神舟一号,是中华人民共和国载人航天计划中发射的第一艘无人试验飞船,是中国载人航天工程发射的第一艘无人试验飞船。
神舟一号于1999年11月20日凌晨6点在酒泉航天发射场发射升空,飞船在太空中飞行21个小时后,于北京时间1999年11月21日凌晨3点41分顺利降落在
内蒙古自治区中部地区的着陆场。
神舟一号是中国实施载人航天工程的首次飞行试验,标志着中国在载人航天飞行技术上有了重大突破,是中国航天史上的重要里程碑。同时,标志着我国成为继
苏联和
美国之后世界上第三个掌握了航天基础技术的国家。
发展历程
1992年9月21日,中央决定中国载人航天工程正式启动,工程代号“921”。作为中国空间科学实验的重大战略工程之一,中国载人航天工程最终确定了“三步走”的发展战略,第一步叫
载人飞船阶段,第二步叫空间实验室阶段,第三步就建立自己的
空间站。
第一步载人飞船工程由七大系统组成,即航天员系统、飞船应用系统、载人飞船系统、
运载火箭系统、发射场系统、测控通信系统、着陆场系统。
1995年12月,决定在北京指挥所的基础上,组建
北京航天飞行控制中心。其主要任务是完成运载火箭和飞船的测控、遥测参数接收、飞船电视图像接收和航天员通话,并对轨道舱留轨运行进行测控管理。在原有
卫星测控通信网的基础上,增加建设符合国际标准体制的、可进行国际联网的S波段统一测控通信设备,形成新的陆海基载人航天测控网。
1998年5月,离我国首次飞船发射仅有1年5个月,北京航天飞行控制大楼终于竣工。
截止1999年11月20日,在中国第一次进行飞船试验之前,北京飞控中心连一次真实的航天任务也没有执行过。因此,从1998年12月开始,飞控中心应用飞船模拟仿真系统进行训练,代替了真实的任务。就是用这种办法检验设备,检验9个站、四艘船的配合,检验从发射到航天员安全返回的全过程。更是检验许多连一次真正的任务都没有执行过年轻
科技人员。
系统组成
飞船系统
试验飞船由推进舱、返回舱和轨道舱组成。轨道舱是航天员生活和工作的地方。返回舱是飞船的指挥控制中心,航天员乘坐其上天和返回地面。推进舱也称动力舱,为飞船在轨飞行和返回时提供能源和动力。参加试验任务的有结构与机构、热控、电源、制导导航与控制、数据管理、推进、测控通信、回收着陆、环控生保等九个分系统。
飞船三舱总长8米,圆柱段直径2.5米,锥段最大直径2.8米,总质量为7755
千克,返回舱采用普通圆伞和着陆缓冲
发动机陆地软着陆,主伞面积1200平方米,着陆速度不大于3.5米/秒。
火箭系统
发射神舟一号飞船的“
长征二号系列运载火箭F”
运载火箭,是中国为载人航天工程而研制的新型捆绑式大推力运载火箭。“长征二号F”火箭是在“长征二号E”火箭基础上研制的以发射
载人飞船为主要目的的运载火箭。“长征二号F”的主要构型为芯级捆绑四个助推器,芯一级、二级直径3.35米,整流罩最大直径3.8米,逃逸塔最大直径为2米,全箭总长58.343米。采用常规
推进剂,燃烧剂为
偏二甲肼,
氧化剂为
四氧化二氮。火箭加注后质量约480吨。起飞推力600吨。
“长征二号F”火箭对箭体结构、动力装置系统、控制系统、遥测系统等进一步提高可靠性,还增加了逃逸救生和故障检测处理分系统等,以提高载人航天的安全性。
发射场系统
是此次任务中一大技术亮点,发射场在
酒泉卫星发射中心建设,主要由技术区、发射区、试验指挥区等组成。采用“在总装厂房垂直总装、垂直测试、箭船组合体在活动发射平台上垂直整体运输”及在测发楼对发射工位上的火箭进行远距离(1.5千米)测试发控的全新发射模式。
测控通信系统
载人航天测控网是以S波段统一测控系统(采用国际标准体制)为主的陆海基测控网,可国际联网。参加任务的有3个中心、11个
地面站和4艘
远望号测量船。各中心、测控站(船)通过通信网有机结合、协调工作,共同完成对火箭和飞船的测控任务。中国新建符合国际标准体制的陆海基
北京航天测控技术有限公司网,也首次投入使用。
火箭上升段的测控任务由东风、
兴县、
渭南市和
青岛站完成,东风指控中心指挥。运行段的测控任务由东风、渭南、青岛、
厦门市、喀什、
卡拉奇、
和田县、
南非HBK及4艘
测量船完成,返回段由远三、HBK、和田、东风副场站、主着陆场站完成,均由北京航天指控中心统一指挥,西安卫星测控中心作计算备份。
着陆场系统
主着陆场位于中国内蒙中部
二连浩特市以南阿木古朗草原,负责在飞船返回时的跟踪、搜索和回收。参加搜索回收的设备有直升机和特种车辆。
航天员和飞船应用系统
航天员系统和飞船应用系统部分装船产品参加本次任务开机工作,另一部分装船产品不开机工作,但也将经受真实的空间环境和力学环境的考验。
飞行过程
发射阶段
1999年11月20日北京时间凌晨6时30分3.5秒,“长征二号F”运载火箭载着神舟一号试验飞船在中国
酒泉卫星发射中心发射。发射
方位角为103.293。
火箭起飞后飞行111秒逃逸塔分离,123秒四个助推器分离,155秒一二级分离,197秒整流罩分离,454秒二级关机,569秒二级游机关机,572.5秒船箭分离后,飞船在
青岛市西南部海洋上空入轨。
发射段“长征二号F”运载火箭各级飞行正常,地面测控正确,北京中心入轨十分钟后的计算结果表明,飞船准确进入预定轨道:
轨道倾角为42.564度、近地点高度200.04千米、远地点348.715千米,轨道周期5391.437秒。
运行阶段
神舟一号入轨后,北京中心对飞船工况进行了监视,遥测数据表明,飞船建立轨道飞行姿态正确,
太阳电池帆板展开正常并准确捕获太阳,飞船工作正常。
运行段飞行第3圈时,北京中心计算并通过喀什站向飞船注入了试喷控制参数。飞行第5圈经过
太平洋远二
测量船上空时,飞船
发动机试喷成功。北京中心根据试喷后的外测数据进行了控后
轨道改进及返回参数和控制量计算。
神舟一号控制分系统根据发射段、试喷过程及前10圈对陀螺工程遥测参数的监视,确认陀螺工作正常。
神舟一号第13圈在经过
渭南市、
青岛市上空时,两
地面站进行返回控制数据注入没有成功。北京中心根据实际情况,马上通知在
大西洋的远三测量船,准备14圈飞船进入其测控区时进行数据注入。远三
测量船及时捕获飞船并注入成功。
返回阶段
神舟一号在轨运行至第14圈,于1999年11月21日凌晨2点53分在南大西洋远三测量船上空准时进行第一次调姿,轨道舱与返回舱-推进舱联合体分离;然后进行第二次调姿并点火制动成功,准确进入
返回轨道,在
巴基斯坦南部
卡拉奇站上空140千米高度返回舱与推进舱分离,再入大气层。
1999年11月21日3点20分左右,直升机目视发现目标,地面电扫雷达于3点24分发现目标。
在返回舱降至10~8千米高度时,降落伞打开,离地约1.2
米时缓冲火箭点火,返回舱于3点41分正常软着陆。地面搜索车辆在4点20分找到返回舱。实际落点距理论落点偏差12千米。
任务执行
神舟一号搭载物
(1)
中华人民共和国国旗、香港特别行政区区旗、澳门特别行政区区旗、
奥运会会旗等。
香港特别行政区区旗当年1999年12月31日夜的香港迎千禧盛典上交予香港特别行政区。搭载的五星红旗于2000年1月1日在
天安门广场升起。而在“
澳门回归”中,航天人也送上了一份特殊的礼物——由神舟一号飞船搭载的澳门特别行政区区旗。1999年12月20日,在澳门回归庆祝大会上,国务院副总理钱其琛郑重地将这面旗帜交到时任澳门特别行政区行政长官何厚手中。
(2)各种邮票及纪念封。
(3)农作物种子,包括各10克左右的
青椒、
甜瓜、番茄、西瓜、
豇豆、
青萝卜等品种以及甘草、
菘蓝等中药材,此外,还搭载了有利于
心血管疾病药物开发的Monascus
生物活性菌株。
(4)神舟一号飞船座舱内放置有一个高170厘米左右、身着
航天服的男性模拟人。这个模拟人是一个感应器,用于收集返回舱在太空中的温度、湿度、
氧气等各种试验数据。
创新技术
飞船制导控制系统
神舟飞船一号中国载人航天工程首飞任务圆满成功,作为
载人飞船系统乃至整个载人航天工程中最复杂、最关键、研制难度最高的分系统之一,飞船GNC系统通过了飞行实践的检验。
远距离测试发射
神舟一号发射首次采用了在技术厂房对飞船、火箭联合体垂直总装与测试,整体垂直运输至发射场,进行远距离测试发射控制的新模式。
陆海基航天测控网
本次发射,中国在原有的航天测控网基础上新建的符合国际标准体制的陆海基航天测控网,首次投入使用。飞船在轨运行期间,地面测控系统和分布于公海的4艘远望攠号测量船对其进行了跟踪与测控,成功进行了一系列科学试验。
所获荣誉
2000年11月,神舟一号试验飞船及其相关技术荣获中华人民共和国国防科技工业委员会颁发的两项“国防科学技术
一等奖”。
意义
神舟飞船一号成功发射与回收后,中共中央、国务院、中央军委致电表示祝贺。我国载人航天工程从1992年开始实施。飞行试验获得圆满成功,使我国发展载人航天事业迈出了重要一步。
神舟一号飞行试验成功验证了飞船关键技术和系统设计的正确性, 考核了飞船系统的舱段分离技术、调姿制动技术、升力控制技术、防热技术和回收着陆技术等五大关键技术的可靠性,是中国航天史上又一次“零”的突破。
神舟飞船一号是中国载人航天工程的首次飞行,标志着我国载人航天技术获得了重大突破,为实施载人航天工程后续任务奠定了重要基础。