克服载人航天的三大难题

载人航天是集国家政治、军事、科技实力为一体的高难度系统工程。要真正把人送入太空乃至使人长时期在太空生活，必须要突破三大技术难题（图3-2）。

第一个难题是研制出推力足够大、可靠性极好的运载工具。发射东方号、上升号、联盟号等载人飞船的运载火箭都是运载能力在5 t 以上，而且在发射中极少发生事故的优秀运载工具。为了确保发射时万无一失，运载火箭及飞船的关键部件必须是双备份或三备份，火箭、飞船在上天前，必须经过一系列极其严格的地面测试和模拟飞行，直到没有一丝隐患才能放行上天。据记载，近百次发射载人飞船、运载火箭出现问题时，宇航员使用逃逸塔救生设备逃生的事例仅1 次。美国航天飞机的近百次飞行，也只有挑战者号发生过一次灾难性事故。基于对可靠性的重视，专家将航海、航空及陆上各种交通运输工具进行比较发现，航天器的活动有着最好的安全记录。

图3-2　发射塔

第二个难题是获得空间环境对人体影响的足够信息，了解人体所能承受的极限条件并找到防护措施。空间环境与陆地环境有着天壤之别。其一，太空的环境为高度真空，没有氧气和水，如果没有任何保护，人体暴露在这样的环境里，不到一分钟，就会由于身体内外的巨大气压差而爆炸，体液会迅速沸腾汽化。其二，太空中温差极大，由于没有空气对流，航天器朝阳面温度可在100 ℃以上，而背阴面温度则会在-100 ℃以下，在远离地球的深空中，温度则接近人体根本无法耐受的绝对零度。另外，太空中还充满了有害的宇宙辐射，特别是飞船上升、返回阶段的加速和减速会使人体发生平衡功能紊乱、体内组织位移、肌肉萎缩、骨质脱钙等病变。要在这种环境里保证人的生存，就必须研制出密封的防辐射飞船。飞船中要配备能供人正常生活的空气、水、温度等基本生命保障条件；同时，还要为宇航员装备上宇航服，一旦宇航员要走出飞船座舱到太空中工作，所有的生命保障系统便全由宇航服提供。(www.xing528.com)

在近几十年的载人航天实践中，苏联研制出了东方号、上升号、联盟号三代载人飞船，美国也成功使用了水星号、双子星座号和阿波罗号三代载人飞船以及航天飞机。乘坐这些航天器，截至1997年4月，世界上已有727名宇航员成功地进入了太空。

第三个难题是可靠的救生技术及安全返回技术。载人航天与不载人航天最大的区别就在于救生技术的应用和安全返回的绝对可靠。

载人航天的救生装置有弹射座椅、逃逸塔、分离座舱和载人机动装置等。它们在飞行的不同高度发挥各自的作用。一般来说飞行高度在10 km左右时，宇航员可以采用弹射座椅的方式弹出发生危险的航天器，跳伞逃生；也可以启动逃逸塔，让逃逸塔拉着飞船甩掉出毛病的火箭另行降落逃生。如果火箭高空发生问题，宇航员跳伞不行时，逃逸塔会按飞行程序抛掉，这时只有采取分离飞船座舱的办法，让飞船座舱自己返回逃生。飞船入轨后，一旦自身遭到损坏或宇航员生病需要营救时，只有暂时采用船上救生装置等待地面发射飞船救生的办法。

飞船的安全返回也不容易，它需要启动反推火箭减速、调姿、进入返回轨道等技术，还要闯过三道“鬼门关”：一是过载关，飞船高速进入稠密大气层时会产生巨大的冲击过载，就像飞机撞山一般；二是火焰关，飞船返回与空气的剧烈摩擦会产生几千度的高温，没有防护，钢筋铁骨也会化为灰烬；三是撞击关，飞船降落尽管有降落伞，但它的降落速度仍达14 m/s，减小飞船与着陆点的撞击是必须解决的问题。

尽管载人航天困难重重，但人类正在一步步地掌握它的规律。中国航天科学家已经成功地解决了这三大难题，载人航天工程已经取得了可喜的成绩。我国的神舟飞船已经实现多次载人航天飞行，玉兔月球车已在月面工作，天宫一号在轨运行1000 多天，不但完成了既定任务，还超设计寿命飞行、超计划开展多项拓展技术试验，为空间站建设运营和载人航天成果应用推广积累了重要经验。与神舟八号的交会对接标志着中国成为世界上第三个独立掌握航天器空间交会对接技术的国家，在几代航天人的努力下我国的登月工程指日可待。