從“神七”說開去

顧逸東院士
“神七”任務中,中科院除承擔伴飛衛(wèi)星和固體潤滑材料試驗等應用試驗任務外,還通過協(xié)作配套,承擔了為飛船、火箭、發(fā)射場、環(huán)控和生命保障系統(tǒng)配套的重要部件和特種技術設備的研制工作。此外,載人航天發(fā)射場、著陸場和遠洋測量船可見/紅外跟蹤測量設備等也是中科院研制的。
在接受記者采訪時,中國科學院院士、載人航天工程空間應用系統(tǒng)總設計師顧逸東說:“‘神七’任務的成功,無疑是推動空間科學研究、開展創(chuàng)新性應用技術研究的又一次重要機遇?!?
酒泉初現(xiàn)曙光
顧逸東說,中科院與我國航天科技事業(yè)的關系源遠流長,歷史可以回溯到20世紀50年代。1956年2月,時任中科院力學研究所所長的錢學森向中央提出《建立我國國防航空工業(yè)的意見》。1956年3月14日,中央軍委會議決定按照錢學森的建議,由他組建我國第一個火箭、導彈研究機構。1956年10月8日,國防部五院宣告成立,新中國導彈、航天事業(yè)也由此掀開了嶄新的一頁。1958年,時任中科院地球物理研究所所長的趙九章向中央提交了一份報告,正式建議開展我國衛(wèi)星工程的研究工作。經(jīng)批準,中國科學院由錢學森、趙九章等負責擬訂發(fā)展人造衛(wèi)星的規(guī)劃草案,代號為“581”任務,在中科院成立了“581”組,這是我國第一個衛(wèi)星總體規(guī)劃設計機構。1958年4月,在距北京幾千里之外的西北大漠開始興建我國第一個運載火箭發(fā)射場—酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心。
1961年6月3日,中國科學院召開“星際航行座談會”。1963年,中國科學院成立星際航行委員會,研究制訂星際航行長遠規(guī)劃。1965年,中國科學院成立“651”設計部,恢復我國第一顆人造衛(wèi)星的設計研制工作,我國第一顆人造地球衛(wèi)星的前期設計工作就是由中國科學院負責的。
1965年,中國發(fā)射的幾次生物探空火箭成為我國載人航天的前奏。1966年,中國科學院在北京京西賓館召開衛(wèi)星系列論證規(guī)劃會議,由“651”設計院主持,這是中國組織召開的規(guī)模最大的一次關于衛(wèi)星的會議,并且提到載人航天問題。同年3月底至4月初,在國防科委主持下,在京西賓館又召開了一次秘密會議,制定“曙光”號載人飛船規(guī)劃。但是,由于“文革”的到來,國家政治形勢發(fā)生變化,中國載人航天事業(yè)也暫時告一段落。

顧逸東院士在工作
“三步走”戰(zhàn)略
20世紀80年代中期,王大珩等四位科學家向中央寫信建議制訂高技術發(fā)展計劃,經(jīng)批準成為著名的“863”計劃,航天科技被列為計劃中的高技術領域之一,稱為“863-2”。參與論證的專家經(jīng)過大量深入的研究,建議把發(fā)展載人航天作為國家目標。
1992年9月21日,中共中央政治局正式批準載人航天工程立項,并規(guī)劃了“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略,代號“921”。
顧逸東介紹說:“開展空間科學和應用的工作是921工程的一個重要方面,也反映了我國發(fā)展載人航天事業(yè)的重要目標。中科院作為我國在自然科學和高技術方面的國立科研機構,在空間科學和空間應用方面學科布局較全,有較好的基礎,是國內(nèi)最集中的科技力量。在這種情況下,國家作了統(tǒng)一部署,決定由中科院牽頭負責‘921工程’應用系統(tǒng)的工作?!?BR>
“神七”之后的四大新使命
1992年載人航天工程立項后,為擔負起載人航天工程應用系統(tǒng)的重大使命,中國科學院作了重要的安排和部署,一方面成立了中科院空間科學應用總體部,一方面根據(jù)航天工程的要求,結(jié)合中科院的實際情況,建立了以工程任務為主線的垂直領導體系。
“這是以中科院作為總體單位、發(fā)揮中科院有關各所和其他部門的科技力量,以期很好地完成這樣重要的專項工程任務而在體制方面進行的探索?!鳖櫼輺|說。
在載人航天工程的第一階段,應用系統(tǒng)的主要任務是開展空間對地觀測及應用、空間科學研究及技術實驗,院內(nèi)外40多個研究單位、1000多名科技和管理人員參與。
“工程開展十多年來,中國科學院在載人航天工程應用系統(tǒng)中作出了應有的貢獻,對發(fā)展我國空間科學和應用技術是一個有力的推動?!蓖瑫r,顧逸東表示,以神舟七號飛船任務為起點,我國載人航天事業(yè)進入了一個新的階段。
顧逸東認為,在新的歷史階段,中科院在我國航天科技領域所能發(fā)揮的作用主要體現(xiàn)在四個方面。
(一)空間科學研究
中科院應大力推動空間科學研究??臻g科學涉及的領域非常寬,包括空間生命科學、微重力科學、空間天文、空間物理、空間地球科學、月球和行星科學等。
顧逸東說:“每個領域都有非常豐富的內(nèi)涵。”比如,空間天文主要是在高空和大氣外對天體進行觀測,研究宇宙和天體的物理規(guī)律;空間物理主要是研究太空中的物理現(xiàn)象,其中比較主要的是太陽和日地空間物理的規(guī)律和現(xiàn)象;空間微重力科學主要是應用空間飛行器產(chǎn)生的微重力環(huán)境,研究在微重力情況下的物理規(guī)律、化學規(guī)律和流體物理的規(guī)律,其中包括流體科學,也包括材料科學、空間基礎物理;生命科學一方面研究空間條件下(如微重力環(huán)境、空間輻射環(huán)境)的生命現(xiàn)象,一方面研究地外生命,揭示生命起源、發(fā)展和生命現(xiàn)象的本質(zhì);而空間地球科學,研究地球作為太陽的一顆行星、作為人類的搖籃的發(fā)展變化,對于人類社會可持續(xù)發(fā)展的科學意義和實際意義是巨大的。
顧逸東說,人類進入空間、研究空間科學的這幾十年,所得到的成果遠遠超過以往幾千年的成果。人類對宇宙的起源和演化、天體演化和天體上的極端物理現(xiàn)象,對地球整體行為和變化、對我們所處的太陽系空間的物理圖像等等都有了革命性的新認識,包括不少獲得諾貝爾獎的成果也是從研究空間科學中得到的??臻g科學已成為現(xiàn)代科學研究中獲得新知識、得到新發(fā)現(xiàn)、研究新規(guī)律的無窮無盡的源泉。
“我國在空間科學領域與國際水平和發(fā)展態(tài)勢有明顯差距?!鳖櫼輺|認為,載人航天工程第一階段開展的空間科學研究,是國內(nèi)第一個比較系統(tǒng)的、學科領域較寬的空間科學計劃,取得了顯著成績;但與國外比,規(guī)模和投入差距仍很大。
顧逸東認為,近年來,中科院已開展和提出了一批重大和具有顯著創(chuàng)新性的空間科學項目,形勢很好,機遇難得,應當抓緊實施。我國應當在空間科學領域有所作為,獲得具有重大科學意義的突破,進入世界先進行列,并將其作為建設創(chuàng)新型國家的重要內(nèi)容;中科院應當成為我國發(fā)展空間科學、實現(xiàn)重大突破的核心力量,將其作為知識創(chuàng)新工程的重點領域。當然,這完全不排除發(fā)揮高等院校和其他方面的科技力量,發(fā)揮全國科技界的力量。

空間科學與應用總體部為我國載人航天事業(yè)作出了突出貢獻,
圖為顧逸東總設計師(右)和趙光恒(左)副總設計師
(二)空間應用高科技
中科院應繼續(xù)推動空間應用高技術的發(fā)展?!爸锌圃阂呀?jīng)成為我國空間應用領域的重要生力軍,今后應當也能夠發(fā)揮更大的作用?!鳖櫼輺|說。
空間應用包括通訊、導航、對地觀測等眾多領域,其中,對地觀測和遙感應用涉及陸地、海洋、大氣、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、礦產(chǎn),污染和排放監(jiān)測、土地利用、城市規(guī)劃以及減災防災等,與我國在快速發(fā)展中遇到的資源環(huán)境等迫切需要解決的重大問題密切相關。
目前,中科院在我國空間應用領域發(fā)揮了重要作用,承擔了我國氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、環(huán)境和減災衛(wèi)星等多種應用衛(wèi)星的主要或部分有效載荷的研制,不斷推動新的空間應用技術的發(fā)展。中科院在可見光、紅外、微波、紫外、亞毫米波和太赫茲、合成孔徑雷達、光譜儀等各種對地觀測有效載荷,高精度原子頻標,導航系統(tǒng)技術等許多高科技方面都有很強的實力。
顧逸東認為,中科院在這方面的優(yōu)勢是基礎性研究和高技術發(fā)展的結(jié)合,需要特別注重保持和發(fā)展自己的特長,同時提高工程化和專業(yè)化水平。此外,還需要大力發(fā)展新一代空間應用技術,如量子碼分配(QCD)和量子調(diào)控技術、激光通訊和太赫茲通訊技術、新概念的空間信息獲取技術等。
(三)航天關鍵核心技術
中科院需要繼續(xù)重視航天領域關鍵核心技術的開發(fā),為航天工程進行重要部件、原器件配套和高新技術的研發(fā)。對此,顧逸東如數(shù)家珍,還向記者出示了手頭的一份詳細“清單”。
顧逸東介紹說,“神七”任務中,中科院除承擔伴飛衛(wèi)星和固體潤滑材料試驗等應用試驗任務外,還通過協(xié)作配套,承擔了為飛船、火箭、發(fā)射場、環(huán)控和生命保障系統(tǒng)配套的重要部件和特種技術設備的研制工作。
這些重要部件和特種技術設備包括:長征二F火箭的遙測系統(tǒng)攝像裝置、神舟七號飛船用于監(jiān)測航天員出艙活動場景的艙外攝像機、出艙活動照明燈、飛船返回艙的耐高溫舷窗玻璃和防燒蝕產(chǎn)物涂層、供航天員生命保障使用的高壓氣瓶、冷凝干燥組件、艙外服毛坯、透氣不透水材料等。此外,載人航天發(fā)射場、著陸場和遠洋測量船可見/紅外跟蹤測量設備等也是中科院研制的。
顧逸東強調(diào),關鍵是進一步了解需求,作好規(guī)劃布局,保持和發(fā)展特色。實際上,配套工作是十分重要的,是硬骨頭,不少是關鍵核心技術。我國航天事業(yè)要達到更高水平,提高基礎技術能力和水平是關鍵之一,中科院作為國立研究機構應當承擔起這份責任。但目前在這方面投入不足,政策支持不夠,需要加強。
(四)高空科學氣球系統(tǒng)
要進一步加強中科院高空科學氣球系統(tǒng),大力開展多學科領域的空間科學探測和技術試驗。
問及高空氣球與空間科學與應用的關系,顧逸東回憶了他和同事們從上世紀70年代末起創(chuàng)建、發(fā)展中科院高空氣球系統(tǒng)的情況。
據(jù)顧逸東介紹,高空氣球飛行高度能達到30~45千米,基本突破了地球大氣的屏障,載重數(shù)百公斤到幾噸,科學用途十分廣泛,既能進行大氣物理、地球環(huán)境、空間物理方面的科學探測,又可廣泛用于空間天文、宇宙射線研究、遙感試驗、空間有效載荷試驗、微重力科學實驗、生命科學與遺傳學實驗等。各大國的空間機構都擁有高空氣球系統(tǒng),與其空間研究計劃有機配合,每年進行多次氣球科學探測活動,獲得了大量有價值的科學成果?,F(xiàn)在,美國、日本等在南極開辟了氣球長時間飛行,效益和成果更加突出了。
顧逸東認為,現(xiàn)在有不少年輕人只重視理論和仿真,不重視動手和實驗,這種傾向應當糾正,發(fā)展高空氣球一定能夠為活躍、發(fā)展我國空間科學,并提高我國空間科學和應用的水平作出實際貢獻。他希望這類基礎性的設施和能力能夠得到進一步的重視和支持。
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