在专家们眼里,交会对接技术是实现航天飞机、太空平台和空间运输系统的装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨道上服务的先决条件。近期《人民政协报》“全国政协委员系列访谈”中,戚发轫对外界进一步具体解释说,建空间站,肯定要地面供给,比如航天员吃的、用的,还有“推进剂”,等等,长期工作需要下面送人、送货、接人,把实验与测试的结果拿回来,都需要采用交会对接的技术。“对接之后,应该是两个舱都密封,航天员要在里面过来过去……”

目前美、俄等国已掌握了整个交会对接技术,在空间站当中完全应用起来。“这项技术大部分都得靠自主创新来实现,虽然压力很大,但我们正全力以赴地进行攻关,已经初步建立了地面的实验室和仿真系统。”马兴瑞说。

不过,要想在太空当中实现两个航天器的对接的确并非易事。“这就相当于要用一根线去穿几百公里之外的一个针眼。”中国载人航天工程副总设计师宿双宁一语道破。而太空中的空间实验室和航天飞机都是高速运行的,时速达到28000公里以上(每秒差不多将近8公里),在对接过程中,如果计算不准,就可能发生飞船相撞事故。“就像是地面的两辆急速飞驰的跑车,要让它们的距离必须一直保持在1米左右。”焦维新教授说,在对接时,需要两个航天器的轴线在同一条直线上,并且相对速度要接近0,“这个难度显然是非常大的。”

“其难点至少有三。”马兴瑞说,“作为追踪飞行器,‘神舟’要跟‘天宫一号’进入到一个轨道平面上,然后追上去进行交会对接:第一,两个飞行器轨道的控制要相当精准;第二,追踪过程中须有很好的自控能力和对前面目标的距离控制;第三,特别近距离的时候,还要稳下来;最后交会对接这一刻,不仅是机械对接,还要把液、电、气通上,然后开舱门,宇航员才能进去……”

身披“盔甲”

“在我们中国载人飞船研制的初期,大家就注意到了‘空间碎片’的问题,也做了一些基础研究工作。”据戚发轫回忆,“神舟五号”发射时,美国国家航空航天局(NASA)在贺信中也提醒中国:空间碎片会影响载人飞船的安全性。尽管这种可能性概率非常小(几十万分之一),但却不是不可能--2月份俄罗斯和美国两颗通信卫星就撞上了。

事实上,中国把“空间安全”作为一个非常大的课题来做。“神舟五号”成功以后,甚至创刊出版了就叫《空间碎片研究》的杂志。

“碎片实际上有3个技术问题需要加以解决。”戚发轫介绍说,首先,能够预报,“碎片在天上怎么走的,这些要观察,我们已开始建立自己的一些大的测控,虽然想把天上的碎片都搞清楚很困难。”在预报之后,就要规避,如选择推迟发射,“我们掌握了天上的数据,这一套计算的软件并不困难,我们可以做得到。”而碎片太多,躲不过来,就要防护。“‘天宫一号’就有相应措施,如同穿上了盔甲一样,从外面撞也撞不坏。所以,说是一个难题,但是人总是会解决它的。”

战略“三部曲”

在1992年立项的时候,中国载人航天工程的战略规划已很明确--要分“三步走”:第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验;第二步,突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,发射一个空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;第三步,建造空间站。

“‘第一步’就是要建立一个大系统,用中国自己研制的火箭,把中国自己研制的飞船,载着自己培养的航天员飞上天,然后运行一段时间以后准确回到原来预定的地方,这件事情应该说通过‘神舟五号’、‘神舟六号’已经圆满和超额地完成了任务。”戚发轫说。

另据张建启副总指挥披露,“第一步”投入不到200亿元人民币,而它对科技、经济的拉动效益在10倍以上。

“第二步”过程当中的“天宫一号”是为“第三步”做技术准备的。依据有关专家的说法,它采用了两舱结构,一个舱用于航天员驻留期间在轨的工作和生活,于舱压、温湿度、气体成分等诸多方面保证航天员的生存条件;另一舱则提供动力与能源。其搭乘的载荷比“神舟”系列飞船大大提高。

专家们当然还要考虑应对各种紧急突发事件的发生,如氧气装置故障,解决方案之一,是要运用制氧的原料自己制氧。而厕所“不能用”也肯定同样是需要事先考虑解决的“大问题”。

据了解,到2015年前后,中国将再陆续发射“天宫二号”、“天宫三号”两个空间实验室。前者主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验;后者则主要完成验证再生生保关键技术试验、航天员中期在轨驻留、货运飞船在轨试验等,并开展部分空间科学和航天医学试验。而“天宫一号”将升级改造成货运飞船,具备交会对接和燃料补充功能,可以对空间站进行燃料补充。

“我们争取到2020年左右逐步建成有较大规模的、长期有人照料的空间站。”张建启表示,将随时都可以把人送上去,做大量科学实验,效率就非常高了。“它是一个基本性的空间站,有核心舱、实验舱、结点舱。”戚发韧介绍说。

结点舱相当于一个球形,有很多接口,“在上面可以对接好几个,可以如核心舱那么大,也可以比它小,就像插座一样,可以根据我们的需要,空间站是可以扩展的。”戚发韧介绍道。

核心舱起码要20吨重,“现在的运载火箭就送不上去了,必须研制出一个大的运载火箭。”戚发轫指出。据悉,目前中国火箭的最大运载能力只有10吨,不仅无法将体积更大、重量更重的空间实验室发射升空,而且也满足不了空间实验室在运行期间所需大量物资的运输要求。因此,在后续的发射中,将采用新一代大推力火箭“长征五号”。1970年4月24日,中国用自行研制的“长征一号”运载火箭首次成功地将人造卫星(“东方红一号”)送入太空。从此,“长征”火箭开始被越来越多的人所熟知。

“长征五号”火箭身高59.5米,有4个助推器,起飞重量643吨,起飞推力833.8吨。与中国现有的运载火箭相比,它的运载能力系数达到0.0146,目前世界排名第二,其近地轨道的运载能力可以提高到25吨,地球同步转移轨道的运载能力可以从现在的5.5吨提高到14吨,基本与国际上的顶级水平相当,可以满足在低轨道发射空间实验室的需要。也还将承担未来把中国航天员送上月球的重任。