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做客央视《新闻夜话》 飞船专家详析“神四”回家(图)

发布日期:2003年01月06日字体: 【大】【中】【小】


飞船专家白明生在新闻夜话演播室接受采访



  主持人:李品华专家嘉宾:白明生(中国空间技术研究院主任设计师)


进入大气层的瞬间返回舱会“失控”几分钟

主持人:神舟四号飞船,它的回收过程和方式与神舟三号是不是完全一样?

嘉宾:是完全一样的。现在无人飞船都是给载人飞船打基础的,这样整个系统的工作状态、过程和原则就是一致的,通过多次的飞行可以提高可靠性的验证,为载人飞行打基础。所以,原则上不是每一次都要有所改变的。

主持人:飞船在轨道上运行,包括它从发射到回收的整个过程,都要受到地面的监控。我们知道,在飞船的返回舱回落地面的过程当中,在进入大气层的时候,它可能要与大气层剧烈地摩擦,表层还要剧烈地燃烧,在这个时候,飞船和地面的通信是中断的,也就是说地面控制中心的人是不可能了解到飞船内部的情况,是吗?

嘉宾:对,是这样的。返回舱在返回过程中,到一定的高度,就会进入一个所谓的科学上叫“黑障区”的阶段,也就是地面跟飞船的通信中断了,返回舱靠自身的控制系统,按照一定的程序返回地面;再到一定高度以后,就可恢复测控,地面就可以与航天员建立通信联系。这是一个正常的过程,而且是无法避免的。

主持人:在这个过程当中,如果出现问题,该采取怎么样的应急措施呢?

嘉宾:因为时间太短了,没办法靠地面来采取一些特殊的手段。

主持人:通信中断的这段时间可能会维持多久?

嘉宾:大概是几分钟的时间吧!

飞船顶着降落伞降落犹如飞行员跳伞

主持人:神舟四号飞船是在内蒙古的什么地方着陆的?

嘉宾:在内蒙古的中部地区,在呼和浩特的东北方向,离呼和浩特不远。

主持人:在其他的一些国家有很多飞船,他们的着陆点是在水上的,中国的飞船着陆为什么却是选择在陆地而不是在海上呢?


  嘉宾:这个主要是根据不同国家的地理特点和搜救的手段的不同,而选择不同的着陆地点,比如中国,在内蒙古自治区有非常好的陆地回收环境,因为那里有面积很大的草原,非常平坦,这样有利于返回舱比较安全地回收。美国可能有它的特点,就是适合于在海上做这些工作。其实在陆上、海上回收都是可以的,咱们的飞船也是没问题的。

主持人:飞船返回过程,就是脱离预定轨道,进入大气层,最后着陆。我们知道这次着陆是在内蒙古的中部地区,那它在脱离轨道时可能会在地球上什么位置呢?

嘉宾:大致是在新疆的上空。

主持人:那么飞船从脱离轨道进入大气层,然后再着陆这个过程,会是一个什么样的景象?

嘉宾:飞船的返回舱,大概在100公里左右的高空进入大气层。由于飞船返回舱的速度非常快,它跟大气产生大量的摩擦,产生很大的热量,这样返回舱本身看着是一个火球,我们在地面,肉眼都可以看到的,通过摄像机这些都可以看到的,大概经三四十公里左右,就是飞船速度比较小了以后,就没有这个景象了。大概在10000米左右的高空,飞船的降落伞打开,这样的话,返回舱就比较平稳,就跟飞行员跳伞似的,一个滑落的过程,就降落到地面上。

主持人:飞船下落之前,有一段时间,飞船的姿态是横过来飞的,然后到脱离轨道之前,它又是反过来飞的,就是头朝后来飞的。

嘉宾:飞船的前面是轨道舱,中间是返回舱,后面是推进舱,这样的话,在返回以前,我们进行第一次调姿,相当于飞船是横过来,转90度。

主持人:就是这样横着运行。

嘉宾:对,横着运行,把轨道舱分离出来,轨道舱又作为一个独立的卫星,在天上再继续工作,还按原来的轨道继续工作,而且我们后面飞行控制还是要继续进行。后面返回舱跟推进舱就继续飞行,到了一定的时间和位置以后,它根据地面的要求,再转一个90度,进行第二次调姿,尾部朝前。这样的话,再靠推进舱的发动机,制动发动机点火,整个把这个组合体的速度降下来,它们再一块儿飞行一段时间,到了这个高度,推进舱就分离掉了,然后它在返回大气的过程中烧毁了,只剩下返回舱返回地面。

飞船高速进入大气层舱内温度仅30℃

主持人:飞船进入大气层的过程中,它的速度可能会是多少呢?

嘉宾:最开始的速度,即第一宇宙速度是每秒七点几公里,后来逐渐降低。

主持人:这样大的一个速度,会引起飞船表层的剧烈摩擦和燃烧。然后这个表面温度可能会达到上千度,因此如果里面有航天员的话,可能会是什么样的感受呢?

嘉宾:咱们飞船的返回舱进行了防热设计,虽然返回过程中,返回舱的表面温度是高到上千摄氏度,但是因为它有一定的防热层,另外它里面还有防热的材料、隔热的材料,哪怕是舱壁上温度最高的时候,内壁的温度也是较低的,大约是30摄氏度左右,这样航天员在里面还是有一个比较舒适的温度。

主持人:这些航天员还要面临很严重的超重现象?可能他们承受的压力是自己体重的很多倍。

嘉宾:这叫返回的“过载”,也就是你刚才说的超重。过载不至于很大,不超过体重4倍,是在航天员的承受范围内的,因为一般的战斗机在做一些俯冲,以及各个紧急动作的时候,也是有很大的过载的。

主持人:飞船里面的设计,有哪些可以减轻这种超重的现象呢?

嘉宾:一个是根据轨道的设计,还有靠一些控制的设计。

 主持人:主要的控制就是通过那个升力控制,就是往上升的那个升力?

嘉宾:对。

主持人:那升力是怎么产生的呢?

嘉宾:升力一是靠返回舱的外形和它的姿态,另外主要是看利用空气了,后者与它的下落角度有关。空气的阻力是沿着运动的方向的,返回舱的外形就是按照部分升力体设计的,它就可以把这个阻力一个是化解成一个减速的方向的,另外是一个向上的方向的,这样的话,使它的轨道更平缓一些。

十几处应急着陆区专为特殊故障备用

主持人:与前三艘神舟号飞船不一样的是,这次神舟四号飞船,它的主着陆场是在内蒙古的中部,还有一个副着陆场是在酒泉附近。这个副着陆场在什么情况下,可能会用到呢?

嘉宾:我们主着陆场天气比较恶劣的时候,我们就可以提前给飞船发出指令,让它落到副着陆场。降落到哪个场地,是主着陆场还是副着陆场,在它制动那一时刻已经决定了。

主持人:除了主着陆场,还有副着陆场之外,还有一些海上、陆上的应急救生区,它们是做什么用的呢?

嘉宾:为了保证咱们航天员的安全,咱们还会制定一些预定的着陆区,这是经过咱们预先选定好的,就是对地面的情况进行综合的评估以后,证明这些着陆区是安全的,可以成为应急着陆区。这样的话,如果航天员在飞船上出现了一些特殊的故障,非常严重的故障,不得不马上返回的话,那就返回到这些预定的着陆区,因为着陆区比较多。

主持人:美国曾发射经的“水星”号飞船,在回收的过程中,它在全球有几十个预定的回收区,那么是不是这种预定的回收区越多,这个飞船回落就越安全?

嘉宾:当然是越多越好。不过由于飞船出事的概率是非常低的,如果设置了很多应急着陆区,就需要大量的人力、物力去维持这些应急着陆区,这样从经济上不划算,因为咱们设计上是可靠的。所以,我们认为目前咱们选择的着陆区已经足够了。

主持人:那中国有多少个这样的着陆区?

嘉宾:有十几个。

主持人:有没有可能,因为故障飞船落到所有这些着陆点和救生区以外的地方?

嘉宾:飞船本身出故障的概率就非常低,出现应急回收、落到这些预定外的地方的情况很少,概率很低,几乎是不可能的。我们的航天设计队伍,为了确保航天员的安全,在设计上也作了有效的可靠性设计,这个前期工作做得非常充分,我们想是不会出现这种情况的。

  返回舱若落到海上可如小船般平稳漂浮

主持人:飞船如果选择在海面着陆,它是否可以漂在海面上?

嘉宾:对,现在的飞船比如说在发射段,出大气层外救生的时候,是有可能落在海上的。我们在飞船飞行以前已经作了大量的试验验证,就是返回舱落到海上,漂浮是很正常的。另外我们的救援,就是返回舱上的信标这些都能正常工作,为地面上的救援打下一个很好的基础。

主持人:如果搜救人员一时还没办法找到返回舱,那么里面的宇航员能够活多久呢?

嘉宾:咱们在设计上能确保航天员安全的时间:返回舱在不开门的情况下,即在一个封闭的空间情况下,宇航员在里面能存活24小时。如果海上风浪比较小的话,航天员可以打开舱门,这样的话,返回舱就像小船一样,可以在海上漂着,也是很安全的;如果海浪太大,可以把舱门关起来,这样可以节省它里面的一些生保的消耗品,这样时间就比较长。

主持人:返回舱里,除了舱门,有没有其它的通气孔呢?

嘉宾:现在我们在设计上是有通气孔的,那叫通风装置,航天员可以根据海浪的情况打开或者关闭它。

 主持人:假如风浪不大的情况,返回舱在海面上可以平稳地漂浮,不会颠来倒去?

嘉宾:在返回舱的设计上,它在水里面是一个非常平稳的漂浮姿态。

主持人:如果这样的话,需要哪些部门的配合来搜救他们呢?

嘉宾:主要是靠地方政府、解放军部队,还有民兵。在发射之前,一般在它那个航程上,当地的政府都会得到通知的。

主持人:都靠人工去找吗?

 嘉宾:返回舱本身是会发出无线信号的,可以通过接收,知道它落在什么地方。

宇航员应急自救系统就是按一两个按钮的事

主持人:在紧急的情况下,飞船当中的宇航员能够自救吗?

嘉宾:比如说飞船上着火了,还有一些其它的故障,在发射前,就已经做好了预案,而且经过了大量的地面的验证。在天上万一出现故障,航天员是有所准备的,按照预定的故障预案进行处理,就是刚才说到的,比如说着火,搞一套着火的处理程序。

主持人:他可以随时地启动这个应急系统,随时返回地面吗?

嘉宾:按照一定的时间启动返回,不是随意想返回就返回。

主持人:在遇到紧急情况下,这些宇航员是有这种应急的自救系统的,有逃逸系统的,这个操作复杂吗?

嘉宾:航天员只要启动这个程序就可以了,说简单一点,就是按一两个按钮的事儿。

主持人:特别紧急的情况下,宇航员有的时候可能会需要在很短的时间内,有可能是几秒钟,要作出一个决定,而且这个决定直接关系到飞船和宇航员的安全。在这种紧急的情况下,他是不是可以作出理性的决定?

嘉宾:航天员参加飞行任务以前,一个是进行了非常系统的训练,包括生理上和心理上的训练都是很充分的,就是万一要有这种情况的话,航天员应该是保持理智的控制能力,作出正确的判断,按照正确的程序进行工作,我想这个是有把握的。

主持人:返回舱返回到地面之后,航天员从返回舱里面出来,他们可能会被送到什么地方,首先要进行体检吗?

嘉宾:现场作一些简单的检查就可以了,因为航天员的包括生理参数在内的各种参数,我们都是一直在监视的。所以落地以后,先做一些必要的、简单的检查,然后通过直升机把他送到呼和浩特,在那儿转机再回到北京,在北京进行全面的检查。

模拟人只能考核生理心理状况还靠训练解决

主持人:在神舟四号飞船上,有两个模拟人,它们的作用就是模拟真人跟随这个飞船,从发射到运行,到回落,那么回落到地面上之后,通过这个模拟人的状态,就能够判断出,如果是真人,他是不是还活着呢?

嘉宾:力学的环境是通过这个假人来考核的。

主持人:超重在模拟真人身上会有反应吗?

 嘉宾:主要是测它超重的量值,这样地面实际上就可以验证它对真人的影响。

主持人:这在模拟真人身上是有记录的?

嘉宾:对。通过咱们前面四次飞船的飞行的数据来分析,这些量值是在咱们预定的范围里面的,航天员上去是安全的,没问题的。

主持人:您刚才提到,这个模拟人更多的是在生理上对真人的一个模拟,但是它是没办法模拟真人的心理状态的。

嘉宾:对。

主持人:心理状态会不会对宇航员的安全造成影响呢?因为飞船上还没有人,现在有没有办法知道他们的心理状况?

嘉宾:对,这个问题主要是通过地面大量的训练来解决。

“神四”的安全性领先世界同类飞船

主持人:在神舟四号飞船上,有哪些技术是中国领先于世界的?

嘉宾:首先说有一个轨道舱,轨道舱在完成载人飞行任务以后,咱们要独立地作为一个卫星,在天上继续工作,可以执行一些对地观测,或者其他预定的任务,这个在国外是没有的。另外一方面,返回舱里面的空间和轨道舱里面的生活空间,比国外同类的飞船都要大一些,让航天员生活得更舒适。从系统上讲,可靠性设计方面咱们是处于领先地位的。

主持人:中国神舟飞船,它的可靠性是最安全的?

嘉宾:就是跟国外的同类飞船相比,咱们是更安全,更可靠的。(央视《新闻夜话》供稿供图)

消息来源:新华网







本文编辑:李迁

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