中国载人航天技术发展历程——讲稿（30页）.docx

中国载人航天技术发展历程——讲稿（30页）.docx

《中国载人航天技术发展历程——讲稿（30页）.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中国载人航天技术发展历程——讲稿（30页）.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（讲稿

前言

2016年我国载人航天活动又进入了一个高潮期。

9月15

日我国用长征二号F-T2火箭成功发射了天宫二号空间实验室。

10

月中下旬，还将发射神舟十一号载人飞船，将与天宫二号对接，

并且送去两名航天员，在里面工作30天。

2017年4月将发射我国首艘货运飞船天舟一号与天宫二号对接，对天宫二号进行在轨推进剂补加，从而完成我国载人航天工程第二步第二阶段的任务，为第三步建造空间站奠定坚实的基础。

载人航天是航天技术更高阶段的发展，可以完成更复杂的太空开发工作，大大提高航天活动的效率。

它还关系到人类的未来， 因为失重环境可以解放人的双脚。

现在人类有几大问题亟待解决， 比如说资源枯竭、环境恶化、人口激增……这些问题只有通过开放地球、扩大人类生存环境来解决。

因此，载人航天意义十分重大。

然而，由于载人航天技术特别复杂，投资和风险也很大，至今只有前苏联、俄罗斯、美国和中国独立掌握了载人航天的技术。

经过几十年的努力，我国载人航天事业取得了辉煌的成就，在全球产生了巨大的影响。

一、我国载人航天发展总体概况

 （一 我国载人航天早期活动情况

载人航天是当今高技术中最具挑战的领域，能体现一个国家的综合国力和整体的科技发展水平，可以通过航天员直接操作更好地开发太空资源。

我国其实很早就开始载人航天活动的一些工作，包括早期用太空火箭发射小白鼠、小狗做一些生物方面的实验。

20世纪70年代初，我国曾经准备研制载人飞船，名叫曙光号飞船。

它是一个两舱式飞船，形状有点像一个倒扣的大漏斗， 由座舱和设备舱组成，同时从全国空军1000多名飞行员中选出了88名飞行员，1971年到北京进行复选，最后选出了首批19名预备航天员。

由于当时政治经济技术方面的原因，

自1971年10月以后，曙光一号飞船研制处于停滞状态。

1975

年3月国家正式宣布这项工程下马。

虽然我国

第一个载人航天计划终止了， 但这项计划中已经开展的各项工作给未来的载人航天发展积累了经验。

虽然初选的航天员中没有进行培训，但是航天医学工程研究所的工作没有停止，继续进行了多项研究，

取得了大量宝贵数据，包括研制航天食品等，为之后的航天员选拔创造了良好的条件。

（二 我国载人航天的途径选择

从1986年起我国开始实行著名的863计划，其中一个重要内容提出我国载人航天技术发展途径和总体方案。

最终目的是要研制空间站，但是空间站本身没有天地往返运输功能，所以在研制空间站之前要研制天地往返运输器，要把航天员和货物送到空间站，工作完了以后再运回。

当时有两种天地往返运输器，一种是航天飞机，一种是载人飞船。

刚开始的时候，有些人赞同研制航天飞机，认为它技术先进。

后来，经过几年的论证，表明航天飞机虽然先进，但是太复杂，投资太大，风险也太大。

所以，根据我国国情国力和遵照“有所为、有所不为”“有限目标、重点突出”的863高技术研究发展的指导思想，专家们最后一致同意从载人飞船起步。

同时，研制载人飞船能够最大限度地利用我国已经掌握的返回式卫星的成熟技术。

另外，考虑到我国在运载火箭、返回式卫星方面有坚实的技术基础和丰富研制经验，并且可以借鉴国外研制载人飞船的经验，最后决定一步到位，越过一舱式飞船、两舱式飞船，从当时最先进的三舱式飞船起步，并起了一个非常有特色的名字

——“神舟”。

1992年9

月21日党中央批准了研制载人飞船工程，自此中国的载人航天工程正式启动。

前苏联、俄罗斯一直在研制飞船，中间也搞过暴风雪号航天飞机，但是只进行了一次无人飞行以后就下马了，因为太贵。

美国发射了三种飞船以后，也把大量的财力、物力、人力投入到被吹嘘的神乎其神的航天飞机上。

但是，在走了一大段弯路以后， 他们发现航天飞机又贵又不安全。

所以，在发射了135架次航天飞行、损失了两架航天飞机、牺牲了14名航天员之后，又回归飞船，目前正在研制新的飞船。

实践证明，我国当时的决策非常英明。

（三我国载人航天的发展战略

载人航天是当今高技术中最具挑战的领域，能够体现一个国

家的综合国力。

我国载人航天实施“三步走”发展战略。

第一步，用载人飞船将航天员安全送入轨道并安全返回地面，

实现载人航天的历史性突破。

这一步通过发射神舟五号和神舟六

号载人飞船实现了。

第二步，突破航天员太空行走、空间交会对接两项关键技术， 这也是建造空间站必备的技术发射空间实验室和货运飞船等， 这些也是建造空间站的前提。

掌握太空行走技术有五大用途。

第一，在太空组装和扩建大型空间站

第二，在太空维修、维护、升级各类空间站

第三， 能够方便实现回收和释放卫星，以及进行一些科研任务

第四， 可以实施紧急太空救援

第五，满足未来建立月球基地和载人登火星的需求。

我国的太空行走，通过2008年9月神舟七号航天员翟志刚出舱，取得了突破。

其亮点之一是，神舟号飞船的轨道舱改成了既可以作为出舱活动的气闸舱，又可以作为航天员的生活舱。

另一个亮点是，使用国产的“飞天”舱外航天服，性能非常优异。

并且通过神舟七号飞船首次释放了小卫星。

掌握交会对接技术也有很多用途。

第一，为长期运行的空间设施提供人员运输和货物补给。

第二，可以使两个空间站在太空中相互支持，从一个空间站可以派飞船到另一个空间站。

第三， 可以在轨组装大型航天器结构。

空间站是由多舱组成的，

把各个单舱通过交会对接组装成一个大型的空间站。

第四，可以实现航

天器重构，以实现系统的优化，等等。

2011年，我国天宫一号目标飞行器和神舟八号无人飞船实现了自动交会对接。

2012年、

2013年我国发射的神舟九号、神舟十号载人飞船与天宫一号进

行了自动和手控交会对接，并送上了两名女航天员。

这三次飞行

使我国突破和掌握了交会技术，也是世界

第三个掌握这项技术的

国家，并使神舟号载人飞船基本定型。

以前是试验飞行，从神舟

八号开始飞船就定型了，之后没有大的变化。

至此，

第二步第一阶段结束。

此后，我国载人航天进入第二步第二阶段。

2016年、2017

年分别发射天宫二号空间实验室、神舟十一号载人飞船以及天舟

一号货运飞船，验证空间站部分新技术，进行中等规模的空间应

用发展。

天宫二号原来是天宫一号的备份，由于天宫一号目标飞

行器表现得很好，目前仍在超期服役，所以对天宫二号进行了适

应性改装，让它执行空间实验室任务，包括考核航天员中期在轨

驻留的能力，验证在轨补加推进剂技术，开展较大规模科学实验

和应用试验，以及在轨维修和空间站技术验证等实验。

我国正在研制的天舟货运飞船由货物舱和推进舱组成，其上

行货物运输能力是6.5吨，下行销毁废弃物能力是6吨，迗到了国际先进水平。

俄罗斯的进步号货运飞船每次只能运输2.5吨货物。

第三步，在2020年左右建成长期载人的大型空间站，大规模长时间开发太空资源。

我国空间站基本构型是T字形，由从2018年起先后发射的三个20吨级的舱段组成，其中天和一号核心舱居中，实验舱1问天和实验舱II梦天分别对接在两侧。

我国空间站采用再生式生命保障系统，按长期载三人状态设计，每半年由载人飞船实现人员的轮换，由货物飞船进行推进剂和物资的补给。

为此，要突破四大关键技术，包括推进剂补加技术、物理化学再生式生命保障技术、电源技术和空间机械臂技术。

它将在轨运行10年以上，成为我国空间科学新技术研究实验的重要基地，还是科学普及和国际合作的基地，可以获取具有重大科研价值的研制成果和重大战略意义的运用成果。

二、神舟飞船发展历程从一号到十一号

神舟飞船是我国第一代载人飞船。

从系统组成讲，我国的神舟飞船采用了当时最先进的三舱式构型。

1992年9月21日，我们决定采用三舱式飞船，由轨道舱、返回舱、推进舱组成有的时候还要加一个附加段或者对接口。

其中，轨道舱和返回舱是压力密封舱，里面的环境和地面是一样的。

整个飞船长约9米， 重约8吨，乘员人数是3人，入轨载荷是300公斤因为有货运飞船，载人飞船主要以载人飞船为主，返回时还能带回100公斤的样品。

飞船的可靠性迗到97%，航天员安全性迗到99.7%。

飞船的自主飞行时间可以迗到7天，如果停靠在天宫或者未来空间站上，可以迗到180天。

两个压力舱内部的压力在101千帕左右，气体成分是氧氮混合气，这和地面是一样的。

飞船内航天员自由活动空间大概有6个立方米。

最后返回地面的是返回舱，具有支持航天员生存的功能，在陆上可以生存48小时，在海上可以生存24小时。

在预定地点着陆后，马上有着陆场系统的救援人员为航天员提供支持。

如果没有降落在着陆地点，航天员本身可以自我紧急救生，随后等待救援部队进行救援。

神舟载人飞船由飞船系统总体和13个分系统组成。

分系统

有结构与机构分系统、热控系统、环境控制与生命保障系统，等

等。

在13个分系统中，乘员分系统和有效载荷分系统分别属于

航天员系统和空间应用系统的装船部分，其他属于飞船分系统。

这些分系统涉及物理、医学、环境等数十种科学领域，所以飞船

具有技术的多样性和研制的复杂性的特点。

飞船一般是在既定轨道飞行，包括空间站也是。

所有载人航

天器轨道高度一般都在300公里到500公里范围之内进行飞行。

如果再高，将进入或者接近地球腐蚀带，对航天员造成伤害。

如

果低于300公里，则会受残存大气阻力影响，轨道衰减较快，

这样就需要较多的推进剂进行轨道保持。

我国的飞船是一般先发射到近地点200公里、远地点350

公里的椭圆轨道，到5圈时再变轨，运行在倾角42.4°、高343

公里的圆轨道上，目的是为了紧急返回时方便。

但是，2016年

10月中下旬发射的神舟H^ —号载人航天飞船将在393公里高的轨道上与天宫二号进行交会对接，主要是考虑到我国未来空间站将在393年公里高进行交会对接。

为了验证技术，这次交会对接的轨道比原来运行的轨道高50公里。

（一我国飞船技术状态

为了适应不同阶段的任务变化，神舟系列载人飞船有三种技术状态。

第一种是初期试验技术状态。

它的特点是，神舟飞船的轨道舱可以进行留轨利用。

飞船完成任务以后，返回舱返回地面， 轨道舱还可以留轨利用半年以上，相当于一颗科研卫星。

神舟五号、六号飞船就采用这种技术状态。

第二种是出舱活动试验技术状态。

它的特点是，为了完成航天员空间出舱活动太空行走，轨道舱不再留轨利用了，因此取消了轨道舱上的太阳电池翼和姿态控制系统，但它的轨道舱除了具备生活舱的功能，还具备出舱活动的气闸舱功能，用于突破太空行走技术。

轨道舱还放置了舱外航天服，并配置轨道舱卸负压系统、舱外行走扶手。

神舟七号载人飞船就采用这种技术状态。

第三种是天地往返运输器技术状态。

它的特点是在轨道舱的前端安装了用于交会的测量、运动控制等设备和对接用的机构，用于跟其他的航天器进行交会对接，而且它的轨道舱也不留轨利用，因此轨道舱没有太阳电池翼和独立姿控系统。

神舟八号以后的所有神舟飞船都采用这种技术状态，作为天地往返运输器，供天宫一号、二号以及未来的天宫空间站使用，运送往来的人员。

下面对神舟飞船三个舱进行一个简单介绍。

轨道舱位于飞船的最前部，是一个圆柱形，最长2.8米。

这个舱用于航天员登天以后在里面工作、吃饭、方便、睡觉。

返回舱位于飞船中部，呈钟形，长2.5米，最大直径也是2.5米，在返回舱外表面涂有不同厚度的低密度烧蚀材料。

由于返回的时候经过大气层会产生高温，通过烧蚀材料，能够将舱内温度控制在40度以下，在航天员可以忍受的范围内。

另外，返回舱上还有缓冲发动机，着陆的时候起动缓冲发动机，使航天员乘坐飞船软着陆。

当然，返回舱还装有降落伞，离地面10公里的时候打开降落伞减速。

推进舱位于飞船的后部，是一个非密封结构。

它也是一个圆柱体，总长2.94米，主要是为飞船提供动力和能源，并进行姿态控制、变轨、制动，等等。

（二神舟飞船的技术特点

我国的神舟飞船有几大技术特点。

第一，作为我国

第一代飞

船，神舟飞船起点很高，直接研制三舱式飞船，可以乘坐三名航

天员。

第二，我国的飞船可以一船多用，国外的飞船返回后，它

的轨道