|
卫星与网络 （原文刊登于《卫星与网络》杂志2012年1&2月） 我国的航天事业从零点起步，无论在科学理论、工程技术、工艺材料等各个方面都是在空白纸上一笔一划、一字一句地谨慎书写而成的。从各式各样卫星的发射，到载人航天，再到将来的空间站，实现这些飞天梦想的翅膀则是火箭。王希季院士就是打造翅膀的众多科学家之一，但他最初的梦想并不是做一个“挥动翅膀的人”，而是成为一名电力专家，促中国走上工业强国的道路。不过造化弄人，历史让王希季院士走进了航天领域，并成为了我国第一代火箭专家，成功主持研制了十多种探空火箭和我国第一枚卫星运载火箭。王希季院士也是我国的返回式卫星的开拓者之一，为第一代返回式卫星的研制做出了杰出的贡献。王希季院士是老一辈航天人的杰出代表，几十年如一日地驱策着自己。本期《卫星与网络》《大家》栏目与读者分享的是我国“两弹一星”元勋、中国科学院院士王希季。 探空火箭：千呼万唤始出来 S：王院士，您好。火箭研制是您年轻时候最初的梦想吗？您是怎样进入这个领域的？ W：我之前没有接触过卫星。我从中学的时候就进入工业学校，在大学里，我学的都是机械（动力）工程，打算以后要建立电厂。那个时候中国工业非常落后，上学的时候连电影院都是用汽车的发动机来带动一个发电机供电，水平很低，我一直都想改变中国电力短缺的状态。后来我到美国学的也是动力及燃料专业，回到中国到学校里也是教这个专业，准备将来到工业部门建设电站。11958958年，我在上海交通大学被调到工程力学系，准备开有关火箭和空间技术的课程。 S：我知道您最早是从508所开始火箭研制事业的，您能讲一下我国火箭研制最初的发展大背景吗？ W：11958958年，我从上海交通大学的船舶动力系调到新成立的工程力学系，担任系副主任。那时，我国开始了“上天”计划，中国科学院负责研制发射卫星。中国科学院为了发展卫星成立了三个设计院，其中之一就是总体设计院（11001001院）搬到上海，成立了上海机电设计院，由上海市委和中国科学院共同领导。为了组建这个设计院，从不同的单位抽调了一批人过去，我就是这个时候调到上海机电设计院的。最开始，我在上海机电设计院是兼职，后来，变成了在上海交通大学兼职。“上天”任务是响应毛主席“我们也要搞人造卫星”的号召，由钱学森先生和赵九章先生主持大计。 S：您刚才说到上海机电设计院的前身是中国科学院的卫星总体设计院，是由北京搬迁至上海的。为什么会选择搬迁至上海？总体设计院之前在北京做了哪些工作？ W：上海的工业比较发达，不仅可以提供良好的物质基础，而且在人才方面也有优势，总体设计院搬迁至上海主要就是为了借助这两方面的优势。科学院的总体设计院在北京的时候已经做过一些工作，但那个时候把火箭研制想得太简单了。一开始就想搞运载火箭，而且是高能的运载火箭，选择的燃烧剂是液氟。 S：最初的设想就采用液氟应该有点冒险吧？ W：液氧和液氢都跳过去了，这样的火箭肯定做不出来。后来重新梳理了思路，上海机电设计院结合我国的实际情况，从头开始。钱学森先生等人直接对上海机电设计院进行指导。（原文刊登于《卫星与网络》杂志2012年1&2月） S：在20世纪50、60年代，我国人才奇缺，航天领域更是如此，上海机电设计院的人才构成如何？ W：当时的技术人员大多是本科、中专院校的肄业和毕业的学生。副院长杨南生和我等不到十人参加工作的时间比较早的，因在动力学、热力学、气体动力学、流体力学和工程制造等方面相对基础较好一些的人，就成为这些学生的老师辈。 S：那时候关于探空火箭方面的知识和经验是怎样积累起来的？ W：探空火箭相关方面的资料非常少，我们这些稍有基础的人根据需要先学习研究，消化理解之后开设课程，去教其他的同事。后来那批调来在设计院工作的在读学生和研究生都是我开证明在院学习达到毕业水平，经学校认可授予毕业证书的。那时，中国科学院也会请一些相关的专家，例如卞荫贵、李敏华先生等来教学。就是这样，我们一边学，一边教，一边实践，把探空火箭做了起来。 S：我国探空火箭的研制可以说为运载火箭建立了基础吗？ W：发展探空火箭的主要目的之一就是要培养出一支有研制运载火箭能力的队伍，包括设计、制造、发射等方面的知识，把发射卫星的整个系统摸清楚。这是钱学森先生部署发展中国卫星“三步走”的第一步。 S：有一个问题我一直想知道，探空火箭和返回式卫星，看起来是两个完全不同的领域，为什么放在了同一个单位，由同一批人来研制呢？ W：探空火箭的弹头就相当于卫星的仪器实验舱。探空火箭可以为卫星做很多的实验。仪器要发射到高空，要适应运载火箭发射过程所产生的环境，要求非常严格。在高空飞行，仪器还要适应高空环境，仪器完成试验或探测之后，一般还要回收观测分析。探空火箭是国家发展人造卫星的第一步，由探空火箭衍生出气象火箭、等离子电离探测火箭、取样火箭、实验火箭等都有它们的特定用途。 S：那么，探空火箭的研究成果怎样转化为运载火箭的呢？ W：那个时候，我们已经研制完成了T-8等火箭，正在研制的T-9就是准备用来发射卫星的。与此同时，导弹技术有了很好的进展。在研制T-9时，中程导弹试射成功，大家自然会想到用导弹来发射卫星的问题。通过大量的研究论证认为，中程导弹还不能发射我国的卫星。但是，如果能在中程导弹上面加一级就可以，而且比T-9的运载能力大。这个意见与钱学森先生等领导的考虑一致。这样就提出“解放一号”，就是后来的“长征一号”运载火箭的方案。这个方案在北京开了差不多天的会议，大家讨论认为不错，审查通过。因为它第一完全不影响导弹的研制，而且可以把导弹现有的技术拿来就用；第二可以把探空火箭技术和导弹技术结合起来，研制出运载能力比较大的火箭。 S：那个时候中程导弹已经定型了吗？ W：没有定型，仅仅是发射成功了。那时候第三级的研制有两个方案：一个是用液体火箭，这样火箭的控制系统就要改装设置在第三级上，也就是要另外搞一套控制系统；另一个是用固体火箭的第三级，固体火箭可以自旋稳定。经过一系列讨论，决定采用了第二个方案，因为既不会影响到导弹的研制，而且不需要重新研制控制系。 S：在研制火箭的过程中，有没有让您记忆比较深刻的事情？ W：就说火箭回收实验技术吧。回收技术实际上从探空火箭T-7M的时候就开始研发了。我们为了实验高空照相技术，为了实验红外地平仪，提升了探空火箭的飞行高度到200多千米。在高空完成实验后，要把实验舱中的仪器回收回来。有一次实验舱降落在巴丹吉林大沙漠里，一大早基地就派了一个比较熟悉地形的队长带我们进沙漠里面找实验舱。沙漠的风很大，呼呼直响，眼前是一望无际的沙堆，一个接着一个，沙漠的地面很软，一定要走在沙丘的脊上才走得出去。我们在沙漠里走进了一段，最后车实在开不动了，只能靠人徒步进入。跟我一起进沙漠的同事坚持不让我一起往前走了，他们让我等在汽车那里，作为联络点。我差不多等了一天一夜，一开始还可用信号弹联系得上，走到沙漠深处，信号弹也联系不上了，当时那种焦急不安的情绪我现在还能感觉得到。第二天早上天快亮的时候，我发射的信号弹终于有了回音，我高兴坏了，当看到同事们灰头土脸，狼狈不堪的样子，我很心痛。我把留下来的水给他们，他们就像是在喝甘露一样。 S：返回式卫星的研制是怎样开始的？ W：1967年，钱学森先生看到发射第一颗卫星很有希望，而且考虑到“两弹一星”和将来搞载人航天的需要，提出了研制返回式卫星。那个时候还没有CCD，只有胶卷，所以一定要用返回式卫星。为此，国家决定把七机部八院运载火箭的任务就交给了七机部一院，八院（也就是先前的上海机电设计院，后来的508所）负责研制返回式卫星。 S：探空火箭和载人航天还有关系？ W：在回收技术，高空生物试验等方面技术的发展上是有这个长远考虑的。为什么中国搞了当时全世界最大的返回式卫星？为什么我们那个时候坚持要搞大返回舱，这些都是为将来载人航天的发展打基础。 S：上世纪60、70年代，东方红一号卫星和返回式卫星的研制时间有一段是同时进行的，这两个卫星对运载火箭的要求有哪些方面是不同的？ W：返回式卫星的运载火箭，是在远程导弹基础上研制出来的长征二号火箭，和长征一号火箭相比，是第二代了。长征二号火箭的运载能力更大，当时一院提出1.6吨的指标，我仔细看了设计资料后，认为提高到2吨也是完全可以的，后来返回式卫星的设计是按可以运载2吨考虑的。 S：返回式卫星的难点在哪里？ W：返回式卫星的难点就是返回，返回不仅要解决返回轨道的动力学问题，而且还要解决防热和热障问题。在返回再入时，返回舱周围可以到五千多摄氏度，返回舱本身可以达到两千多摄氏度，返回舱需要高温度的热防护。那时所有的电波都传不出去，地面上不知道舱里面的情况。卫星发射是从0到宇宙速度，而卫星返回式正好相反，是从宇宙速度到0。这个过程要用很小的质量、很少的燃料去完成，所以借助过程消耗能量减低速度。当返回舱再入到大气层，减速到可使用降落伞的程度时，利用回收技术完整着陆回收，返回技术确实较难。9年9月18日，江泽民主席给王希季授“两弹一星”勋章2011年4月26日人民大会堂参加清华百年校庆同胡锦涛书记握手 S：载人飞船的返回技术与返回式卫星的返回式技术有哪些不同的地方？ W：返回式卫星上面单纯的是物，而载人飞船有了人，首先要做到的就是保证生命安全。载人的要求主要是人的生理要求，所以结构各方面都不一样。返回式卫星由于没有人，舱内环境，如过载只要仪器承受得了就行了。载人飞船必须考虑人的过载不能承受很大，一般是几个g，瞬时到十几个g算是极限了。因此，载人飞船不能用弹道式返回，而是用有一定升力的大底朝前的那种形式，过载较小的返回。载人和载物是有本质上的区别的。载人飞船与返回式卫星在技术上都用返回技术，但在用法上大不相同。 S：您认为返回式卫星将来的发展前途怎么样？从历史的角度看，当人类往返技术最终成熟并进入业务运行状态后，降落伞返回和滑翔返回哪个方式会成为最终的方式？ W：滑翔返回那不就是航天飞机吗？航天飞机到现在只有美国搞成，已支持不了了，下马了。当然也还是有很多人热心研究这项技术。搞航天飞机不仅需要强大的技术和经济基础，更重要的是目标的确定和途径的选择。在美国发展的初期，我就觉得航天飞机要达到的目标太杂、太多、太高，而且有些乱，它载人又载货，滑翔式返回且运载能力很大，是航天器又是运输器恐怕难以全面满足。我以前还在杂志上发表文章认为，一次性运载火箭仍然是主流，航天飞机不可能代替一次性运载火箭。 S：现在航天技术发展非常快，您认为航天飞机在将来有发展的空间吗？ W：航天器要想重复使用，就要在质量和运载上付出代价，这些矛盾恐怕不是现代技术目前可以很快解决的。但将来可能可以解决，如果发明了非常高级的材料，能形成整体保护整个航天器，多次返回不须修补，又轻又强又防热，或可以解决问题。 师出名门：站得高看得远 S：您是云南大理人，云南经济不算发达，但是出了很多人才，云南的文化对您的成长有什么样的影响？ W：大理不是叫文化古城嘛，大理人重视教育，提倡求学读书。不管是农村还是城市的孩子，都是要进学堂念书的，我们家也是这样。小时候，我就想着多念书，将来改变家乡的落后面貌。后来，等我到了大学，抗日战争开始了，我就想着多学知识，工业救国。 S：您是西南联大毕业的，西南联大培养了好多人才，在您的印象中，西南联大是怎样的？ W：西南联大很特别，在全世界教育史上少有，很少有一个大学可以汇集那么多的大师级学者。像梅贻琦校长说的“大学者，非有大楼之谓也，有大师之谓也”。有大师才有大学，没有大师没大学。西南联大校歌有“待驱逐仇寇复神京，还燕碣”之句，明誓打败日本返回京津。 S：都有哪些大师级的学者给您上过课？ W：例如，大学一年级的语文都是大师们在讲课，像朱自清、闻一多、刘文典、魏建功等先生。他们每人讲两个星期的课，每个星期四节课，总共有八节课。他们专门编了一本叫《国文》的课本，上面都是他们要讲的文题。又如，我的英语老师是潘家询先生，他是大翻译家。就连助教都是有名的人，比如姜桂浓。西南联大的讲座很多，每天下午两、三点钟之后就会有各种各样的讲座，讲各种各样的问题，发表各种意见。一些民主人士和学者，比如李公朴、吴晗等先生也常去讲。我们去听可以接触到很多新的知识。 S：西南联大与现在的大学相比，有什么特点？ W：要在西南联大毕业不太容易，我是工学院机械系的，一年级升二年级的时候，如果物理、微积分达不到70分，学校就劝学生转系。如果不转系的话，学生还得再读直到够格为止。这样学生就得多读一年。专业课也有先修后修，先修课不及格就不能读后修课。不及格者没有补考，只能来年再读。 S：空间资源、空间基础设施、空间疆域这些概念都是您提出来的，您当时怎么想到提这些概念的？ W：这些概念不是当学生时能想能来年再读。 S：空间资源、空间基础设施、空间疆域这些概念都是您提出来的，您当时怎么想到提这些概念的？ W：是我从事工作多年之后，有所感悟提出的。中国人称外层空间为天，出处是毛主席“巡天遥看一千河”句，钱学森先生把空间轨道运行称之为航天。天按理说是没有国界的，但是现在天上有很多的航天器沿空间轨道运行，而所有的航天器及其功能都是为其所有者所有。按国际法规定这些权利是不可以侵犯的。从这个角度讲，也可以说所有者占有了天上的一部分位置、频率或资源。从而提“领天”的概念。既然有个“领”字存在，我们就要充分加以开发利用。要利用就必须有一定的条件和基础。所以我的这些概念实际上是从开发利用空间资源这个概念出发的。 S：空间资源、空间基础设施、空间疆域这三者之间的联系是怎样的？ W：只要是你的东西，你做的东西，放到天上，别人就不可以侵犯。虽然天是为全人类所共有，但是你的还是你的，我的还是我的。那么我们用我们的东西就可以开发利用我们占有的那一部分空间资源，造福于人民，造福于国家，造福于全世界。在日本的一次IAF会议上，提出空间是人类的第四环境，第一环境是陆地，第二环境是海洋，第三环境是大气层，第四环境是外层空间。我受这个概念的启发，提出空间资源、空间基础设施、开拓天疆等概念，提出建设空间基础设施、开发利用空间资源是发展空间技术的根本。开发利用资源没有基础设施不可能。空间基础设施是由航天器及地面相关设施组成的系统。航天器所占的轨道、航天器所用的频率、航天器所拥有的功能，都是所有者的，这就等于所有者扩大自己的领域。 S：现在国家经济条件好了，航天也进入了大发展的时代，您认为在应用卫星，科学实验卫星，空间探测，载人航天之间应该如何做到平衡发展？ W：严格来说，现在还不能认为已经进入了空间大发展时代，空间技术产业还不能说已经是一个战略性的产业。因此空间事业还需要培育发展。当前，我们主要开发利用的只是一部分、高速度、高位置资源。其他还有好多资源还没有去开发利用，例如空间太阳能资源、空间微重力资源等。 王希季 1921年7月26日生。 白族，教授，云南大理上末人，中国著名的航天技术专家，中国科学院资深院士，著名空间返回技术专家。王希季院士创造性地把我国探空火箭技术和导弹技术结合起来，提出我国第一枚卫星运载火箭的技术方案，是我国太空资源、空间技术体系、空间基础设施、空间疆域等新概念的提出者，曾两次获得国际科技进步奖特等奖。1 9 4 2年毕业于西南联合大学机械工程系；1 9 4 9年获美国弗吉尼亚理工学院硕士学位；1 9 5 0年回国，先后在大连工学院、上海交通大学、上海科技大学任副教授、教授；1965年以后，历任上海机电设计院、七机部总工程师，中国空间技术研究院副院长、科技委主任，中国返回式卫星系列总设计师，中国空间科学学会名誉理事长，国际宇航科学院院士。曾任小卫星首席专家，双星计划工程总设计师；1993年当选为中国科学院学部委员；1999年被国家授予“两弹一星”功勋奖章。 （原文刊登于《卫星与网络》杂志2012年1&2月）
|
|
|
