航天时代•中国空间站•神州一号至四号
2021-07-17 青野云麓
空间站作为长期在轨运行的“太空母港”，是人类历史上规模最大的航天器，可满足航天员长期在轨生活工作，其天然的高真空、微重力、超洁净环境也可以充分用于开展各类科学技术研究，推动科学技术进步。
因此，空间站已经成为衡量一个国家经济、科技和综合国力的重要标志，受到各航天大国的高度重视。我国自上世纪90年代初正式启动载人航天工程，采取“三步走”实施战略。目前，中国空间站由我国自主建造，在轨设计寿命不小于10年，实现了产品全部国产化，部组件全部国产化，原材料全部国产化。
有了中国空间站，就意味着中国人在太空有了一个“家”。空间站系列文章将为您介绍这个大“家”的由来。
神舟飞船是中国自行研制，具有完全自主知识产权，达到或优于国际第三代载人飞船技术的飞船。 神舟号飞船是采用三舱一段，即由返回舱、轨道舱、推进舱和附加段构成，由13个分系统组成。神舟号飞船与国外第三代飞船相比，具有起点高、具备留轨利用能力等特点。
飞船结构
轨道舱
飞船结构分为：轨道舱、返回舱、推进舱、附加段四部分，“神舟”飞船的轨道舱是一个圆柱体，总长度为2.8米，最大直径2.27米，一端与返回舱相通，另一端与空间对接机构连接。轨道舱被称为“多功能厅”，因为几名航天员除了升空和返回时要进入返回舱以外，其它时间都在轨道舱里。轨道舱集工作、吃饭、睡觉和清洁等诸多功能于一体。
为了使轨道舱在独自飞行的阶段可以获得电力，轨道舱的两侧安装了太阳电池板翼，每块太阳翼除去三角部分面积为2.0×3.4米，轨道舱自由飞行时，可以由它提供0.5千瓦以上的电力。轨道舱尾部有4组小的推进发动机，每组4个，为飞船提供辅助推力和轨道舱分离后继续保持轨道运动的能力；轨道舱一侧靠近返回舱部分有一个圆形的舱门，为航天员进出轨道舱提供了通道，不过，该舱门的最大直径仅65厘米，只有身体灵巧、受过专门训练的人，才能进出自由。舱门的上面有轨道舱的观察窗。
轨道舱是飞船进入轨道后航天员工作、生活的场所。舱内除备有食物、饮水和大小便收集器等生活装置外，还有空间应用和科学试验用的仪器设备。
返回舱返回后，轨道舱相当于一颗对地观察卫星或太空实验室，它将继续留在轨道上工作半年左右。轨道舱留轨利用是中国飞船的一大特色，俄罗斯和美国飞船的轨道舱和返回舱分离后，一般是废弃不用的。
作为航天员的“太空卧室”，轨道舱的环境很舒适，舱内温度一般在17至25摄氏度之间。
返回舱
返回舱又称座舱，长2.00米，直径2.40米(不包括防热层)。它是航天员的“驾驶室”。是航天员往返太空时乘坐的舱段，为密闭结构，前端有舱门。
神舟飞船的返回舱呈钟形，有舱门与轨道舱相通。返回舱是飞船的指挥控制中心，内设可供3名航天员斜躺的座椅，供航天员起飞、上升和返回阶段乘坐。座椅前下方是仪表板、手控操纵手柄和光学瞄准镜等，显示飞船上各系统机器设备的状况。航天员通过这些仪表进行监视，并在必要时控制飞船上系统机器设备的工作。轨道舱和返回舱均是密闭的舱段，内有环境控制和生命保障系统，确保舱内充满一个大气压力的氧氮混合气体，并将温度和湿度调节到人体合适的范围，确保航天员在整个飞行任务过程中的生命安全。
另外，舱内还安装了供着陆用的主、备两具降落伞。神舟号飞船的返回舱侧壁上开设了两个圆形窗口，一个用于航天员观测窗外的情景，另一个供航天员操作光学瞄准镜观测地面驾驶飞船。返回舱的底座是金属架层密封结构，上面安装了返回舱的仪器设备，该底座重量轻便，且十分坚固，在返回舱返回地面进入大气层时，保护返回舱不被炙热的大气烧毁。
推进舱
推进舱又叫仪器舱或设备舱。推进舱长3.05米，直径2.50米，底部直径2.80米。安装推进系统、电源、轨道制动，并为航天员提供氧气和水。
它呈圆柱形，内部装载推进系统的发动机和推进剂，为飞船提供调整姿态和轨道以及制动减速所需要的动力，还有电源、环境控制和通信等系统的部分设备。两侧各有一对太阳翼，除去三角部分，太阳翼的面积为2.0×7.5米。与前面轨道舱的电池翼加起来，产生的电力将三倍于联盟号，平均1.5千瓦以上，差不多相当于富康AX新浪潮汽车的电源所提供功率。这几块电池翼除了所提供的电力较大之外，它还可以绕连接点转动，这样不管飞船怎样运动，它始终可以保持最佳方向获得最大电力，免去了“翘向太阳”所要进行的大量机动，这样可以在保证太阳电池阵对日定向的同时进行飞船对地的不间断观测。
设备舱的尾部是飞船的推进系统。主推进系统由4个大型主发动机组成，它们在推进舱的底部正中。在推进舱侧裙内四周又分别布置了4对纠正姿态用的小推进器，说它们小是和主推进器比，与其他辅助推进器比它们可大很多。另外推进舱侧裙外还有辅助用的小型推进器。
附加段
附加段也叫过渡段，是为将来与另一艘飞船或空间站交会对接做准备用的。在载人飞行及交会对接前，他也可以安装各种仪器用于空间探测。
对于附加段现阶段的设备没有官方介绍，但是一些业内人士进行了大胆的推测，如：其中一个半环型装置，据推测是用来安装方形的仪器装置。而三个相互垂直并可伸出的0.4米的探针被推测为可能是导航系统的一部分或对接系统的一部分。因为美国的阿波罗飞船上曾有类似的装置用来进行对接。神舟飞船轨道舱前端可能装有俄罗斯式的对接系统。但这些装置可能只是一种试验型，在将来执行与太空站对接的任务时肯定会被新型对接系统所替换。
神州一号和神州二号为无人飞船，神州三号和四号飞船则搭载的模拟人，四架飞船都在酒泉发射升空。
神舟一号基本数据
发射时间：1999年11月20日06时30分
发射火箭：新型长征二号F捆绑式火箭，这次发射，是长征系列运载火箭的第59次飞行。
飞船进入轨道飞行时间：火箭起飞约10分钟，飞船与火箭分离，进入预定轨道。
返回时间：1999年11月21日03时41分
发射地点：酒泉卫星发射中心
着陆地点：内蒙古自治区中部地区
飞行时间/圈数：21小时11分/14圈
搭载物品
一是旗类，中华人民共和国国旗、澳门特别行政区区旗、奥运会会旗等；二是各种邮票及纪念封；三是各10克左右的青椒、西瓜、玉米、大麦等农作物种子，此外还有甘草、板蓝根等中药材。
技术应用
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，并进行远距离测试发射控制的新模式。中国在原有航天测控网的基础上新建的符合国际标准体制的陆海基航天测控网，也在这次发射试验中首次投入使用。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。
评论反应
此间评论高度评价中国实施载人航天工程的第一次飞行试验，称其标志着中国航天事业迈出了重要步伐，对突破载人航天技术具有重要意义 ，是中国航天史上的重要里程碑。
神舟二号基本数据
发射时间：2001年01月10日01时00分
发射火箭：新型长征二号F捆绑式火箭，此次发射是长征系列运载火箭第六十五次飞行，也是继一九九六年十月以来中国航天发射连续第二十三次获得成功。
飞船进入轨道所需飞行时间：飞船起飞十三分钟后，进入预定轨道。
返回时间：2001年01月16日19时22分
发射地点：酒泉卫星发射中心
着陆地点：内蒙古自治区中部地区
飞行时间/圈数：6天零18小时22分/108圈
试验项目
中国第一艘正样无人飞船。飞船由轨道舱、返回舱和推进舱三个舱段组成。与神舟一号试验飞船相比，神舟二号飞船的系统结构有了新的扩展，技术性能有了新的提高，飞船技术状态与载人飞船基本一致。据介绍，中国首次在飞船上进行了微重力环境下空间生命科学、空间材料、空间天文和物理等领域的实验，其中包括：进行半导体光电子材料、氧化物晶体、金属合金等多种材料的晶体生长、蛋白质和其他生物大分子的空间晶体生长、还有植物、动物、水生生物、微生物及离体细胞和细胞组织的空间环境效应实验等。
评论反应
此次航天飞船发射，是中国载人航天工程的第二次飞行试验，标志着中国载人航天事业取得了新的进展，向实现载人航天飞行迈出了可喜的一步。
神舟三号基本数据
发射时间：2002年03月25日22时15分
发射火箭：新型长征二号F捆绑式火箭，这次发射是长征系列运载火箭第66次飞行。
飞船进入轨道所需飞行时间：火箭点火升空10分钟后，飞船成功进入预定轨道。
返回时间：2002年04月01日16时54分
发射地点：酒泉卫星发射中心
着陆地点：内蒙古自治区中部地区
飞行时间/圈数：6天零18小时39分/108圈.
搭载物品
神舟飞船处于休眠状态的乌鸡蛋；进行空间试验的有效载荷公用设备十项，四十四件之多，包括：卷云探测仪、中分辨率成像光谱仪、地球辐射收支仪、太阳紫外线光谱监视仪器、太阳常数监测器、大气密度探测器、大气成分探测器、飞船轨道舱窗口组件、细胞生物反应器、多任务位空间晶体生长炉、空间蛋白质结晶装置、固体径迹探测器、微重力测量仪、有效载荷公用设备。据介绍，微重力测量仪、返回舱有效载荷公用设备是第三次参加飞船试验；空间蛋白质结晶装置、多任务位空间晶体生长炉和轨道舱有效载荷公用设备是第二次参加飞船试验；其余设备均是首次在太空作试验。
试验项目
神舟三号是一艘正样无人飞船，飞船技术状态与载人状态完全一致。这次发射试验，运载火箭、飞船和测控发射系统进一步完善，提高了载人航天的安全性和可靠性。飞船上装有人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备以及形体假人，能够定量模拟航天员在太空中的重要生理活动参数。这次发射，逃逸救生系统也进行了工作。这个系统是在应急情况下确保航天员安全的主要措施。飞船拟人载荷提供的生理信号和代谢指标正常，验证了与载人航天直接相关的座舱内环境控制和生命保障系统。
神舟四号基本数据
发射时间：2002年12月30日00时40分
发射火箭：新型长征二号F捆绑式火箭，此次是长征系列运载火箭的第69次飞行。
飞船进入轨道所需飞行时间：火箭点火升空十几分钟后，飞船成功进入预定轨道
返回时间：2003年01月05日19时16分
发射地点：酒泉卫星发射中心
着陆地点：内蒙古自治区中部地区
飞行时间/圈数：6天零18小时36分/108圈
搭载物品
除了大气成分探测器等19件设备已经参加过此前的飞行试验外，其他的空间细胞电融合仪等33件科研设备都将是首次“上天”。一场筹备了10年之久的两对“细胞太空婚礼”也将在飞船上举行，一对动物细胞“新人”是B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，另一对是植物细胞“新人” ——黄花烟草原生质体和革新一号烟草原生质体。专家介绍说，在微重力条件下，细胞在融合液中的重力沉降现象将消失，更有利于细胞间进行配对与融合这些“亲热举动”，此项研究将为空间制药探索新方法。
实验项目
中国第一艘可载人的处于无人状态的飞船。
神州一号、神州二号、神州三号与神州四号是中国载人航天的坚实基础，提高了后期飞船载人的安全性与可靠性，充分体现与彰显了中国航天的工匠精神以及“以人为本”的民生意识。