把楊利偉送上天之前,成功的把握到底有多大?

2003年10月15日,是對中華民族具有里程碑式意義的一天,這天上午,楊利偉搭乘我國自行研發的運載火箭和載人飛船,向星辰大海邁出了中國人的第一步。

我國的載人航天計劃1992年上馬,截止楊利偉登上神舟五號飛船前,已進行過四次無人發射實驗,地面模擬實驗更是進行了無數次。

用總設計師戚發軔的話來說,“我們想了幾百個故障,每個故障都要找出一個對策”,可以說把所有能想到的風險都盡最大可能排除了。

然而智者千慮必有一失,最終還是有一個致命性的問題逃過了工程師們的排查,以至於楊利偉在火箭升空過程中經歷了“生死26秒”。

上馬

中國的載人航天工程啓動於1992年,按說1992年的中國在航天領域並不是沒有底子的國家,改開前我們就已經成功研發了洲際導彈和人造衛星。

但由於種種原因,1992年時我國真正擁有實踐經驗的航天人才卻很少,並且出現了斷層,一批參加過兩彈一星的老航天已經年近花甲,一批剛出校門的大學生沒有實踐經驗。

因此經過領導反覆斟酌,載人飛船總設計師這一重任最終落在了當時還差一年就要退休的戚發軔肩上。

戚發軔時任東方紅三號通信衛星總設計師,並且在東方紅二號、東方紅一號衛星項目中他都是主要負責人之一,並且參與過東風系列導彈、長征一號火箭的結構設計工作,是妥妥的兩彈一星元勳。

對組織上的任命,時年已經59歲的戚發軔原本是想拒絕的,他覺得一來自己老了,精力體力不如年輕人勝任,二來送人上太空,這是人命關天的事,這跟他此前研究導彈、衛星是不一樣的。

戚發軔曾赴蘇聯載人航天指揮現場參觀學習,知道蘇聯飛船總設計師在即將發射前要跟宇航員們開一個會,總設計師要在會上向宇航員傳遞信心,向宇航員保證“你們一定能回來”。

據戚發軔後來回憶,他當年對自己並沒有信心,覺得自己“不敢給航天員講,你上去吧,一定能回來。”

但當時也找不出比戚發軔更合適的人選了。戚發軔1933年出生於遼寧復縣,成長在日佔時期的東北,從小就切身體會了做亡國奴的悲慘。

而好不容易日本人撤走後,戚發軔又耳聞目睹了美國飛機對丹東、瀋陽的“誤炸”,從那時起,戚發軔就立志科技報國。

1952年,戚發軔考入北京航空學院飛機系工藝專業,1957年,成績優異的戚發軔被分配到剛剛成立的,中國最早的航天科研單位——國防部第五研究院。在蘇援撤走,一窮二白的情況下,戚發軔等老一輩航天人創造了一個又一個工程奇蹟。

回想起自己的初心,戚發軔最終決定擔起神舟總設計師的重任,“既然國家需要,再多挑戰也要上!”

以保障航天員的生命爲最優先

在老一輩的努力下我們曾取得了令人自豪的成績,但九十年代在載人航天領域,相比於美俄我們還是有相當大的差距。在我們還沒有啓動載人航天項目之前,蘇聯已經擁有了自己的空間站,美國更是已經多次登月。

1992年我們啓動自己的載人航天項目的時候,就像當年搞“兩彈一星”時一樣,我們遭到了國外的技術封鎖。

中國地大物博,又有集中力量辦大事的優勢,在航天領域註定是美俄的主要競爭者,曾以舉國之力推動阿波羅計劃的美國對此心知肚明,因此即便在所謂的中美蜜月期,美國在航天技術上也是對中國嚴防死守。

這意味着我國在載人航天的研發過程中除了籠統的大方向以外,一切具體的東西都得自己摸索。

怎麼摸索?做試驗唄。在戚發軔的主持和國家的支持下,北京航天城拔地而起。這裡建設了亞洲最大的真空罐、亞洲最大的電磁兼容實驗室、世界上最大的振動臺……而建設這些的目的,就是要儘可能充分地進行地面實驗。

按照敲定的時間表,第一艘載人飛船(神舟一號)的無人試飛要做到“爭八保九”,也就是爭取1998年,最晚不超過1999年試飛。

爲了趕上這個進度,戚發軔優先保障飛船返回系統的研發,終於在1999年11月20日,神舟一號載人飛船成功發射並順利返回着陸。

搞科研就是要不斷試錯,神舟團隊在研發飛船的過程中當然也經歷了無數次失敗和挫折。上級領導對神舟團隊做出了明確要求:可以失敗,但絕不能有任何航天員犧牲。

此前美蘇兩國的載人航天任務已經發生過多次嚴重事故,兩國都有多名珍貴的航天員犧牲,而且由於任務的性質,這些犧牲的航天員往往是屍骨無存。

爲了提高航天員在意外情況下的逃生機率,戚發軔設計了八個不同高度下的逃生方案。

並且在之後的幾次試飛中,神舟飛船還搭載了“模擬假人”裝置,力求最大程度地發現問題和隱患。

美蘇等國在研發階段都曾使用了猴子等“動物試飛員”,但我國並沒有。

有關專家對此的解釋是,美蘇當年之所以先派動物上天,是因爲不確定在失重情況下動物能否長時間存活,而對我國來說這一點已經無須驗證了。

並且,飛船的環境控制和生命保障系統是根據人的各項指標設計的,動物的體型、代謝率等跟人不同,因此動物試飛員的存活狀況對飛船調試的借鑑意義其實很有限。

於是戚發軔在神舟一號到四號的試飛中並沒有安排動物實驗——事後來看這恐怕是個錯誤。

時間來到2003年,十一年來,戚發軔領導的中國載人航天團隊從無到有,在西方的技術封鎖下搞出了屬於自己的航天體系。

在有限的時間和資源下,中國載人航天研發團隊把保證航天員生命安全放在第一位,工程師們對從發射到着陸的整個過程反覆斟酌,設想了幾百個可能的故障,並一一設計對策,一點一滴拉高成功的概率。

終於在2003年10月15日,迎來了神舟五號正式發射的這一天。

二十六秒

這一天早上,楊利偉進入飛船前,戚發軔原本想按照國際慣例向楊利偉傳達一下信心,畢竟消除航天員的緊張情緒也有助於任務的成功。

沒想到在會上研發團隊反倒被楊利偉安慰了,楊利偉對工程師們說:“你們放心!我們作爲航天員都是飛機駕駛員出身,駕駛飛機的每次特技飛行和起飛降落都是生死攸關的。我們相信你們設計師沒有什麼問題,我們最擔心的是怕我們的任務完成不好。我們不怕犧牲,你們也不要顧慮。”

10月15日上午,航天員楊利偉進入飛船,8時59分,指揮中心開始了倒計時讀秒。

據生命體徵監測儀器顯示,楊利偉即便在倒計時過程中,心率仍維持在十分平靜的每分鐘76次,可見其心理素質是多麼強大。

據資料顯示,之前國外的航天員在發射前的心率有達到每分鐘幾百次的。

上午9時整,搭載着神舟五號的長征二號f運載火箭準時點火起飛。隨着一聲隆隆巨響,火箭底部強勁的火焰把發射臺上近千噸水瞬間汽化,火箭在滾滾蒸氣中拔地而起。

載人航天最危險的就是升空和返回這兩個階段,歷史上的航天事故基本都是在這兩個階段發生的。

實際上就在神五發射的半年多以前,美國就發生了哥倫比亞號航天飛機失事,七名宇航員在事故中全部遇難。因此隨着火箭的起飛,指揮室中所有人的心也都提了起來。

火箭加速升空的過程中航天員要承受8個g的加速度,這樣的“推背感”可不是一般人能承受得來的。

饒是飛行員中選拔出來的航天員,在剛上離心機進行地面模擬的時候,也往往會被壓得眼前一黑失去意識,即便是經過反覆訓練的合格航天員楊利偉,承受這8個g的負荷也不是一件輕鬆的事。

然而就像故意考驗這第一位進入太空的中國人一樣,就在火箭上升到四十多公里的時候,楊利偉突然感受到一陣強烈的震顫!

這股震顫是楊利偉此前人生中從來沒經歷過的,它頻率並不高,也並沒有多劇烈,但楊利偉卻發現自己的五臟六腑包括腦子跟這一振動發生了共鳴!

如果噁心嘔吐的感覺是胃裡翻江倒海的話,那楊利偉此刻的感受就是心肝脾肺腎同時在肚子裡翻江倒海。更可怕的是連腦子也同樣如此,楊利偉感覺眼前一陣陣發黑,據他事後回憶,當時他“我真的以爲我要死了。”

好在就在他頻臨昏迷的時刻,這一共振迅速衰減並消失了,楊利偉看了一眼計時器,發現剛剛的振動總共只持續了26秒,他的主觀感受卻彷彿經歷了一場漫長的噩夢。

這短暫的“生死26秒”發生在飛船穿過電離層與指揮中心通訊中斷的時間內,因此當不久後通訊恢復,地面指揮中心重新看到艙內情況時,隨着監測員一聲“利偉還活着!”大廳裡響起一陣掌聲。

之後神舟五號順利進入預定軌道,進行了十四圈在軌飛行,10月16日,在經過21小時23分鐘的飛行任務後,神舟五號返回艙在位於內蒙古的着陸場準確着陸。

楊利偉在現場人員的幫助下出艙,面對人們的關切詢問,楊利偉對工作人員們表示:“我的身體很好,能堅持到現在是你們的功勞!”但有觀看現場直播的細心觀衆發現,楊利偉剛出艙時嘴角是有血跡的。

稍作休息後,楊利偉就即刻彙報了任務過程中的種種情況,包括那險些致命的26秒。

那麼這“生死26秒”到底是怎麼回事呢?

不斷向前

其實就是火箭在升空過程中箭體的振動跟航天員的內臟發生了共振。

在那26秒期間,火箭的振動頻率剛好跟航天員內臟的固有頻率相近,結果內臟的振動從箭體的振動上獲得能量,振幅迅速變大。

科幻小說《三體》中描述的太空武器“次聲波氫彈”,就是利用這一原理,來實現“不破壞對方裝備,只殺傷對方人員”的戰略目的。

聽了楊利偉對那26秒經過的講述後,戚發軔也是立刻就意識到了這是共振造成的,他在後來的採訪中表示:“飛船也好火箭也好,對8-10赫茲低頻的東西不怕。但是我們就沒想到人的五臟、人的腦袋,它的固有頻率就在10赫茲左右,你外邊有這麼個頻率跟他共振起來,他心裡很難受。

就是說我們設計上考慮不周,但是航天員沒有受到這個意外的影響,圓滿完成了任務。”

神舟飛船研發團隊立刻就這一問題進行了改良,之後的載人航天任務中再沒出現過這個問題。

但作爲航天先驅的楊利偉,他的身體在這短短的26秒裡卻已經受到了不小的損害,他之後再也沒有重上太空據說也是因爲這個原因。

按說研發人員在之前的隱患排查過程中已經十分仔細了,但由於他們原本都是研究導彈、衛星的,沒有設計載人飛船的經驗,因此有了這一疏忽。可見思考問題多一個維度是多麼重要。

但經驗都是在挫折中總結出來的,不管怎麼說,神舟五號載人航天任務都是十分成功的。

作爲神舟系列飛船首任總設計師的戚老名字中“發軔”二字,有開動、起步的意思,而我國的航天事業也可以說自神五成功以後進入了新階段,又好又快又穩,一路走來成就斐然。

參考資料

戚發軔:我有青雲志 何懼星漢遙 央廣網 2022