中国航天飞机计划.doc

1、中国航天飞机计划 中国航天飞机计划 完整揭密 921 载人航天工程 工程总投资： 工程期限： 1987 年 1992 年 中国 921 载人航天工程中的 长城一号 航天飞机方案，采用无垂尾布局，自带火箭发动机 航天飞机是一种垂直起飞、水平降落的载人航天器，它以火箭发动机为动力发射到太空，能在轨道上运行，且可以往返于地球表面和近地轨道之间，可部分重复使用，由轨道器、固体燃料助推火箭和外储箱三大部分组成。虽然世界上有许多国家都陆续进行过航天飞机的开发，但只有美国与前苏联实际成功发射过。 航天飞机因具有重复发射、运载量大等宇宙飞船不可比的优越性而一度受到热捧。但这种由 200 多万零件组成的高度复杂

2、系统，可靠性非常差。事实证明美苏两国设计的航天飞机并没有达到当初设想的目标。每次发射之前的检查、维护、修理 都成为浩繁的工作。原计划每架航天飞机的设计寿命应是 20 年、 100 次发射，但美国总共 5 架航天飞机加起来才发射了 100 多次， 20 年的机体寿命却已超过，每次发射的成本也被证明远远高于当初设计目标。 更关键的是，在载人航天事业中，没有什么比宇航员更珍贵的，确保宇航员的生命安全，是第一重要的任务。迄今，全球历次载人航天失事一共造成 22 位宇航员丧生，而在美国两次航天飞机失事中丧生的宇航员就占了 14 位，其比例之高令人吃惊。在技术和安全的双重压力下，苏联的 暴风雪 、欧洲的

3、赫尔梅斯 (Hermes)等航天飞机计划相继下马。 中国在 1988 年提出来的 4 种航天飞机方案和宇宙飞船方案，当年被誉为 五朵金花 ，最后选择了最右边的神舟系列宇宙飞船。 中国航天飞机计划 中国也曾有过航天飞机的研制计划。当时在载人航天方面有宇宙飞船与航天飞机两条道路。美国在实现载人登月后放弃了飞船发展，转而研发可以反复使用的航天飞机并取得了一定的成功，但是航天飞机无法克服在发射过程中因强烈震动而造成隔热瓦脱落的问题，而相比于航天飞机，宇宙飞船则不存在上述情况 ，因而要安全得多。我国在发展载人航天的过程中是走飞船的道路还是走航天飞机的道路曾经产生过广泛的争论，以当时的主流意见来看，走航天

4、飞机的发展道路占了上风，因此在此后的一段时间中我国也全力开始了航天飞机的预研。 我国的航天飞机研制计划最早提出于 80 年代中期，构想起于发展天军的战略，最早将其归属于 863 计划子项目编号 204 的航天附属项目中，是一个由宇宙飞船到航天飞机的渐进构想。当时，美国航天飞机成功首飞取得了巨大的轰动，所以我国国内主导意见是上航天飞机项目，宇宙飞船当时根本排不上号。在整整争论了三年 后， 1992 年中国载人航天计划工程正式制定，提出了研制和运行以空间站为核心的载人航天系统，而天地往返系统确定为宇宙飞船，即后来的神舟系列宇宙飞船。当年力主宇宙飞船方案的航天专家王希季院士回想道： 如果中国当时研制

5、航天飞机，那么现在载人计划（神舟飞船）恐怕早就下马了。 长城一号航天飞机风洞模型，经过了空气动力试验。 863 计划 为中国的载人航天开辟了道路 航天技术是 863 计划 高技术研究发展计划纲要七大领域中的第二领域，主题项目是：大型运载火箭及天地往返运输系统、载人空间站系统及其应用。863 计划 出台后 ,航天领域成立了两个专家组，一是大型运载火箭及天地往返运输系统，代号 863 204；二是载人空间站系统及其应用，代号 863 205。 1987 年，在原国防科工委的组织下，组建了 863 计划航天技术专家委员会 和主题项目专家组，对发展我国载人航天技术的总体方案和具体途径进行全面论证。 8

6、63 204专家组在 1987 年 4 月发布关于大型运载火箭及天地往返运输系统的概念研究和可行性论证的招标通知，以招标方式选择在技术方面有优势的单位，按要求各自论证载人航天方案。航天部、航空部、国家教委、中科院、总参谋部、国防科工委等系统 60 多家科研单位参加了这场大论证，仅航天部所属的单位就有一、三、五、八等四家研究院分别参加了投标。由于是科学界里的技术概念论证，没有太多的行政干预，所以这番讨论思想相当解放，视野相当开阔，是中国航天技术发展史上前所末有的。 在不到 2 个月的时间里，各竞标单位提出了 11 种技术方案。 863 204专家组筛选出 6 种方案，要求他们在 1988 年 6

7、 月底前，完成技术可行性论证报告，以便参加高层专家的评审。虽然 1987 年的方案距今已有 22年之久，但是我们今天翻看它们，仍然不得不为我国科学家的大胆和卓识油生敬意。 方案一 : 航天部五院 508 所提出的载人飞船方案。这个方案看起来不那么时髦，似乎有些落伍。它用火箭把飞船发射升空，飞船靠降落个定点返回，类似苏联使用的联盟号飞船。论证方认为，飞船是一种经济、技术难度都不很大的运输器，在时间上能保证 21 世纪初期投入 使用，经费上不会突破国家 2000 年前投资的总盘子。根据我国的国情，在很长时间内航天运输的规模不会很大，使用一次性飞船的投资效益比会比可重复使用的航天飞机好的多。飞船可为

8、空间站和航天飞机进行技术探路，空间站建成后还可作为太空救生艇，即使航天飞机、空天飞机研制成功，飞船也可以与其大小搭配，成为其有益的补充。 方案二 : 航天部一院一部提出的天骄一号小型航天飞机方案。它与方案三的长城一号航天飞机接近，所不同的是轨道器不带主动力，返回时利用自身结构滑翔着陆。天骄一号借助运载火箭送入轨道，即可载人又可载货，可部分重 复使用，研制周期 15 年，它是当时世界拥有航空技术实力的国家正在发展和准备发展的运输器。以法国为首的欧共体集欧洲十几个国家的力量，正在联合攻关赫尔墨斯小型航天飞机，这种飞机以美国航天飞机为原型，缩比 1 6 研制。中国如完成此方案，可以为发展空天飞机和火

9、箭飞机解决许多技术难题。 方案三 : 航天部上海航天局 805 所与航空部 604 所共同提出的长城一号航天飞机方案。它垂直起飞，水平降落，部分重复使用，轨道器带主动力可自主飞行。这个方案基本是以我国现有大型火箭为基础，虽有一定技术风险，但并非没有可能解决。 方案四 : 航天部北京 11 所提出的 V 2 两级火箭飞机的方案。它像火箭一样垂直起飞，如飞机一样水平着陆，以火箭发动机为动力，可完全重复使用。这个方案既有新型高空高速飞机的技术，又有新型氢、氧、烃火箭发动机技术，它需要先搞二个初级型，后搞最重要的轨道器部分，再搞全尺寸的火箭飞机，时间进度亦在 2015 年前后。 方案五 : 航空部 6

10、01 所提出的 H 2 空天飞机方案。它可以像飞机一样水平起飞和降落，使用吸气式涡喷组合发动机，可完全重复使用。这是一种集航空、航天技术为一体的高技术方案，技术难点较多，特别是吸气式涡喷组合发动机在国外也是一个久攻不克的难关，英国曾经提出过这种方案，后来放弃了，所以没有可借鉴的经验。但是它符合瞄准世界前沿的战略思想，一旦 2015 年能获成功，则我国的航空航天技术可一步到位世界先进水平，或大大缩小与世界先进水平的距离。 方案六 : 航空部 611 所对法国正在研究的赫尔墨斯小型航天飞机的综合分析，论证方认为法国搞的航天飞机在政治、经济、技术背景与我国有相似之处，其总体技术与航天部一院一部提出的

11、天骄一号小型航天飞机方案类似，是航天飞机诸方案中最省力、省时的方案。 611 所正在与国外开展航空技术方面的合作，可以一 并引进国外的有关技术。 经过一年多的论证，专家委员会于 1988 年 7 月在哈尔滨召开了评议会。航天专家选取了五种方案进行深入论证和对比分析，分别是宇宙飞船、不带主动力的小型航天飞机、带主动力的航天飞机、两级火箭飞机和空天飞机。 1988 年 7月 20 日至 31 日，上百位航天专家汇集哈尔滨，根据五种方案的主题报告，讨论决定最终 机型 。 专家们的主导意见是：航天飞机和火箭飞机虽然是未来天地往返运输系统可能的发展方向，但我国目前还不具备相应的技术基础和投资力度，尚不宜

12、作 为 21 世纪初的跟踪目标；带主动力的航天飞机要解决火箭发动机的重复使用问题，难度比较大；可供进一步研究比较的是多用途飞船方案和不带主动力的小型航天飞机方案。 两种航天飞机风洞模型和关键材料样本 航天飞机与宇宙飞船之争 在仔细研究了材料后， 机型 之争最后集中到两个方案：一是原航天部下属的上海八院和北京一院提交的 长城一号 航天飞机方案，二是北京五院提交的宇宙飞船计划。在专家的评审表上，两个方案的得分非常接近，前者是 83.69 分，后者是 84 分。 此后，围绕中国载人航天如何起步，飞船方案论证人员和航天飞机论证人员展开了长达 3 年的学术争论。863 204专家组于 1989 年 7

13、月完成了大型运载火箭及天地往返运输系统可行性及概念研究综合报告。报告提出了由初级到高级两步走的途径：第 步，充分利用我国返回式卫星回收的技术，以较少的经费和较短的周期 (在 2000 年左右 )研制出初期的天地往返运输系统 多用途飞船，使得我国尽快突破载人航天技术，解决有无问题，满足初期空间应用的要求。第二步，在 2015 年左右研制出先进而经济的天地往返运输系 统 两级水平起降的空天飞机，以适应未来空间站大系统发展的需要。 1989 年 8 月，国家航天领导小组办公室主任丁衡高收到了航空航天部火箭技术研究院高技术论证组写来的一封信，信中的主要观点是 航天飞机方案 大大优于 多用途飞船方案 。

14、信中提到：载人飞船作为天地往返运输手段已经处于衰退阶段，航天飞机可重复使用，代表了国际航天发展潮流，中国的载人航天应当有一个高起点。搞飞船做一个扔一个，不但不能争光，还会给国家抹黑。而载人飞船方案论证组认为，载人飞船既可搭乘航天员，又可向空间站运输物资，还能作为空间站轨道救生艇用，且经费较低，更符合中国的国情。航天飞机无论是造价还是维修费用以及发射场建设都相当昂贵，中国此时还不具备航天飞机的生产工艺条件。 1989 年，航空航天部党组专门委托庄逢甘、孙家栋两位专家主持召开飞船与小 型航天飞机比较论证会。论证会就在北京市阜成路 8 号的航天大院里进行。这是两种思想的第一次面对面的交锋。航空航天部

15、北京空间机电研究所高技术论证组组长李颐黎作为载人飞船方案的代言人，从技术可行性、国家经济承受能力和技术风险等方面将载人飞船方案与小型航天飞机方案作了比较。李颐黎毕业于北京大学数学力学系，是钱学森当年讲授星际航行概论时带的四大弟子之一。 对于比较论证会，他显然是有备而来： 欧洲发展小型航天飞机凭借的是航空技术优势，而我国航空技术不具有优势。欧洲小型航天飞机这条路尚未走完，技术风 险大、投资风险大、研制周期长的弊病就已暴露出来了。美国有钱，他们有 4 架航天飞机，每架回来后光检修就要半年时间，美国的航天飞机飞行一次就得 4亿 5 亿美元；俄罗斯也有 3 架航天飞机，其中一架飞过一次，另一架正准备飞，还有一架是做试验用的。因为没钱，现在也飞不起了。欧空局研制的 赫尔墨斯号 小型航天飞机也是方案一变再变，进度一拖再拖，经费一加再加，盟国都不想干了，最后只好下马。基于上述原因，我认为，从国情出发，绝不能搞航天飞机！ 航空航天重大情况 (5)报批件的批示上留下了一串国家领导人的名字。中央领导的批示下来后，航空航天部领导、部机关便着手研究载人飞船工程的研制分工问题。 921 工程论