求不一样,第一项任务航天员在里面要去体验太空的生活,他的吃喝拉撒睡衣食住行实际都是他的试验项目,如何在太空能够生活不是一件容易的事,要经过大量训练。如果不经过大量训练的话,你在太空连吃饭都吃不了,失重环境下怎么吃饭?吃饭的时候往嘴里放,由于失重可能会往眼睛里面搁。在太空里面上厕所,弄不好就成了天女散花。本身太空体验生活就是一项重要的工作。
另外太空要进行一些医学方面的实验,比如太空失重环境下男航天员、女航天员心理的变化,这次要搜集数据。还有太空失重环境下如何开展科学实验,这也是一项任务。这次刘洋担负着科学实验的任务,我们天宫一号里面其实有几项科学实验。
神九里面是有人照料的科学实验,有人照料情况下和无人照料是不一样的,据说这次带了蝴蝶上去可以观察蝴蝶在失重环境下是什么样的状态。曾经我国青少年把蚕带到美国航天飞机上,看蚕在失重环境下怎么吐丝,我们带的是蝴蝶。美国曾经把一个太空女教师送上去,第一个太空女教师麦考利夫牺牲了,她的替补摩根上去了在太空授课,我们看看这次我们的女航天员或者其它航天员有没有太空授课这项内容,太空授课可以介绍天宫一号的状况,然后讲授地面做不了的实验。
主持人: 中国航天科技集团公司承担了交会对接任务中三大系统空间实验室、火箭系统和飞船系统的研制工作,作为火箭系统的研究人员和管理人员,对火箭成功完成任务有什么感想?
吕新广: 这次成功是非常重要的,载人交会对接意义非常大,能够成功发射是必须的,当然意义非常重大。它是我们的第三次,毕竟还是一个非常年轻的火箭,我们在这个时候能把它打上去,而且非常好,再次验证了我们前面的一些技术,为了这个火箭我们研制了五年,这次成功感觉非常好,又一次验证。一次成功并不代表技术的成熟,如果多次验证的话至少说服力会更好,而且对我们来讲也是一个很好的鼓励。
主持人: 能不能谈谈载人火箭将来的发展趋势?
吕新广: 目前现在的火箭包括我国所有在飞的火箭都是属于中型运载火箭,燃料都是一样的,四氧化二氮甲肼,都是有剧毒的燃料,现在国际的火箭采用液氢液氧无毒的燃料,我国也在研制新一代的大型的、中型的、小型的运载火箭,可能未来几年就会面世。
目前载人航天来讲,现在的计划都是用长征二号F火箭,这个火箭毕竟还是可靠性非常高,验证了这么多。载人航天安全性必须放在第一位,新的火箭如果以后成功了经过很多验证之后也会有新的火箭替代这种火箭。
庞之浩: 我们现在期待运载火箭研究院早日研制出新一代运载火箭,长征二号F火箭近地运转能力是八吨多,而长征五号能达到25吨,以后空间站的一个舱就是20吨,所以希望他们能够尽早研制出来,长征五号还是无毒无污染的大推力火箭采取液氢液氧,据说有望2014年研制出来在海南发射,我们的空间站2020年建成就有保障了。
主持人: 长远看我们要继续完成中国载人航天三步走战略,最终实现建造长期有人照料的大型空间站的目标,要攻克哪些技术难关?
庞之浩: 一个最重要的是研制长寿命的压力舱,而且这个压力舱还是大型的长寿命压力舱,一个空间站一个舱就是20吨左右,这个舱必须大这样空间就大,这样航天员在里面有可以进行工作时间长进行多种实验。太空环境是非常恶劣的,受到原子氧和离子的影响,所以如何能够研制长寿命的大型的压力舱高可靠的器件这是我们要攻克的难关。
第二个难关研制大型的柔性太阳电池板,这次天宫一号是半钢性的,但是满足大型空间站必须有充足的电源,国际空间站就是柔性的像席子卷在一起一样,到了太空再打开,这个也是非常重要的。
还有研制再生式环境控制与生命保障系统,我们现在所有的航天员用的氧气、氮气,氮气作为压力,还有水等等都是地面带上去的,这次已经开始做实验,做水的处理实验。比如航天员排出的尿经过处理之后能不能循环使用,还有电解水,把水电解之后产生氧气,以后通过电解水也能产生氧气,航天员排出的废物经过处理之后能不能再回收利用。
还有以后要研制载人机械装置,美国、俄罗斯航天员出舱之后相当于一个太空飞人,带一个载人机械装置,像铁臂阿童木一样能够飞出去,我们现在还不行。翟志刚出去靠攀岩的方式,太空行走是三种,一个是靠手来走,还有靠机械臂,人站在机械臂,一个核心舱两个实验舱很大,通过机械臂或者通过载人机械装置很方便,载人机械装置正在研究,我们的机械臂正在研究,以后我们的机械臂研究出来,机械臂可以抓卫星也可以让航天员太空行走。整体前景非常看好,2020年建成60吨级的空间站,一个核心舱20顿,两个实验舱40吨,到时我国的空间站可能是唯一的国际空间站,也可以开展国际合作。还有正在论证载人登月,科学家建议2025年载人登月,2050年进行载人登火星。
主持人: 今天的访谈就到这里,谢谢两位老师。
|