升空飛行是人類最古老、最美好的愿望之一。千百年來(lái),中國(guó)及其他國(guó)家和地區(qū)流傳這許許多多的關(guān)于飛行的故事和傳說(shuō)。由于技術(shù)的限制,古代人類只能用幻想來(lái)表達(dá)自己對(duì)飛行探索的熱愛(ài),但大約在宋元年間,中國(guó)便出現(xiàn)了最早的火藥火箭。明清時(shí)期,中國(guó)的火箭技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展和運(yùn)用,明代時(shí)期,甚至有一個(gè)名為萬(wàn)戶的人,想利用綁著火箭的椅子使自己飛天,雖然失敗了,但這卻是人類一定意義上的第一次對(duì)航天的嘗試,并且鑒于他的勇氣,國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)將月球上的一座環(huán)形山命名為“萬(wàn)戶環(huán)形山”。而在幾百年后的前蘇聯(lián)時(shí)代,加加林在1961年成為世界歷史上第一個(gè)完成太空飛行的人,標(biāo)準(zhǔn)這全球范圍內(nèi)載人航天時(shí)代的正式來(lái)臨。
一、前蘇聯(lián)與俄羅斯載人航天工程
實(shí)際上,蘇聯(lián)在在發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星之前就已經(jīng)開(kāi)始探討利用火箭探測(cè)月球和實(shí)現(xiàn)載人飛行的問(wèn)題了。1958年初確定了“月球”工程,先后考慮了四個(gè)方案,于此同時(shí),利用火箭載人航天的方案探索工作也在進(jìn)行。蘇聯(lián)在50年代就用P-1,P-2導(dǎo)彈改裝成探空火箭進(jìn)行高空大氣研究、生物醫(yī)學(xué)研究和生命保障系統(tǒng)與返回裝置研制,為載人太空飛行進(jìn)行了一些探索工作。蘇聯(lián)的“月球”工程與其載人航天計(jì)劃有一個(gè)有趣的地方,本來(lái)為了實(shí)現(xiàn)“月球”工程而研制的衛(wèi)星實(shí)際上只是在衛(wèi)星號(hào)運(yùn)載火箭上面加裝了一個(gè)第三級(jí),而由于這種火箭曾被用來(lái)發(fā)射東方紅載人飛船,因此被命名為東方紅號(hào)運(yùn)載火箭,以至于后世只知東方紅載人飛船所創(chuàng)造的歷史,而完全忘了這個(gè)“月球”工程。
蘇聯(lián)載人航天活動(dòng)在60年代主要是摸索經(jīng)驗(yàn),發(fā)展基本技術(shù)。在這個(gè)階段共發(fā)射6艘“東方”號(hào)飛船、2艘“上升”號(hào)飛船和8艘“聯(lián)盟”號(hào)飛船,掌握了飛船的機(jī)動(dòng)飛行、軌道交會(huì)和對(duì)接、航天員的艙外活動(dòng)等技術(shù)。“上升”2號(hào)飛船的航天員Α.Α.列昂諾夫于1965年3月18日完成首次艙外活動(dòng),“聯(lián)盟”4號(hào)與“聯(lián)盟”5號(hào)飛船于1969年1月15日實(shí)現(xiàn)首次空間對(duì)接。70年代以后蘇聯(lián)載人航天進(jìn)入實(shí)用階段,安排了大量國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)研究和軍事方面的項(xiàng)目。1971年4月19日,蘇聯(lián)發(fā)射了第一艘試驗(yàn)性航天站“禮炮”1號(hào)。此后就以“禮炮”號(hào)航天站為主體,用“聯(lián)盟”號(hào)載人飛船和“進(jìn)步”號(hào)貨運(yùn)飛船作為運(yùn)輸工具,為航天站輪換航天員和補(bǔ)充燃料、設(shè)備及其他消耗品,進(jìn)行對(duì)地偵察和勘測(cè),開(kāi)展天文觀測(cè)、空間加工、生物醫(yī)學(xué)研究和技術(shù)試驗(yàn)活動(dòng),并在保證人在失重環(huán)境中長(zhǎng)期生活和有效工作方面積累了經(jīng)驗(yàn)。1961年至1984年底,蘇聯(lián)共發(fā)射7個(gè)“禮炮”號(hào)航天站、完成56次載人航天飛行。1984年2月8日乘“聯(lián)盟”T-10號(hào)進(jìn)入太空的航天員Л.Д.基濟(jì)姆、В.Α.索洛維約夫和О.Ю.阿季科夫創(chuàng)造了連續(xù)航天時(shí)間236天22小時(shí)50分的最高紀(jì)錄。1975年7月15日至21日,蘇聯(lián)“聯(lián)盟”號(hào)飛船與美國(guó)“阿波羅”號(hào)飛船在軌道上對(duì)接,進(jìn)行了聯(lián)合飛行。而蘇聯(lián)解體后,其主體國(guó)家俄羅斯接收了前蘇聯(lián)航天工程的大部分遺產(chǎn),卻由于經(jīng)濟(jì)、政治上的失誤逐漸衰敗,前蘇聯(lián)遺產(chǎn)之一“和平號(hào)”空間站在俄羅斯期間開(kāi)始與蘇聯(lián)曾經(jīng)的敵對(duì)國(guó)美國(guó)展開(kāi)深度合作,而“和平”號(hào)空間站退役后,俄羅斯與美國(guó)等其他國(guó)家展開(kāi)了國(guó)際空間站項(xiàng)目,從此之后,俄羅斯的載人項(xiàng)目主要為用聯(lián)盟號(hào)運(yùn)載火箭運(yùn)輸各國(guó)航天員和國(guó)際空間站物質(zhì)。
不得不說(shuō),兩極格局結(jié)束前,蘇聯(lián)是世界上航天領(lǐng)域絕對(duì)的霸主,同一時(shí)代、同一梯隊(duì)的美國(guó)也從未真正意義上超過(guò)它,在航天歷史特別是載人航天歷史上蘇聯(lián)可以被認(rèn)為是做出了最大貢獻(xiàn)的國(guó)家,其在航天領(lǐng)域的創(chuàng)新思想足以在人類歷史留下一個(gè)巨大的足跡,但前蘇聯(lián)解體后,俄羅斯雖依靠蘇聯(lián)時(shí)期留下來(lái)的火把在世界舞臺(tái)上散發(fā)著余光,卻由于缺乏資金和人才的流失,導(dǎo)致航天工程一再拖延,新項(xiàng)目問(wèn)題不斷,逐漸被中國(guó)、日本、歐洲航天局這些后起國(guó)家和地區(qū)所追趕。
二、美國(guó)載人航天工程
在人類利用太空時(shí)代的早期,,蘇聯(lián)率先跨入航天時(shí)代同時(shí)說(shuō)明了蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)的運(yùn)載火箭技術(shù)超過(guò)了美國(guó),但這并不意味著美國(guó)對(duì)航天計(jì)劃掉以輕心。早在1956年,美國(guó)陸軍彈道導(dǎo)彈局的馮·布勞恩就在探討繼紅石和丘比特之后的運(yùn)載火箭問(wèn)題(這兩種運(yùn)載火箭均有路基彈道導(dǎo)彈改裝而來(lái))。他們具有前瞻性的認(rèn)識(shí)到,要想發(fā)展大推力的運(yùn)載火箭,就必須把火箭與軍用彈道導(dǎo)彈區(qū)分開(kāi),雖然這種想法在現(xiàn)在看來(lái)非常正確,但由于美國(guó)政府當(dāng)時(shí)沒(méi)有認(rèn)識(shí)到太空研究的意義,認(rèn)為大推力的運(yùn)載火箭對(duì)戰(zhàn)略導(dǎo)彈的發(fā)展沒(méi)有益處,于是沒(méi)有批準(zhǔn)馮·布勞恩的研究計(jì)劃。也正是由于這個(gè)原因?qū)е铝嗣绹?guó)在早期的太空競(jìng)賽中落后于前蘇聯(lián)。但在NASA成立后,美國(guó)開(kāi)始認(rèn)真考慮航天運(yùn)載火箭的規(guī)劃問(wèn)題,由于當(dāng)時(shí)美國(guó)在政治上同前蘇聯(lián)展開(kāi)了一場(chǎng)太空軍備競(jìng)賽,在科學(xué)上要發(fā)展人造衛(wèi)星和探空項(xiàng)目,運(yùn)載火箭成為NASA高度重視的發(fā)展項(xiàng)目。在美國(guó)不斷的創(chuàng)新下,幾種強(qiáng)大而又可靠的運(yùn)載火箭被推出,為后來(lái)太空研究的高潮——阿波羅登月計(jì)劃奠定了重要的火箭基礎(chǔ)。
從1961年至1984年底美國(guó)先后實(shí)現(xiàn)了5項(xiàng)載人航天計(jì)劃,完成46次載人航天,耗費(fèi)約500億美元。1959年4月,美國(guó)國(guó)家航空航天局選拔了第一批航天員,在蘭利研究中心開(kāi)始訓(xùn)練。1961年5月美國(guó)第一名航天員A.B.謝潑德乘“水星”號(hào)飛船首次完成軌道飛行。1961年9月組建約翰遜航天中心,它的任務(wù)是設(shè)計(jì)和制造載人飛船,選拔和訓(xùn)練航天員。60年代實(shí)現(xiàn)了“水星”計(jì)劃、“雙子星座”計(jì)劃和“阿波羅”工程。通過(guò)前兩項(xiàng)計(jì)劃解決了載人上天和返回的問(wèn)題,試驗(yàn)了飛船的軌道機(jī)動(dòng)、交會(huì)、對(duì)接和航天員出艙活動(dòng)等技術(shù),為實(shí)施“阿波羅”工程奠定了基礎(chǔ)。1969年7月至1972年12月,先后有6艘“阿波羅”號(hào)飛船完成了月球航行,12名航天員在月面上進(jìn)行了科學(xué)考察,帶回了月球土壤和巖石標(biāo)本368公斤?!鞍⒉_”工程耗資約255億美元,后因?qū)嵱脙r(jià)值有限而削減經(jīng)費(fèi),減少了飛行次數(shù),提前結(jié)束了計(jì)劃。70年代美國(guó)重點(diǎn)實(shí)行兩項(xiàng)計(jì)劃:“天空實(shí)驗(yàn)室”計(jì)劃和航天飛機(jī)工程?!疤炜諏?shí)驗(yàn)室”利用“土星”5號(hào)火箭第三級(jí)殼體改裝成為一艘試驗(yàn)性航天站。1973~1974年間以它作為空間活動(dòng)基地,先后有3批航天員乘“阿波羅”號(hào)飛船上去工作,開(kāi)展了生物學(xué)、天文學(xué)、地球資源勘測(cè)和生產(chǎn)工藝方面的實(shí)驗(yàn)。航天飛機(jī)于1972年開(kāi)始研制,1981年4月首次試驗(yàn),1982年11月投入使用。此外,美國(guó)于1975年7月與蘇聯(lián)合作進(jìn)行“阿波羅-聯(lián)盟”號(hào)對(duì)接飛行活動(dòng)。而在前蘇聯(lián)解體后,主要以國(guó)際空間站為主進(jìn)行一些載人航天項(xiàng)目。
直到今日,美國(guó)依舊是世界上在航天領(lǐng)域最強(qiáng)的國(guó)家,并且由于私人企業(yè)開(kāi)始投資商業(yè)航天領(lǐng)域,加上美國(guó)政府的支持,使得一些民營(yíng)企業(yè)的運(yùn)載火箭技術(shù)都十分強(qiáng),例如亞馬遜CEO杰夫·貝索斯(JeffBezos)旗下的藍(lán)色起源公司和美國(guó)太空探索技術(shù)公司(SpaceX)。這些企業(yè)的運(yùn)載火箭技術(shù)甚至能與其他國(guó)家抗衡。但,由于兩集格局的結(jié)束,使得美國(guó)沒(méi)有像冷戰(zhàn)事期那樣全力發(fā)展航天的必要,所以在1972年之后,再也沒(méi)有登月計(jì)劃,目前美國(guó)的載人航天行動(dòng)主要是以國(guó)際空間站為主的空間實(shí)驗(yàn)。
三、中國(guó)的載人航天工程
1999年11月20日凌晨,在甘肅酒泉航天發(fā)射中心,新建的高達(dá)百米的載人發(fā)射塔架陸續(xù)打開(kāi),大型運(yùn)載火箭和實(shí)驗(yàn)飛船露出了英姿。這就是中國(guó)在“長(zhǎng)二捆”基礎(chǔ)上改進(jìn)研制的CZ-2F運(yùn)載火箭,而這顆火箭的發(fā)射標(biāo)志著中國(guó)進(jìn)入世界載人航天俱樂(lè)部。事實(shí)上,早在中國(guó)發(fā)射第一課衛(wèi)星“東方紅”衛(wèi)星時(shí),錢學(xué)森就提出了中國(guó)要發(fā)展載人航天的意見(jiàn),但由于當(dāng)時(shí)的中國(guó)國(guó)情,并沒(méi)有技術(shù)、資金和人才來(lái)發(fā)展這樣一個(gè)浩大的項(xiàng)目,于是研究人員在這20多年來(lái)只進(jìn)行了理論研究,直到1992年9月中央才決策實(shí)施載人航天工程并確定了我國(guó)載人航天“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。在1999年至2002年間,中國(guó)成功的發(fā)射了4顆無(wú)人飛船,為中國(guó)接下來(lái)的載人飛船打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),2003年,楊利偉隨著“神舟”五號(hào)的成功發(fā)射成為中國(guó)首位登上太空的宇航員,2005年中國(guó)第二顆載人飛船“神舟”六號(hào)將兩名宇航員送入太空,2008年,神舟七號(hào)成功發(fā)射,將三名宇航員送入太空,翟志剛進(jìn)行了太空行走,隨之成為世界上第三個(gè)掌握空間出艙活動(dòng)技術(shù)的國(guó)家。而在2011年中國(guó)發(fā)射了“天宮”一號(hào)空間站,并使神舟八號(hào)與其無(wú)人對(duì)接成功。在2012年和2013年中國(guó)兩次使用CZ-2F運(yùn)載火箭使神舟九號(hào)和神舟十號(hào)成功上天,并與天宮一號(hào)對(duì)接。而在“天宮”一號(hào)退役后,中國(guó)發(fā)射了天宮二號(hào)空間站,并用神舟十一號(hào)攜帶三名宇航員成功對(duì)接。而在新一代長(zhǎng)征七號(hào)中型運(yùn)載火箭和長(zhǎng)征五號(hào)重型運(yùn)載火箭研制發(fā)射成功后,將于2020年建立一個(gè)能長(zhǎng)期駐人的大型太空空間站。
中國(guó)作為后起之秀,在航天領(lǐng)域的成就令人矚目,在國(guó)際形勢(shì)不樂(lè)觀的條件下成功的發(fā)展了一整套太空探索裝備體系,為之不易,而隨著新一代運(yùn)載火箭長(zhǎng)征七號(hào)、長(zhǎng)征十一號(hào)、長(zhǎng)征五號(hào)的成功發(fā)射,中國(guó)雖與俄美有一定差距,但差距逐漸縮小,并領(lǐng)先于除俄美外的其他國(guó)家,穩(wěn)坐于航天領(lǐng)域世界前列。其他也有載人航天工程的國(guó)家就不一一列出,如法、日、英、印等。這些國(guó)家同樣在載人航天領(lǐng)域擁有巨大的成就,但技術(shù)自主能力較弱,技術(shù)能力一般,雖然歐航局、日本、印度均有重型運(yùn)載火箭(部分運(yùn)載火箭甚至較為先進(jìn)),但航天體系并未完善,技術(shù)受限較為明顯,所以并不討論。
總結(jié):載人航天工程作為一個(gè)擁有超高技術(shù)含量的工程,所消耗的財(cái)力物力必然較大,并且效益需要很長(zhǎng)時(shí)間才能看到,但任何一個(gè)國(guó)家絕不能放棄這樣一個(gè)高技術(shù)領(lǐng)域,中國(guó)更是如此,因?yàn)榇髿鈱拥谋趬驹谖磥?lái)必然被人類攻破,外太空的財(cái)富必然會(huì)為人類所用,人類必將進(jìn)軍太空。別忘了,我們的目標(biāo)是星辰大海。