中国的太空探测

文/新 心

从万户飞天到“长征系列”

6月1日，中国“长征三号甲”运载火箭成功将“鑫诺三号”通信卫星送入太空。这是30年前长征一号火箭成功发射中国的第一颗人造卫星“东方红一号”以来，长征系列运载火箭第100次发射。中国继美国、俄罗斯和欧洲后第四个实现了航天发射过百次。

很多人都知道中国是火箭和风筝的故乡，却并不知道最早进行飞天尝试的也是中国人。万户生活在14世纪末的中国，当时中国的火箭技术正处在迅速发展的时期。他在一把座椅背后绑上47支当时最大的火箭。手持两把大风筝，让人把自己绑在座椅上并同时点燃47支火箭，试图利用火箭的推理和风筝的升力进入太空。尽管飞行以失败告终，万户被公认为世界上第一个试图利用火箭升空飞行的人。美国火箭学家赫伯特·S·基姆（Herbert. S. Zim）在他的《火箭与喷射》（Rockets and Jets）中第一次将万户飞天的故事介绍给世界读者。美国科学家将月球背面东海附近的一座环形山叫做万户环形山。

公元前1世纪左右，中国人发明了黑火药，即硝石、雄黄混合剂火药。9世纪，中国人已经能够用黑色火药制造烟火，这是古代黑色火药火箭诞生的前奏。10世纪时，作为兵器的、具有反作用推进因素的火箭已经见于史料的记载。在万户生活的明代（1368～1644）的一本有关军事的书籍《武备志》上，记载了几十种火箭的名称和制作发射方法。13世纪，中国的火箭经印度、阿拉伯传入欧美。

“火箭是上天的梯子，载人太空计划的成功首先取决于火箭技术的进步。”中国载人航天工程运载火箭系统原总指挥黄春平院士说。中国的运载火箭的发展是和中国“导弹之父”钱学森联系在一起的。1955年，导弹专家钱学森冲破美国当局的阻挠，回到祖国。自1956年开始，在钱学森主持下，中国展开现代火箭的研制工作。1970年4月24日“长征1号”运载火箭诞生，首次发射“东方红1号”卫星成功。

50年来，经过几代航天人的不懈努力，中国的“长征”系列运载火箭经历了从常规推进到低温推进，从串联到串联加捆绑，从一箭单星到一箭多星，从近地轨道、太阳同步轨道到地球同步转移轨道，形成了长征火箭系列型谱，具备了发射低、中、高不同轨道、不同类型卫星的能力。 中国正在按照“无毒无污染、低成本、高可靠、适应性强、安全性好”和“通用化、系列化、组合化”的思想，研制新一代运载火箭，其近地轨道运载能力将达到25吨，地球同步转移轨道运载能力将达到14吨，该火箭起飞能力将达到1000多吨。

进入新世纪以来，“长征”系列运载火箭中最抢眼、最为大众熟知的莫过于发射载人飞船的“神箭长二F”火箭，这一系统火箭采用了55项新技术，攻克若干世界性难题。目前，最受关注的运载火箭是承担“嫦娥一号”发射任务的“长征三号甲”运载火箭。和承载“神七”发射任务的“长征二号F”型火箭。栾恩杰院士透露，“目前还处于质量的调试过程中。”

中国将在未来7至8年内研制出用于发射空间站的新一代大型运载火箭--“长征五号”运载火箭。“‘长征五号’将使中国长征系列运载火箭的运载能力从9吨提高到25吨，是技术上的一次巨大进步。虽然中国与美俄火箭技术仍存15年差距，但通过努力，中国完全可以用少于15年的时间赶上美俄。”黄春平院士说。

1985年3月至9月，在日本举办的一个世界科技博览会上，观众们惊讶地发现，中国竟然有了运载火箭和通信卫星。这是中国航天第一次将自己的成就向世界展示。就在同一年，中国政府宣布“长征”系列运载火箭开始承揽国际商业发射服务。

1988年11月1日，中国长城工业总公司在洛杉矶同美国休斯公司签订了用“长征二号”捆绑式火箭发射澳大利亚卫星公司两颗通信卫星（澳普图斯B星）的合同，这是中国与澳大利亚签署的第一个商业卫星发射合同，也是中国航天的第一份国际商业发射服务合同。此后，中国先后为巴基斯坦、澳大利亚、瑞典、美国、菲律宾、巴西等国家及中国用户成功进行了24次国际商业发射，将30颗国外卫星送入预定轨道。

人造卫星和载人航天

1958年5月17日，毛泽东主席发出号召：“我们也要搞人造卫星。”1970年4月24日，随着西北戈壁滩的一声巨响，“东方红一号”徐徐升空……15分钟后，国家广播事业局报告，由“东方红一号”卫星播送《东方红》乐曲已经收到，声音清晰宏亮。中国成为世界上第五个能自行研制，发射人造卫星的国家。

当时为了让中国的第一颗人造卫星上天后能看得见听得见、研制科技人员们费尽心思。研制人员史日耀在国外资料严重匮乏的情况下，从雨伞的结构中获得启发，研制出卫星“观察球”让“东方红一号”在太空中闪闪发光。为了让卫星听得见，当时中国科学院的助理研究员刘承熙，跑遍北京的乐器店，决定用电子音乐把当时北京车站报时的钟声和铝板琴声合而为一，奏出中国味浓郁的《东方红》。

接下来，中国人创造了一个又一个奇迹。1975年，中国成功回收第一颗返回式卫星，成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。1981年，“实践二号”第3颗空间物理探测卫星由一枚“风暴一号”运载火箭发射成功，进入各自轨道，中国成为第四个掌握一箭多星发射技术的国家……中国目前已经研制并发射了15种类型、50多颗人造地球卫星。

资深卫星专家闵桂荣院士称，中国研制的卫星费用低、质量好、水平高，其在世界上排位处于前三至五名。他说，按分类排名，中国的火箭发射名列世界第四，返回式卫星、导航卫星居世界第三位，气象卫星、资源卫星居世界第四位，通信卫星名列世界第五。

据《2006年的中国航天》白皮书：在过去五年，中国自主研制并发射22颗不同类型的人造地球卫星。已初步形成六个卫星系列--返回式遥感卫星系列、“东方红”通信广播卫星系列、“风云”气象卫星系列、“实践”科学探测与技术试验卫星系列、“资源”地球资源卫星系列和“北斗”导航定位卫星系列。此外，海洋卫星系列即将形成。各种应用卫星初步投入业务运行，其中“风云一号”和“风云二号”气象卫星已被世界气象组织列入国际业务气象卫星系列。 2005年，“神舟六号”的成功飞行，标志着中国已经全面掌握载人航空航天的核心技术，确立了其在世界高科技领域应有的地位。美国《基督教科学箴言报》评价，“神舟六号”载人宇宙飞船成功返回地面，再次确立了中国在世界航空航天俱乐部中的地位。中国目前已经成为唯一一个能将人类送上太空轨道的第三世界国家。

据著名科普作家叶永烈透露，上世纪70年代中国曾两度打算发射载人飞船，但最终因种种原因而“搁浅”。直到1986年，载人航天技术的预先研究工作才被列为重点发展项目。6年后，中国做出发展载人航天工程的决策。1999年11月20日至21日，中国成功发射并回收第一艘“神舟”号无人试验飞船，之后又成功发射三艘“神舟”号无人试验飞船。2003年10月15日至16日，发射并回收“神舟五号”载人飞船，首次取得载人航天飞行的成功，突破了载人航天基本技术，成为世界上第三个独立开展载人航天的国家。2005年10月12日至17日，“神舟六号”载人飞船实现“两人五天”的载人航天飞行，首次进行有人参与的空间试验活动，在载人航天领域取得又一个重大成就。

中国自主研发的神舟飞船，突破了再入升力控制、防热、舱段间分离等13项载人飞船的关键技术，总体性能达到国外目前正在使用的第三代载人飞船水平，并在很多地方具有自己的优势。

载人航天工程飞船系统总指挥尚志认为：虽然中国载人航天工程起步较晚，但却一步迈过美苏的40年发展历程，实现了跨越式的发展。第一次载人飞行，前苏联加加林只绕地球飞行一圈，而杨利伟却飞行了一天。国外载人飞船是从搭载小动物开始试验航天员环境控制与生命保障系统的，中国则采用了先进的现代装置--模拟人，模拟“航天员”所消耗的氧气与二氧化碳，通过先进的地面医监台测试“航天员”的生理信号变化。因为利用了信息技术的最新成果，神舟飞船智能化程度较高、性能更先进。

神舟飞船是人类目前绕地飞船中最大的，仅返回舱就比俄罗斯的“联盟ＴＭＡ”大30％。神舟飞船是世界上惟一真正实现人货合运的载人飞船。飞船轨道舱在航天员返回后可以留轨工作半年，开展各种科学试验。神舟飞船由于设计合理，使得一船能够多用，节省了巨额的发射费用。飞船每发射一次所需经费达20亿元。

按照计划，2008年“神舟七号”飞船将发射升空。神舟飞船总设计师戚发轫院士透露，“届时将搭载3个航天员升空，并将进行走出太空舱的太空漫步活动。”“‘神七’的升空不仅意味着航天员将首次走出航天舱，它还有一个终极目的，那就是和‘神九’一起实现两个飞行器的交汇对接，从而建立一个适度规模的空间站，进行科学实验，并以此为基地对地球进行观测。”

链接：中国运载火箭的发展

探空火箭：在中国运载火箭的发展初期，探空火箭的研制占有重要的地位。从1958年开始，中国陆续研制出包括生物、气象、地球物理、空间科学试验等多种类型的探空火箭。

(1)“长征一号”(LM-1)系列运载火箭：1970年4月24日，中国使用“长征一号”(LM-1)运载火箭发射了第一颗人造卫星“东方红一号”。“长征一号”是在两级中远程导弹上再加一个第三级固体火箭所组成，火箭全长29.86m，起飞总重81.57t，起飞推力为1040kN。

(2)“长征二号”(LM-2)系列运载火箭：“长征二号”(LM-2)运载火箭是从洲际导弹的基础上发展而来的，并于1975年发射了1t多重的近地轨道返回式卫星，成功地回收了返回舱。此后，又陆续衍生出“长征二号丙”(LM-2C)、“长征二号丙”改进型(LM-2C/SD)和发射极轨卫星的“长征二号丁”(LM-2D)运载火箭。“长征二号”系列主要用于发射各类近地轨道卫星，LM-2C/SD曾以一箭三星方式发射了12颗美国的铱星移动通信卫星。1986年初美国的挑战者号航天飞机爆炸后，停止用航天飞机发射一般商业卫星。中国仅用了18个月就研制成功“长征二号E”(又称长二捆，LM-E)运载火箭，可以发射原来准备用美国航天飞机发射的商用卫星。它的近地轨道运载能力高达9.2t。“长征二号E”于1990年试射成功，从1992年到1995年曾发射多颗外国卫星。为满足发射“神舟”号飞船的要求，中国又研制“长征二号F”(LM-F)运载火箭，专门用来发射神舟号载人飞船。

(3)“长征三号”(LM-3)系列运载火箭：1984年研制成功。火箭全长43.25米，一、二级直径3.35米，三级直径2.25米，起飞重量202吨，起飞推力280吨，其同步转移轨道的运载能力为1.4吨。至1993年底，成功发射6颗实用通信卫星“长征三号”火箭的发射成功，标志中国运载火箭跨入世界先进行列。

(4)“长征四号”(LM-4)系列运载火箭：目前投入使用的是“长征四号乙”运载火箭是长征火箭家族中用于发射各种太阳同步轨道和极轨道应用卫星的主要运载工具。火箭全长41.9米，一、二级直径3.35米，三级直径2.9米，起飞重量249吨，起飞推力300吨，其地球同步转移轨道的运载能力为1.25吨，太阳同步轨道运载能力为1.65吨 。

链接：中国的航天发射中心

酒泉卫星发射中心：是中国建立最早、试验最多的火箭发射基地，被誉为中国航天第一城。它位于中国西北边陲戈壁沙漠腹地。1958年开始兴建，现已成为中国发射近地轨道卫星的摇篮。

西昌卫星发射中心：是中国1970年开始建设的第二座航天城。它坐落在四川省凉山自治州，与酒泉发射中心南北呼应，具有得天独厚的发射地理条件，是发射地球静止轨道卫星的理想之地。因发射成功“长征三号”运载火箭和“澳星”等国际卫星而声名大振。

太原卫星发射中心：坐落在山西省太原东北的塞上高原，发射阵地群山环抱，地势高峻，有独特的地理条件，适宜发射太阳同步轨道卫星，能满足多射向，多轨道，远射程的卫星发射需要。由于1988年长征4号运载火箭首飞成功，而初露锋芒。

海南卫星发射基地：正在建设之中，预计在2010年前投入使用。坐落在海南省文昌，占地20平方公里，包括航天发射港、太空主题公园、火箭组装厂以及指挥中心等一系列项目。航天城主要是为了服务于新一代运载火箭“长征五号”的发射。与酒泉、西昌、太原三个内陆发射基地，受到铁路运输条件的限制，火箭直径不能超过3.35米不同，海南发射基地可用海运这种不受体积限制的方式。中国酒泉、西昌、太原三个内陆发射基地地处低纬度的海南还可增强火箭有效发射能力，广袤的南海也可成为火箭残骸安全的坠落区。

链接：中国的人造地球卫星

--返回式遥感卫星系列、“风云”气象卫星系列、“实践”科学探测与技术试验卫星系列、“资源”地球资源卫星系列和“北斗”导航定位卫星系列。此外，海洋卫星系列即将形成。各种应用卫星初步投入业务运行，其中“风云一号”和“风云二号”气象卫星已被世界气象组织列入国际业务气象卫星系列。

1）返回式遥感卫星，是我国最早并且发射最多的对地观测卫星，截至1999年，共发射17颗返回式卫星，成功回收了16颗。这些卫星对我国国防、国土普查、地图测绘、空间科学实验等都发挥了重要作用。1988年开始搭载种子进行航天育种试验和地面推广工作，目前已取得明显的经济效益。

2）东方红通信卫星和卫星通信系统：到目前为止，中国先后成功发射了6颗通信卫星，对国民经济和国防事业发挥了巨大的作用。卫星电视广播已成为人民日常生活的必需品；在远程教育方面，我国目前有5000多个卫星电视教育台，接受远程教育的人数有2000万。1984年我国成功发射了第一颗静止轨道试验通信卫星──“东方红二号”。

3）风云气象卫星系列。中国是世界上第三个同时拥有极轨道和静止轨道两个系列气象卫星的国家。

4)实践号科学实验卫星系统：用于科学探测和技术试验的卫星，主要利用在实际太空环境下考验卫星技术中的新方案原理、新技术和新仪器设备，以便为后续的实用卫星做技术储备。1971年3月3日成功发射“实践一号”卫星。

5）中国与巴西合作研制的“资源一号”(ZY-1)卫星是一颗在太阳同步轨道(极轨)上运行的卫星，也是我国第一颗数据传输型卫星，它的成功运行，使我国拥有了自主的遥感卫星数据源。

6）北斗导航导航定位卫星系统：2000年中国发射了两颗同步定点导航卫星，组成了区域性卫星导航系统，这是中国自主初步建立的第一代卫星导航系统。

链接：参与国际组织

与此同时，中国航天开始陆续进入国际航天组织，参与国际航天事务的讨论和决策。

1980年，与世界航天界至少隔绝了31年的中国在同一年来先后被接纳为国际宇航联享有投票权的国家会员和联合国和平利用外层空间委员会会员资格。1996年，中国宇航学会承办了有世界各地3000多名航天界的高官、专家、学者参加的第47届国际宇航联合会大会。目前，国际宇航科学院的中国院士已达48位。2003年，在第54届国际宇航联大会上，中国航天的空气动力学专家庄逢甘当选为新一届主席团成员；并将“奖励在空间科学、空间技术和空间医学等方面国际合作项目中做出杰出贡献”的爱伦·艾米尔奖颁给了时任中国宇航学会理事长刘纪原。2004年，中国空间技术研究院院长袁家军当选为国际宇航联合会副主席。目前，中国宇航学会正在积极争取2009年第60届国际宇航联大会的主办权。

链接：中国载人飞行倒计时

1992年，中国开始载人航天飞船工程，但这一工程的进展一直不为公众所知。

1998年，时任中国航天工业总公司副总经理王礼恒宣布：中国将力争在本世纪末下世纪初突破载人航天技术。

1999年11月20日至21日，成功发射并回收了“神舟”号试验飞船，“神舟”号试验飞船在太空共遨游21小时11分钟。中国载人航天飞船工程进入加速阶段。 2001年1月10日至16日，成功发射并回收“神舟二号”试验飞船。

2002年3月25日，在酒泉卫星发射中心载人航天发射场发射了第三艘无人试验飞船“神舟三号”。“神舟三号”在太空飞行7天，环绕地球108圈。有关专家表示，“神舟三号”的成功试验表明中国已经完全具备载人飞天能力。

2002年12月30日，“神舟四号”无人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空并成功进入预定轨道。这已是中国载人航天工程第四次飞行试验。

2003年10月15日，“神舟五号”在甘肃酒泉升上天空，在太空飞行21小时，实现中国首次载人飞行。

2005年10月12日至17日，“神舟六号”载人飞船实现“两人五天”的载人航天飞行，首次进行有人参与的空间试验活动，在载人航天领域取得又一个重大成就。