文化移通之名人大讲坛
第四十六讲
民族的骄傲——中国航天
主讲人：高祥武
（前24分钟没有声音。其中前15分钟为主讲人播放视频内容，从15分到24分36秒左右才开始有声音）
所以说，中国的航天是起源于梦想。大家知道，元朝最终灭了宋朝统治了中国。在这个期间，宋朝的火药技术其实已经做成了一种兵器，第一次的实验就是在开封，就是宋朝的军队攻打元朝时用的，这就是历史上第一次将火箭运用于战争。当然了，随着蒙古大军的快速扩张，他们将这门技术也传播到了欧洲，欧洲用了中国的火箭技术发明了后来大家所熟知的导弹。这就是说，咱们国家除了有梦想之外，我们还有实践，也就是制造了世界上第一枚火箭。当然了那个火箭仅仅是火药成分的一种配比，之后我们又把它运用到军事上，这也就属于值得我们骄傲的一个方面。
另外从现代来看，这张图（PPT上显示的图）是一张世界地图，不同颜色代表不同国家在航天领域的发展史。深绿色代表既掌握了火箭和导弹技术同时又掌握了卫星技术的国家，大家可以看到，有俄罗斯、中国、印度、美国、欧洲等部分国家，当然还包括日本，这些都是属于具备导弹、火箭、卫星等综合能力的航天大国。浅绿色所代表的是具备卫星研制的国家，就是不掌握火箭和导弹技术，掌握了卫星技术的国家。粉色区域是属于正在开展卫星研制的国家，红色的区域表示的是正在开展导弹和火箭研制的国家。我这里所说的导弹、火箭，其实在系统里基本就属于一个意思。
前段时间大家可能都听说过朝鲜要发射导弹这件事情，美国则认为它是正在试验导弹技术，这个可能就是政治需要了。但是从本质上讲，火箭和导弹的技术是相通的。尤其是运载火箭和洲际导弹的技术基本上是一致的，只不过我们涉及轨道的目标点一个是在空间一个是在地面。所以从这个意义上来讲，火箭和导弹技术在世界上具备这样能力的国家前段时间还只有九个，在朝鲜和韩国具备这项能力之后，世界上目前有十一个国家掌握了这项技术，而且这项技术绝对是国家的核心机密，不会对外转让。但是卫星就不一样了，掌握了卫星技术的国家是非常多的，甚至包括非洲的国家也在研制自己的卫星使其具备一定的能力。从长远发展来看，像中国这样一个大国，在世界的地位就需要航天这种系统来支撑，就是我们国家的军事力量以及民用航天，这些都是需要既具备火箭导弹的能力又具备卫星的研制能力才能成为世界的航天大国，这也是我们应该值得骄傲的地方。
同时我们的火箭家族，刚才在片子里面也提到了，我们从1970年发射第一枚火箭开始到现在为止，国家的火箭应该将近有一百七十多次的发射，所以也形成了这样一个型谱。大家经常听到的是“长征三号甲”“长征二号F”，这些都是我们现在正在服役的火箭。前面也有退役的，后面没有列到的也有我们正在研制的。现在给大家主要介绍一下正在运用的，也就是长征五号运载火箭，在不久的将来，应该就是明年或者后年将由海南卫星发射场来发射我们国家第一个大型运载火箭“长征五号”。“长征五号”火箭家族相当于走的是一个系列化、通用化、组合化的路线。大家可以看到，它的新一级是由五米直径，也就是下面这个，蓝色的是三米三五的直径，就是现有火箭的星级直径，最上面那个是二米二五的助推，是现有火箭的助推直径，通过一系列组合可以适应不同重量的卫星
不同轨道发射任务的需要，我们把它们统一叫做长征五号火箭家族。当然了，细分来说就是长征五号A、B、C、D、E、F。
这个是我们国家的人造卫星系列。大家知道，在我们小学的课本上可能就有卫星的图片，卫星的样子也是多种多样的。在外面这个蓝色的部分就是它的能源系统，就是太阳能翻板。这个翻板为整个卫星系统提供能源。同时，上面的圆盘或者是小方块那些支出来的东西类似于小天线的就是我们卫星跟地面之间进行通信和数据传输的一个媒介。咱们学电子工程专业的同学应该对这方面了解的相对多一些。卫星系列非常多，这里面也是简单举出来几个，大量的卫星都是跟每个人生活息息相关的。咱们现在的“北斗计划”就是大家熟知的美国GPS系统。通信，广播，遥感，气象都是属于“风云”系列卫星，都是属于影响我们每个人的日常生活的资源。
首先我给大家讲下比较关注的北斗导航卫星，目前我们建成的区域导航卫星系统，这个区域导航卫星系统就是指亚洲太平洋地区的国家可以使用，这个我们叫做第一期工程，是由十二颗卫星组成的。目前我们也启动了二期工程，将由三十多个卫星组成的覆盖全球的北斗导航系统，这个系统目前主要在军事领域运用，同时也在交通运输系统，对于我们每一个人的手机上大家比较关注什么时候能拥有我们自己的北斗导航系统，应该说从最近的一些官方的消息来说应该是在两年以后。为什么要在两年以后大家会问，这个原因主要是因为北斗导航系统它是要有一个产业的发展过程，大家知道产品数量越多价格越便宜。现在可能从产品的数量上还不足以使价格降到使每一个人都能够接受的水平，所以，还需要有一个过程。但是从它的能力上，应该是和GPS导航系统相当的，就是在亚洲太平洋地区。我觉得今天有必要给大家讲讲一个基本的系统原理，这两张图大家可以看看，因为都学过立体几何，我们这个导航系统一般是需要四颗卫星才能对一个目标实施定位。为什么这么说呢？大
家可以看到左边这幅图，这是三颗定位的一个原理，就是我们地面的一个目标跟卫星之间应该有一个定向的距离，也就是两点之间的距离，对于卫星来说只要是满足距离的这个目标点形成的一个球面，也就是说此目标是球面上的一个点。每一个卫星形成一个球，那这样大家想象一下，两颗球相交会形成一个圆，这个圆再跟另外一个球相交的话，就是两个点，所以三颗星只能并到两个点上，那就需要第四颗星了。我们这两个点落在第四颗星的这个球上就可以对目标进行定位。我说的这个是物理意义上的原理，真正的解析的时候我们要有一个方程组，就相当于对未知数的一个求解过程。但是原理呢，大家只要研究这方面的书呢，也都有，就是非常简单的一个数学公式。所以大家只要知道，我们要想定位需要四颗卫星这个基本的常识就行了。
下面我们来讲一下“载人航天“。我个人比较幸运，参加工作以后，在中国的载人航天中，杨利伟的使命已经完成了，也就是神舟五号。我从事的是神舟六号任务，在任务过程中可以给大家简单讲一下中国载人航天工程的大家比较感兴趣的一些话题。可能大家的目标点大量的集中在航天员身上。航天员，我把他比喻成就像是在一场演出的舞台上的一个演员，为了这场舞台演出，幕后有很多人在做着不同岗位上的工作来保证这个舞台的效果，包括前期的工作，现场的工作以及结束后的工作。我主要是从事火箭的研制，就像刚才提到“长征二号F”运载火箭。杨利伟在“神舟五号”上感觉怎么样，可能大家非常关注，可能下来之后看到的视频不是那么舒服。这个从专业角度来讲，杨利伟确实在火箭发射的上升阶段有一段时间应该是接近于他的生理极限。为什么这么说呢？大家知道人在一个汽车里面有时候会晕车，其实火箭也是一个交通工具，杨利伟当年在这个“神舟五号”上，通过我们的数据观测来看是有一个非常大的低频振动，我们叫做8赫兹的低频振动。在火箭上升阶
段使他承受了一个生理极限。所以下来后，我们用了三年的时间，对火箭的用途进行改进。就相当于我们对汽车改进使它更加舒适是一样的道理，针对它以往的一些问题。大家知道这样一个问题在现象描述上说是容易的，但是从改变它来说的这个基础上是非常困难的。就相当于我们要重新走一个这个火箭系统的研制历程。这里面，结构系统是首当其中的，大家知道频率跟质量是与频率分布有关的，但是从火箭这么大一个飞行器来说，它的结构设计的每一个地方的改变都会影响它其它方面的可靠性。所以，火箭从“神舟五号”到“神舟六号”这将近三年的时间里，基本上就是在做这项攻关工作。因为我是从事遥测系统研制工作，所以在这个过程中，主要是针对火箭测试的一些数据进行工作。所以能够看到中国航天在这个非常大的宣传背景下，其实背后还是有些这样那样的问题。我们在不同程度的进行一些攻关去让我们航天的未来走的更好。
另外一个，后面的任务，大家可以想象一下还有出舱行走。大家可能也看的出来，我不知道当时有没有看现场直播的，翟志刚出舱时，舱门好长时间都没有打开，而从我们普通人的视角来看，可能会很容易去打开舱门。其实人在失重的状态下是使不上力气的，就是他的脚没有支撑点。所以如果他的手出力的话反而会把这个力给抵消了。所以大家后来看，他的同伴相当于是紧紧抱住了他，他再来开这个舱门，同样道理，他同伴的脚也没有重力，只能站在那，靠两个人的惯性力打开舱门。这个后面呢，我们就反思这样一个过程，这个舱门设计是否有问题，就是对于航天员来说，在那样一个环境下，怎样操作，尤其是面对全世界进行现场直播，最终的舱门是打开了，但是他们下来后，经过他们的描述，确实费了九牛二虎之力。在地面很简单的一件事情，在太空就非常非常的艰难，这也是我们的设计工作者在设计的时候没有考虑周全。所以在后期