前進(jìn)中的中國航天

兆　然

2002年11月4日，兩年一度的中國航展在珠海拉開帷幕。一萬多平方米的展位分別以航空航天展品迎接前來參觀的人們。筆者走進(jìn)航天展館，親眼目睹了各展臺陳列的國產(chǎn)飛船、火箭、衛(wèi)星等實物和模型。這些標(biāo)志著我國航天領(lǐng)域輝煌成就的展示，形成了一個又一個引人入勝的教育、觀賞亮點。

看點一："神舟"號飛船

走進(jìn)航天科技展區(qū)，首先映入眼簾的是"神舟"飛船。它被放置在展區(qū)最為顯著的位置，寄托著中國人民遨游太空夢想的實現(xiàn)。

"神舟"號飛船起點高，是直接采用儀器艙、返回艙和服務(wù)艙的三艙段衛(wèi)星式飛船。1999年11月20日6時30分，第一艘無人試驗飛船"神舟"一號在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心新建成的發(fā)射場升空。11月21日3時41分，歷經(jīng)21小時太空飛行后，飛船返回艙降落在內(nèi)蒙古中部地區(qū)，拉開了我國載人航天歷史的序幕。2001年1月20日1時0分，"神舟"二號飛船從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，589秒后成功進(jìn)入預(yù)定軌道，7天后返回地面。2002年3月25日22時15分，"神舟"三號無人飛船從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。4月1日16時51分，飛船返回艙在內(nèi)蒙古中部地區(qū)成功著陸。"神舟"二、三號飛船都是按載人要求全系統(tǒng)配置的正樣飛船，雖然沒有載人，其技術(shù)狀態(tài)與載人飛船基本一致，尤其是"神舟三號"飛船的發(fā)射和回收成功，對全面提高載人航天器的可靠性和安全性具有重要意義，為把航天員送上太空奠定了堅實的基礎(chǔ)。"神舟"號飛船具有綜合應(yīng)用能力強，智能化程度高的特色。為了使航天員在真空條件下能夠正常生活和工作，航天科技人員攻克了環(huán)境控制、生命保障等難題以及增強飛船可靠性的新技術(shù)：比如飛船返回艙進(jìn)入大氣層所承受的攝氏上千度高溫氣流沖刷的材料和結(jié)構(gòu)技術(shù)；使飛船準(zhǔn)確降臨在預(yù)定區(qū)域的先進(jìn)控制技術(shù)；防止返回艙過載過大而影響航天員健康甚至危害生命的回收技術(shù)等目前在國際宇航界公認(rèn)的技術(shù)難題。在這次航展上，媒體最有興趣的問題是：我國航天員何時飛上太空。航天科技集團公司負(fù)責(zé)人宣布，我國今年還要發(fā)射"神舟"四號無人飛船，經(jīng)過幾次成功的無人飛船實驗，這一目標(biāo)的實現(xiàn)不會太久。

在"神舟"飛船展臺的身后，就是"神舟一號"飛船的返回艙，這是飛船唯一返回地面的部分，也是飛船的指揮、控制中心和宇航員的居所，1999年11月21日返回地面。在11月24日的開艙儀式上，從其頂部的艙口取出了經(jīng)歷過太空飛行的中華人民共和國國旗和澳門區(qū)旗。當(dāng)時其艙體呈暗色，顯現(xiàn)出穿過大氣層所經(jīng)歷的高溫氣流沖刷等惡劣環(huán)境的洗禮。如今，經(jīng)技術(shù)人員的全面呵護(hù)，在配有特殊燈光的照射下，特制全封閉玻璃大展柜里的返回艙顯得干凈利落。這是該返回艙第一次與中外觀眾見面，也是本屆航展的一大亮點。

看點二：長征火箭

在火箭展區(qū)，長征系列運載火箭模型一字排開，顯示出強大的陣容。這其中有主要用于低地球軌道發(fā)射的長征一號，長征二號、2C、2D、2E、2F，用于太陽同步軌道等中間軌道發(fā)射的長征2C/FD、長征4A、4B，用于地球同步轉(zhuǎn)移軌道等高軌道發(fā)射的長征3號、3A、3B、3C。對應(yīng)這三種典型軌道的運載能力為低地球軌道0.2～8噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道1.5～5噸。從中國共產(chǎn)黨15大以來，長征系列運載火箭進(jìn)行了21次飛行，將27顆衛(wèi)星和3艘"神舟"飛船成功地送入了太空，保持100%的發(fā)射成功率。長征系列運載火箭是我國獨立研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的品牌產(chǎn)品，不僅可以覆蓋高中低不同軌道、不同重量航天器的發(fā)射能力，而且以技術(shù)含量高，經(jīng)濟性好等特點而著稱。長征系列運載火箭在入軌精度，有效載荷系數(shù)和適應(yīng)能力等方面已經(jīng)躋身國際先進(jìn)水平。

長征火箭中的明星是長征2F火箭，1：10長征2F火箭模型矗立在長征火箭展臺的中間位置。這種捆綁式大型液體運載火箭，是"神舟"號飛船的運載器，在我國現(xiàn)有的運載火箭中，它的起飛重量最大、箭體最長、系統(tǒng)最復(fù)雜、可靠性最高。為了確保航天員的安全，科技人員攻克了一系列技術(shù)難題，開創(chuàng)了我國火箭史上多個第一，首先研制了故障檢測系統(tǒng)，全冗余的控制系統(tǒng)，首次實現(xiàn)了垂直總裝、垂直測試和垂直轉(zhuǎn)運。

發(fā)動機是火箭的"心臟"，它的優(yōu)劣是火箭先進(jìn)水平的主要標(biāo)志。在火箭展區(qū)，筆者見到了用在長征3A、3B火箭第三級的YF-75液氫液氧火箭發(fā)動機(簡稱氫氧發(fā)動機)。因為展出的是實物，所以顯得格外醒目。氫氧發(fā)動機是火箭發(fā)動機的佼佼者，最大的優(yōu)點是比沖特別高，真空比沖可高達(dá)450秒，而一般常規(guī)推進(jìn)劑比沖也只有300秒，相差懸殊。此外，液氧本身及其燃燒的產(chǎn)物(水蒸氣)是干凈無毒的，對環(huán)境沒有污染。在環(huán)境意識日益增長的今天，這一優(yōu)勢非常重要。作為高能發(fā)動機，它非常適合作火箭的上面級發(fā)動機，如果助推級不變，發(fā)射衛(wèi)星的重量可以增加2倍以上，效果十分明顯，而其研制難度卻很大，而且是具備高軌道發(fā)射能力的門檻。我國在攻克了氫氧發(fā)動機技術(shù)后，首先把它用在長征3號火箭上，1984年發(fā)射成功，從此我國進(jìn)入高軌道發(fā)射能力的先進(jìn)行列。

YF-75氫氧發(fā)動機1986年3月開始研制，自1994年以來已經(jīng)成功飛行了10次。其推力為8噸，比推力438秒，最大直徑為3100毫米，重615公斤，發(fā)動機可作±4°的擺動，液氫泵轉(zhuǎn)速40000轉(zhuǎn)/分鐘，液氧泵轉(zhuǎn)速18800轉(zhuǎn)/分鐘。

為了與2000年以后的衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)同步，滿足未來國內(nèi)外市場對火箭的需求，擴大國際商業(yè)發(fā)射服務(wù)市場的份額，我國已經(jīng)開展預(yù)先研究新一代運載火箭。新一代運載火箭將采用無毒無污染的120噸級推力的液氧煤油火箭發(fā)動機和50噸級推力的氫氧發(fā)動機。以這兩種發(fā)動機組成5米、3.35米、2.25米三個結(jié)構(gòu)模塊，通過這三個基本模塊的不同組合，形成一個系列化的新運載火箭。比如說，5米直徑的芯級和上面級，捆綁兩個3.35米直徑和兩個2.25米直徑的助推器，組成兩級半火箭；再比如，3.35米直徑模塊組成一、二、三級，再捆綁4個2.25米直徑的助推器，形成三級半火箭。這就是"一個系列、兩種發(fā)動機、三個模塊"的發(fā)展思路。新一代運載火箭的運載能力低軌道1.5～25噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道1.5～14噸，有很寬的覆蓋范圍，能夠滿足我國未來空間實驗室、空間站和大型靜止衛(wèi)星的發(fā)射要求。新一代火箭還充分繼承現(xiàn)有長征火箭的技術(shù)，并采用液氫、液氧和煤油無毒無污染的推進(jìn)劑，成本低、可靠性高，實現(xiàn)了"通用性化、系列化、組合化"的三化設(shè)計。今年以來，美國相繼推出了"德爾它"4和"大力神"5火箭。這兩種按"漸進(jìn)一次性運載器計劃"產(chǎn)生的新火箭，采用模塊化芯級設(shè)計，通過水平組裝方式和高度自動化的起豎設(shè)備等措施，比現(xiàn)有航天運載系統(tǒng)的發(fā)射費用降低了25%，能滿足不同載荷的發(fā)射需要。因此，我國新一代運載火箭的研制會進(jìn)一步縮小與先進(jìn)國家的差距，繼續(xù)在世界航天領(lǐng)域占領(lǐng)靠前的一席之地。

看點三：應(yīng)用衛(wèi)星

看過火箭展區(qū)，筆者來到衛(wèi)星展區(qū)，中等通信容量的東方紅三號通信衛(wèi)星、中巴合作研制的"資源"一號衛(wèi)星、返回式衛(wèi)星、"實踐"五號、"海洋"一號以及在研的雙星計劃衛(wèi)星和環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星等一大批代表我國衛(wèi)星水平的衛(wèi)星一一展現(xiàn)在眼前。近幾年，國產(chǎn)衛(wèi)星的品種增多，數(shù)量增加，其中資源衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星等相繼發(fā)射成功，開辟了應(yīng)用衛(wèi)星的新領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮了重要作用。衛(wèi)星的高可靠、長壽命有了質(zhì)的飛躍。到目前為止，我國已經(jīng)形成了對地觀測遙感衛(wèi)星、通信廣播衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星四個系列，對地觀測衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星也開始向系列化方向發(fā)展。在航展新聞發(fā)布會上，航天科技集團公司宣布，我國已立項研制新一代大型靜止軌道衛(wèi)星公用平臺。所謂衛(wèi)星公用平臺包括結(jié)構(gòu)、電源、姿控、推進(jìn)、測控等多系統(tǒng)，以保證有效載荷，如通信衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器等通信設(shè)備、遙感衛(wèi)星的相機等遙感設(shè)備的有效工作。我國立項研制的新一代大型靜止軌道衛(wèi)星公用平臺達(dá)到了當(dāng)今國際同類通信衛(wèi)星的水平，與美國波音公司、法國阿爾卡特公司等衛(wèi)星平臺相當(dāng)。它的研制成功，可以為大容量通信廣播衛(wèi)星、直播衛(wèi)星和移動通信衛(wèi)星奠定基礎(chǔ)，還將為我國衛(wèi)星通信事業(yè)的商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展開辟廣闊前景。據(jù)悉，"鑫諾"二號衛(wèi)星已經(jīng)成為該平臺的首顆衛(wèi)星，預(yù)計在2005年發(fā)射；今年1月，"鑫諾"二號衛(wèi)星的訂座協(xié)議已經(jīng)簽署。"十五"期間，我國要實現(xiàn)新一代大容量通信衛(wèi)星整星出口零的突破。

看點四：小火箭、小衛(wèi)星

走進(jìn)航天科工集團展區(qū)，"開拓者"小型運載火箭和航天清華一號微小型衛(wèi)星吸引了筆者。"開拓者"就像它的名字一樣，是我國第一枚全固體運載火箭。在三號展館，平放著長征2E運載火箭，它長近50米、重約400多噸的"身軀"如同一條巨龍，占據(jù)了展館長度的一半，而眼前這枚長不過13.6米，最大直徑1.4米，起飛重量19.30噸的"開拓者一號"火箭是那樣靈巧。這種專門用來發(fā)射小型衛(wèi)星的全固體運載火箭，在上個世紀(jì)90年代再度興起，它有自己的獨到之處。首先，它的推進(jìn)劑預(yù)先裝在燃燒室內(nèi)，在發(fā)射前不用像液體火箭那樣加注推進(jìn)劑，因此發(fā)射準(zhǔn)備時間短，可實施快速發(fā)射；其次，發(fā)射場的設(shè)施可大為簡化，便于機動運輸和發(fā)射，再就是成本低、高可靠和易維護(hù)，發(fā)射方式呈多樣化，既可以地面固定發(fā)射，也可以從發(fā)射車上發(fā)射或機載空中發(fā)射。"開拓者"火箭把原本火箭發(fā)射這一復(fù)雜的系統(tǒng)工程，往往需要漫長的準(zhǔn)備時間變得簡單快捷了，只需12小時就能把衛(wèi)星送上天。航天科工集團的一位官員這樣稱贊他們的產(chǎn)品："如果某個地方出現(xiàn)水災(zāi)或火災(zāi)，想打一顆衛(wèi)星上天進(jìn)行監(jiān)測，或者轉(zhuǎn)播一場球賽，需要臨時發(fā)射一顆小的通信衛(wèi)星，‘開拓者一號‘12小時就能把你的想法實現(xiàn)。"技術(shù)人員在展區(qū)現(xiàn)場通過計算機演示了"開拓者"一號火箭的模擬發(fā)射：裝載火箭的發(fā)射車行駛到預(yù)定發(fā)射位置，火箭起豎、點火，火箭升空，一、二、三級分離后，星箭分離，衛(wèi)星入軌，整個過程簡潔明了。"開拓者一號"這位我國運載火箭家族的新成員，于今年9月進(jìn)行了首次試驗，它將成為長征火箭的重要補充。

與"開拓者一號"同臺展出的還有它的未來發(fā)展型"開拓者"二號和"開拓者"二號甲。"開拓者"二號仍由4級組成，長度加長至26.65米，直徑加大到1.7米，起飛重量增至65噸，近地軌道運載能力相應(yīng)提高到300公斤，預(yù)計2005年發(fā)射。"開拓者"二號甲捆綁了直徑1.4米的助推火箭，級數(shù)為4級，長度減小到21.957米，起飛重量達(dá)到75噸，太陽同步軌道運載能力為400公斤，預(yù)計"十五"末期發(fā)射。

現(xiàn)代小衛(wèi)星是在上個世紀(jì)90年代開始出現(xiàn)。通常按重量把1000公斤以下的衛(wèi)星稱為小衛(wèi)星，其中微小衛(wèi)星為100～10公斤。小衛(wèi)星的顯著特點是，由于采用了高新技術(shù)，功能密度比高，也就是每公斤重量能獲取最大功能；如電源系統(tǒng)的功能密度比是發(fā)電功率/公斤，計算機是運算速度/公斤，而有效載荷的功能密度比如通信衛(wèi)星是以通信容量和路數(shù)表示。近年來，我國的小衛(wèi)星得到長足進(jìn)展。由模塊化設(shè)計的CAST968小衛(wèi)星平臺研制的"實踐"五號、"海洋"一號小衛(wèi)星已交代使用。航天清華一號是微小型衛(wèi)星的代表，由航天科工集團和清華大學(xué)聯(lián)合研制，并采用了國際合作的方式。該衛(wèi)星1998年10月開始研制，12個月完成飛行星的研制，2000年6月8日發(fā)射升空后進(jìn)入700公里太陽同步軌道，已在軌運行2年多，工作狀態(tài)一直良好。航天清華一號質(zhì)量輕、體積小(0.07立方米)、研制周期短(約一年)成本低、功能密度高，體現(xiàn)了微型航天器技術(shù)"更快、更好、更省"的發(fā)展趨勢。衛(wèi)星呈長方體，外形尺寸330毫米×330毫米×640毫米。衛(wèi)星上部是有效載荷，中部為11個功能模塊組合，下部是星箭分離機構(gòu)和重力梯度桿，星體周圍固定著太陽能電池，其地面分辯率46米，可用于1：25萬比例尺的遙感調(diào)查。2年來，該衛(wèi)星作為我國第一顆微小型遙感衛(wèi)星，在國土資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)勘探等方面發(fā)揮了積極作用。

看點五：導(dǎo)彈武器

導(dǎo)彈武器是航天科工集團公司的另一大類拳頭產(chǎn)品。他們?yōu)閲姨峁┝舜罅坎煌愋汀⑿阅芟冗M(jìn)的導(dǎo)彈武器，在國慶50周年閱兵式上的9支導(dǎo)彈方陣中有6支導(dǎo)彈方陣來自航天科工集團公司。他們研制的導(dǎo)彈武器還多次參加大規(guī)模軍事演習(xí)，有力地配合了國家政治、外交斗爭的需要，極大地提高了我國的國防實力和部隊裝備水平以及我國的國際地位和國際影響力。

來到航天科工集團公司導(dǎo)彈武器系統(tǒng)展區(qū)，首先看到的是一組戰(zhàn)術(shù)反艦導(dǎo)彈，個頭最大的C301超音速岸對艦導(dǎo)彈，采用對稱鴨翼布局，尖尖的頭部有一對小的水平鴨翼，尾部有一對大的垂直尾翼及差動舵，4枚固體火箭助推器圍繞在彈體尾部。它們將導(dǎo)彈加速至超音速；隨后，導(dǎo)彈兩側(cè)的液體沖壓發(fā)動機點火，將導(dǎo)彈速度提高到M2；在飛行末段，導(dǎo)彈頭部的末制導(dǎo)雷達(dá)自主尋的，攻擊目標(biāo)。該導(dǎo)彈長9.85米，彈徑760毫米，重4.9噸，射程30～130公里，專門攻擊驅(qū)逐艦以上的大型艦艇。與C301超音速反艦導(dǎo)彈同臺擺放的是個頭小得多的C802多用途亞音速反艦導(dǎo)彈。因為小巧，它可以從多種發(fā)射平臺上發(fā)射，因此有岸基型、艦載型和機載型之分。岸基型導(dǎo)彈的發(fā)射陣地包括一輛雷達(dá)指揮車、一輛電源車和4輛發(fā)射車，每輛發(fā)射車裝3枚導(dǎo)彈。技術(shù)陣地由先進(jìn)的自動測試設(shè)備和多種專用拖車組成。岸基型C802導(dǎo)彈系統(tǒng)機動性好、攻擊能力強、火力強(每分鐘發(fā)射的導(dǎo)彈數(shù)量多)、可在160°區(qū)域內(nèi)殺傷多個目標(biāo)，抗干擾。艦載型C802導(dǎo)彈裝備快艇、護(hù)衛(wèi)艦和驅(qū)逐艦，可以單射或按2、4、6、8枚導(dǎo)彈連射。機載型C-802被稱為C802K，配置攻擊機和武裝直升機。C802導(dǎo)彈尖卵形頭部是尋的雷達(dá)，彈體中間的彈翼和尾部控制翼可折疊，固體助推火箭串聯(lián)在導(dǎo)彈尾部，減少了導(dǎo)彈的外廓尺寸。導(dǎo)彈長6.392米，直徑0.36米，重715公斤，射程15～120公里，飛行速度M0.8～0.9，巡航高度20米、30米，末段攻擊飛行高度5米、7米。

走過反艦導(dǎo)彈展臺就是各種防空導(dǎo)彈展區(qū)，這里有KS-1A防空導(dǎo)彈系統(tǒng)，一輛雷達(dá)指揮車的兩邊是兩輛發(fā)射車，每輛發(fā)射車有2枚KS-1A導(dǎo)彈，它直觀地告訴人們其作戰(zhàn)單元的組成。防空導(dǎo)彈展區(qū)內(nèi)更多展示的是QW系列便攜式防空導(dǎo)彈，有擺放的QW-1、-1M、-2、-3導(dǎo)彈和發(fā)射筒，有單兵發(fā)射QW-1M導(dǎo)彈的模型，還有QW導(dǎo)彈與火炮組成的防空系統(tǒng)，充分展示了QW導(dǎo)彈不斷進(jìn)取，一彈多用的特點。下面介紹這個系列的導(dǎo)彈。QW-1是一種單兵便攜式肩射防空導(dǎo)彈，能有效攔截來自不同方向、低空和超低空飛行的高速噴氣式飛機和武裝直升機。它保持了這種便攜式導(dǎo)彈的主要特征，如高靈活性和機動性、便于操作、反應(yīng)時間短。QW-1殺傷高度15～4000米，有效射程500～5000米，導(dǎo)彈長(含發(fā)射筒)1.526米，武器系統(tǒng)重16.9公斤，反應(yīng)時間10秒，被動式紅外制導(dǎo)。QW-1A是第二代便攜式肩射導(dǎo)彈系統(tǒng)，增加了計算機系統(tǒng)，可以將雷達(dá)探測目標(biāo)的信息經(jīng)變換傳送給射手，代替了射手的目視搜索。該系統(tǒng)不僅解決了導(dǎo)彈的全天候使用問題，還為射手提供了早期預(yù)警和搜索目標(biāo)信息。QW-1A導(dǎo)彈系統(tǒng)使裝備QW-1導(dǎo)彈的部隊有了全天候作戰(zhàn)能力，自動預(yù)先計算出殺傷目標(biāo)的信息，提高導(dǎo)彈殺傷效率。QW-1M具備了抗紅外干擾能力，殺傷飛行速度低于300米/秒的低空和超低空目標(biāo)，裝備步兵團和裝甲車。其殺傷高度15～4000米，有效射程500～5000米，導(dǎo)彈系統(tǒng)總重18公斤。QW-2是新一代肩射防空導(dǎo)彈，主要用于殺傷低空和超低空飛行的戰(zhàn)斗機、攻擊機和武裝直升機，保衛(wèi)軍事基地、政治和工業(yè)中心及其它重要設(shè)施。該導(dǎo)彈采用了新的先進(jìn)探測、制導(dǎo)控制技術(shù)和動力裝置，因此加長了探測距離，擴大了防御范圍。其特點是全方位攻擊、抗強干擾、制導(dǎo)精度高、一人即可完成攻擊任務(wù)。武器系統(tǒng)重18公斤。導(dǎo)彈重11.32公斤，長590毫米，直徑72毫米，戰(zhàn)斗部重1.42公斤，主要技術(shù)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)：殺傷高度10～3500米，有效射程500～6000米，被動式紅外制導(dǎo)，反應(yīng)時間≤5秒，飛行速度600米/秒，配置2臺固體火箭發(fā)動機。QW-3是新型激光制導(dǎo)導(dǎo)彈系統(tǒng)，由激光測距儀發(fā)射的激光波束制導(dǎo)，在超音速飛行狀態(tài)能有效攔截來襲導(dǎo)彈。其特點是小尺寸、輕重量、易組裝、全方位攻擊、抗強干擾。導(dǎo)彈長2100毫米，重23公斤，飛行速度750米/秒，殺傷高度4～5000米，有效射程800～8000米，殺傷效率≥85%，戰(zhàn)斗部殺傷半徑3米。

歷時四天的航展雖然結(jié)束了，但是它所展現(xiàn)給觀眾的成就是令人鼓舞和難忘的。它帶給從事航空航天科研技術(shù)人們的思考也是深遠(yuǎn)的，因為中國躋身世界航空航天先進(jìn)領(lǐng)域仍然任重而道遠(yuǎn)。

責(zé)任編輯：欣然■