2022年4月16日9时56分,神舟十三号载人飞船返回舱顺利降落在东风着陆场预定区域。至此,神舟十三号载人飞船圆满完成了使命,为中国载人航天再次写上浓墨重彩的一笔。
几十年来,中国航天人从未停止对宇宙的探索。从“东方红一号”成功发射,到嫦娥探月、天问问天、神舟逐梦……赴九天,问苍穹,跨越星辰大海,我们永远在路上。
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在内弱外患中挺起民族脊梁
时光回溯到1956年,在新中国一穷二白、百废待兴之时,一批热爱祖国的科学家,克服了重重险阻从海外回归祖国的怀抱;一批志存高远的青年人,满怀着忠心赤胆从全国各地加入到航天队伍。
他们白手起家、从头干起,一步步创建起中国的航天事业,从无到有,从小到大,由弱渐强,走完了其他国家需要几百年走完的发展道路。
早在1955年1月15日,毛泽东主持召开中共中央书记处扩大会议,就作出了研制核武器的战略决策。毛泽东说:“我们要不要搞原子弹啊,我的意见是中国也要搞,但是我们不先进攻别人。别人要欺负我们,进攻我们,我们要防御,我们要反击。因为我们一向的方针是积极防御的战略方针,不是消极防御的。”
▲ 1956年2月1日,毛泽东主席在中南海怀仁堂宴请参加政协会议的全体人员时与钱学森亲切交谈
1956年2月1日,毛泽东接见了冲破藩篱回到祖国的钱学森,亲自向他询问发展尖端科技的有关问题。同年10月17日,毛泽东主席批准了聂荣臻在《加强我国导弹研制工作的报告》中提出的发展导弹“以自力更生为主,力争外援和利用资本主义国家已有的科学成果”的方针,揭开了我国航天事业发展的序幕。
1956年10月8日,我国第一个导弹研制机构——国防部第五研究院成立,这一天被视作中国航天事业的起点。
▲ 国防部第五研究院旧址(原华北军区106疗养院)
1958年,我国把发射人造卫星列为重大任务,成立了代号“581”的工程组。1965年底,中央决定在1970年发射中国第一颗卫星——东方红一号,意味着中国人要凭借自己的力量,站上这个世界最前沿的科技阵地。
▲ 长征一号成功发射我国首颗人造卫星东方红一号
短短五年后的1970年4月24日,长征一号运载火箭将我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”送入太空,“东方红一号”用20.009兆赫的频率播出《东方红》乐曲,从此奏响了中国人探索宇宙奥秘的华美乐章。
20世纪70年代,当美国和苏联先后实现了载人航天,中国航天人也向着中华儿女千百年的飞天梦想奋起直追。
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在浩瀚宇宙中开辟中国飞天之路
1992年1月,中国载人航天工程开始实施,代号“921”。
1999年11月20日,在酒泉卫星发射中心新建成的载人航天发射场,“长征二号F”运载火箭托举着“神舟一号”飞船向着浩瀚太空启航。
2003年10月15日,我国成功发射“神舟五号”载人飞船,首位航天员杨利伟成功往返太空,成为世界上第三个掌握载人航天技术的国家。
随着进入太空能力的逐步提升,中国航天人将目光投向了更遥远的月球。中国的“探月工程”在2004年1月正式启动。
2007年10月24日,我国成功将首颗月球探测器“嫦娥一号”送入预定轨道,获取了中国第一幅全月球三维立体图像。
2008年9月,中国第三艘载人航天试验飞船神舟七号成功发射,三名航天员顺利升空,首次进行空间出舱活动,中国成为世界上第三个掌握空间出舱活动技术的国家。
2009年3月,嫦娥一号卫星在控制下成功撞击月球,中国探月一期工程圆满完成。
2010年10月,长征三号丙火箭将嫦娥二号探月卫星成功送入太空,中国探月工程又向前迈出重要一步。
2011年9月29日,我国首个目标飞行器天宫一号发射成功。40天后,神舟八号无人飞船进入太空,与天宫一号首次实现了空间交会对接。空间交会对接技术是后续建造空间站所必需的关键技术之一,也是世界上最前沿的技术之一。仅交会对接机构,全世界只有美俄两国能够独立研制生产,而中国成为了第三个掌握这一重要技术的国家。空间交会对接不仅关系到本身的技术条件,还关系到地面的精准测控、飞船的精确调姿等等。为了熟练掌握这些技术,天宫一号与神舟八号进行了多次交会对接试验。
2012年6月,神舟九号载人飞船与天宫一号首次进行载人交会对接,航天员首次入驻天宫一号。中国首飞女航天员刘洋在地面训练不到两年的情况下就经历了13天的太空飞行考验。
2013年6月11日,天宫一号再度与神舟十号载人飞船顺利对接,中国首位“太空教师”王亚平在天宫一号上开展了长达40多分钟的太空授课,与全国6000多万中小学生共同体验太空奇妙的物理现象,在广大青少年心中播下了科学和梦想的种子。
2013年12月2日,嫦娥三号发射成功,这是中国第一个月球软着陆的无人登月探测器,由月球软着陆探测器和月面巡视探测器(又称“玉兔号”月球车)组成。于12月14日成功软着陆于月球雨海西北部,15日完成着陆器巡视器分离,并陆续开展了“观天、看地、测月”的科学探测和其它预定任务。
2015年12月17日,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空,这也是我国首颗暗物质粒子探测卫星。
2016年8月16日中国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”。2017年6月、8月,“墨子号”卫星先后在国际上首次成功实现千公里级卫星和地面之间的量子纠缠分发、量子密钥分发和量子隐形传态。
2016年,我国首个空间实验室天宫二号和神舟十一号载人飞船相继发射成功,航天员景海鹏、陈冬在太空生活了33天,完成了一系列空间科学实验和技术试验,实现了航天员中期驻留的目标。
随后,我国首艘货运飞船天舟一号与天宫二号上演了浪漫的“太空之吻”,验证了货物运输和推进剂在轨补加。这些关键技术的突破,标志着中国建造空间站的时代已经来临。
2018年12月8日,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了中国月球探测的新旅程——嫦娥四号后续将经历地月转移、近月制动、环月飞行,最终实现人类首次月球背面软着陆,开展月球背面就位探测及巡视探测,并通过已在使命轨道运行的“鹊桥”中继星,实现月球背面与地球之间的中继通信。
2020年5月,长征五号B运载火箭首飞成功,拉开了我国空间站阶段飞行任务序幕。自今年春节开始,执行空间站建造阶段飞行任务的长征五号B、长征七号和长征二号F三型运载火箭及神舟载人飞船、天舟货运飞船,都紧锣密鼓地相继运抵至文昌航天发射场和酒泉卫星发射中心。
同年7月31日,北斗三号全球卫星导航系统正式建成开通。20年余年,从无到有,中国人有了自己的导航卫星。
2020年12月17日,嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆,中国首次月球采样返回任务取得圆满成功。此次任务,嫦娥五号在完成月面自动采样后,着上组合体实现了五星红旗展开;此次展开是中国在月球表面首次实现国旗的“独立展示”。
▲ 嫦娥五号着陆器和上升器组合体全景相机拍摄五星红旗在月面成功展开。国家航天局 供图
2021年10月14日18时51分,我国在太原卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭,成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”。该星将实现国际首次太阳Hα波段光谱成像的空间探测,填补太阳爆发源区高质量观测数据的空白。
▲ 太阳探测科学技术试验卫星模拟高清图,中国航天科技集团有限公司上海航天技术研究院供图
2021年4月29日,在海南文昌用长征五号B遥二运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道,中国空间站在轨组装建造全面展开。
2021年5月15日,天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。
2021年6月17日,中国在酒泉卫星发射中心用长征二号F遥十二火箭发射神舟十二号载人飞船,将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送上太空。
这是我国载人航天工程立项实施以来的第19次飞行任务,也是空间站阶段的首次载人飞行任务。
▲ 航天员汤洪波、聂海胜、刘伯明。图片来源 新华社
2021年10月16日,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,成功将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空。
这是我国载人航天工程立项实施以来的第21次飞行任务,也是空间站建造阶段的第2次载人飞行任务。
▲ 神舟十三号载人飞行任务航天员乘组出征仪式
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逐梦的脚步永不停步
2021年,从中国空间站天和核心舱成功发射到“天问一号”“祝融号”成功探测火星,从神舟十二号圆满完成任务到神舟十三号成功发射,一次次飞天逐梦,把一个个梦想变为现实,把不可能变成可能。
2021年,中国航天员在太空有了长期在轨运行的家。
多次出舱、太空授课……一年来,中国载人航天工程取得的成绩令人惊叹,太空中的中国速度、中国奇迹让人印象深刻。
2021年,千年天问,梦圆火星。
两千多年前,诗人屈原仰望苍穹发出“天问”。两千多年后,以屈原长诗命名的天问一号探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区,在火星上首次留下中国人的印迹,迈出了中国星际探测征程的重要一步。
二十多年前,中国申请加入研制国际空间站,被拒之门外。二十多年后,中国天和空间站核心舱发射升空,17个国家向中国申请入驻空间站。
发射、入轨、着陆,九天探梦一气呵成。追赶、并跑、领跑,五十年差距一载跨越。中国载人航天工程总设计师周建平说,空间站本就是人类文明共同的财富!
环宇问天,探月逐梦。五星红旗一次次闪耀太空,中国航天必将以永不停步的姿态逐梦天宇间!
延伸阅读:
中国科大教授解读“神十三”回家那些事
导读:“神十三”返回最大的看点是什么?空间天气研究对航天有哪些重要意义?日前,中国科大教授、博导,国家杰出青年基金获得者雷久侯对此进行了解读。
问:此次“神十三”返回最大的看点是什么?
答:神舟13号返回的最大看点之一是首次运用快速返回技术。以往的神舟飞船要想返回地球,先要在天上转上一天大约十几圈,这期间只有一次机会脱离原来的运行轨道,进入预定返回轨道,这种就叫定时、定点返回。但是神舟13号可以快速返回,且只需几圈、几个小时即可进入返回轨道,既缩短了航天员等待时间,也提高了返回舒适性,而且对我国空间站建成后常态化运营帮助非常大。
神舟13号的快速返回关键技术已经得到验证。神舟飞船返回过程要经历4个阶段:制动减速、大气层外自由滑行、再入大气层、回收着陆。俄罗斯联盟号飞船总体返回时间约为3~4小时,我国之前神舟飞船需要1天多。但如果从飞船与空间站脱离后的制动点火开始算,俄罗斯联盟号飞船需要大约56分钟着陆,而我国神舟飞船其实只需要约48分钟,比联盟号还能少7~8分钟。
问:空间天气研究对航天有哪些重要意义?
答:空间天气研究对低轨道卫星运行非常重要,比如空间站和神舟飞船,因为在这个高度虽然大气密度非常稀薄,但航天器运行非常快,8公里每秒左右,这样大气密度对低轨道卫星产生可观测到的阻力,也影响卫星寿命。
太阳爆发/地磁暴期间,高层大气会被加热。高层大气密度会迅速上升,导致低轨道上航天器的阻力增加,从而改变航天器的正常运行轨道,增大航天器定轨和轨道预测的误差。
影响载人空间站运行和航天员飞行安全的空间环境,包括高能带电粒子辐射环境和高层大气环境及流星体环境等。这些环境变化,主要受太阳活动和地磁活动制约。如产生太阳质子事件,引起高能辐射环境变化等。这些因素,不单对低轨道卫星,同时对高轨道卫星,比如同步卫星都会产生重要影响。因此,进行空间天气研究和预报是很有必要的。
问:在空间站开展实验有哪些优势?
答:空间站所处的轨道,相对于地面,有诸多优势:微重力、强辐射环境,以及极端温度、高真空等极端条件,相比无人探测器还具有航天员可以参与实验操作、实验设备可维护升级、实验样品可返回、在轨运行时间长等优势。而且,空间站处在特定的轨道高度,便于进行天文、地球观测和空间物理研究。
由于大气的吸收和气溶胶散射等影响,导致我们无法在地面对来自太阳系甚至宇宙中各种射线比如X射线、紫外线、红外线、气辉等,进行相关光学观测。同时,在空间站自上而下进行地球和空间观测也有明显优势,因为空间站在一定的轨道倾角下绕地球高速运动,而地球同时在进行自转,这样在空间站就可快速对地球进行大范围观测,这也是地面观测无法做到的。
问:在神舟系列任务中高校科研和科教所起到哪些作用?
答:在空间站进行太空授课不仅拉近了民众和航天的距离,更在广大青少年心中种下了“科技强国”的种子。作为一名高校教师,通过我国北斗、神舟、天问等系列航天任务开展教学,学习传承“两弹一星”精神,可以增强青年学子建设科技强国、航天强国以及进军“深地”、“深空”任务的责任和担当。
借助我国“北斗”的观测优势,我们科大团队创新地建立了中国中部区域GNSS北斗电离层短基线观测网。根据天宫、神舟等飞行器的观测,进行了高层大气密度卫星轨道影响的研究。这些研究成果都是我们课堂教学和科普非常好的素材,也诠释了国家战略的需求。
问:目前空间站有哪些相关技术系统?其成果如何助力未来的观测和研究?
答:目前天和核心舱已经搭载多个空间仪器,问天和梦天实验舱还会有空间科学相关的载荷。这些科学仪器将用于监测太阳活动,以及太阳的爆发活动引起地球磁场、电场、辐射、等离子体等的一系列连锁反应。
我们知道,太阳一打“喷嚏”,地球就会患上轻重不同的“感冒”。伴随太阳表面的爆发,一般地球会受到多轮攻击:电磁辐射增强(耀斑,8分钟左右达到地球)、高能粒子流(1小时左右到达地球)以及从太阳日冕抛射出的高速等离子体云。
上述过程会引起地球的电离层和高层大气的一系列变化。电离层因此变得坑洼不平、薄厚不一。全球卫星定位系统的信号会发生剧烈的抖动,严重时影响定位精度甚至导致完全失效。高层大气会被加热,高层大气密度会迅速上升,导致低轨道上航天器的阻力增加,从而改变航天器的正常运行轨道,增大航天器定轨和轨道预测的误差。高能粒子与地球的大气分子相互作用,产生大量的“次级辐射”,使得跨越南北极区飞行的乘客和机组成员经受数倍的辐射计量增强。
通过空间站以及其他卫星观测,提升我们对整个空间天气链条物理过程的认识,同时基于这些观测和理解,构建更高精度模型,反过来服务于空间站、低轨飞行器的轨道预报等,从而转化到实际应用之中。
问:对我国航天事业发展的见证和对未来的畅想?
答:我回国已经11年,深切感受和见证了我们国家航天和空间科学的蓬勃发展。
我国是一个空间大国,正处于向空间强国迈进的关键阶段。现已先后开展了北斗、载人航天、嫦娥工程、火星探测等计划,其中嫦娥四号实现了人类首次月球背面的着陆巡视探测,嫦娥五号在人类时隔44年后再一次采集月球样品并成功带回地球。2020年7月发射的“天问一号”通过一次任务实施火星的“绕、落、巡”探测。此外,除了空间站,国家同时积极论证无人/载人月球探测、小行星采样返回、火星采样返回、木星系探测、太阳系边际探测等重大航天任务。航天人正一步一个脚印,在浩瀚太空中不断刷新“中国高度”。随着中国航天事业的快速发展,中华民族探索太空的脚步会迈得更大、更远。
我国已经在空间科学的卫星观测方面取得长足进步,并逐步改变过去长期依赖国外卫星观测资料开展研究的现状。我们需要清醒认识到,基础研究方面离国际领跑水平还有比较大的差距,还有相当长的路要走。青年科学家希望在高层大气密度反演、建模,以及导航定位方向贡献自己的力量。
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