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本報記者 劉莉
“神舟”四號飛船的成功發射和返回，表明我國載人航太工程技術日臻成熟，為最終實現載人飛行奠定了堅實基礎。在飛船上到底搭載了什麼樣的實驗？對於下一步載人飛船發射能提供什麼幫助？
“神舟”四號飛船于2002年12月30日淩晨在酒泉衛星發射中心成功發射升空，整船按預定計劃在太空飛行了6天零18小時，環繞地球108圈後，返回艙1月5日晚在內蒙古中部地區準確著陸。留軌艙繼續進行半年的空間應用實驗。
“神舟”四號是我國載人航太工程第三艘正樣無人飛船，除沒有載人外，技術狀態與載人飛船完全一致。在這次飛行中，載人航太應用系統、航太員系統、飛船環境控制與生命保障分系統全面參加了試驗，先後在太空進行了對地觀測、空間科學試驗和空間環境探測等研究項目；預備航太員在發射前也進入飛船進行了實際體驗。飛船在軌飛行期間，船上各種儀器設備性能穩定，工作正常，取得了大量寶貴的飛行試驗數據和科學資料。
中國載人航太工程專家認為，“神舟”四號飛船的成功發射和返回，表明我國載人航太工程技術日臻成熟，為最終實現載人飛行奠定了堅實基礎。在飛船上到底搭載了什麼樣的實驗？對於下一步載人飛船發射能提供什麼幫助？
記者近日採訪了“神舟”四號飛船應用系統副總設計師趙光恒，了解有關飛船搭載實驗的具體情況。
趙光恒介紹説，“神舟”四號飛船上裝有實驗設備52件，其中返回艙15件、軌道艙20件、附加段17件。這52件設備中，有33件是頭一次上星，有19件設備曾經上過“神舟”二號和“神舟”三號衛星。飛船應用系統的科學實驗，可以分成三大類：對地觀測、空間環境監測和空間科學實驗，具體有六項。
對地觀測試驗包括多模態微波遙感器對地探測和綜合精密定軌兩項。
微波遙感———比“相機”更靈活的觀測手段
“多模態微波遙感器是我們這次衛星上的一個‘大件’，我們叫它主載荷，也就是最重要的一部分試驗設備。”趙主任介紹微波遙感實驗設備時這樣開頭。
微波遙感是新型的對地觀測手段，為世界各先進國家重視，我國從上世紀八十年代開始航空微波遙感設備的研製，近20年來得到長足發展。微波遙感是新型對地觀測手段，通過接受地表物體的電磁波資訊來對海洋、陸地、大氣進行觀測。它比照相機更靈活，能全天候接受微波資訊。不管是陰天雨天，都不影響觀測的進行。“神舟”四號飛船裝載的多模態微波遙感器是由我國自己設計的，這次首次上天進行試驗，它包括微波輻射計、微波高度計、微波散射計三個部分，三部分各司其職，能夠綜合觀測到更豐富的資訊。
微波輻射計主要用來探測地表物體的溫度特徵和水分特徵。飛船傳回的數據經過處理，圖片顯示溫度高的區域顏色較深；相反，溫度低的區域顏色較淺。降水中水汽含量、積雪、土壤中水分的含量也能通過微波輻射計探測到。高度模態探測計主要用來探測高度，例如海面高度、海浪高度和大洋環流。而散射模態探測計則主要用來探測海面風速和風向。
精密定軌———確定飛船自己的位置
“精密定軌實驗主要是為了配合微波遙感探測器中的高度計。比如，要通過高度計輻射回來的電磁波信號計算海平面的高度，首先要確定飛船自己是多高。”
“神舟”四號飛船的精密定軌採用多種手段，包括船載GPS、鐳射反射器和無線電應答機。GPS定位，主要通過接收機，接收導航衛星傳來的信號。鐳射雷達測距是靠地面的鐳射跟蹤站發射鐳射，再根據從飛船上反射回來信號，進行數學計算，測定飛船的準確位置。這位副總設計師介紹説，目前這種測算方法是最精確的。現在，我們對於“神舟”四號的定位可以精確到幾米以內。
空間環境監測———繪製太空“安全示意圖”
空間環境及其變化是載人航太十分關注的問題，關乎載人航太器和航太員的安全。“神舟”飛船第四次飛行試驗應用任務中安排了綜合性空間環境的監測。“神舟”四號飛船除了繼續進行高層大氣探測，同時還配置了對航太員和飛船安全至關重要的高能輻射、低能輻射探測，實時監測飛船軌道空間的各種環境參數，為航太員和飛船的安全防護提供重要依據。
“這是‘神舟’四號傳回來的高能帶電粒子空間分佈示意圖，”趙光恒指著電腦螢幕上的一張圖解釋説，“曲線代表不同的軌道，不同顏色代表不同的粒子強度，這是南大西洋異常區，這些較深的紅顏色代表電子強度較高。每秒每平方釐米兩萬多個，但從電子能量來看，不足以射入到飛船艙內，對艙內的航太員來講是比較安全的。但是航太員最好不要在這個區域出艙活動。”
科學家説，他們已經通過進一步探測，更準確、全面地了解軌道環境，為今後載人航太繪製了一張比較精確的太空軌道“安全示意圖”。
通過前三次飛行試驗，應用系統對空間環境及預報方法的研究已進入成熟階段。空間環境預報中心通過收集並綜合分析國內外衛星和地面觀測數據，發佈遠期、中期、近期預報和飛船發射、運作期間的空間環境狀況和可能出現的空間環境異常預報；提供有關太陽活動、空間輻射、地磁活動等參數和飛船運作軌道的大氣參數，在出現危急情況時發佈警報等方面都成功地為我國的載人航太器提供了安全保障。
細胞電融合———太空中培育生物新品種
這位副總設計師介紹説，細胞融合技術是生物加工、培育新品種和生物制藥的新技術。空間微重力條件下，細胞在融合液中的重力沉降現象消失，可以提高電融合雜種細胞得率和細胞活力，為人類利用微重力資源進行空間制藥探索新方法。
“神舟”四號飛船上的電融合儀由我國自行設計，在一套實驗裝置中同時分別進行動物細胞和植物細胞的兩項電融合實驗，以求獲得新藥物和新植物品種的方法和技術。採用純化的B型肝炎疫苗病毒表面抗原免疫的小鼠B淋巴細胞和骨髓細胞進行動物細胞電融合；採用有液泡的黃花煙草原生質體和脫液泡的革新一號煙草原生質體進行植物細胞電融合。
1月6日淩晨4時15分，隨“神舟”四號飛船返回艙順利返回地面的實驗設備被最先運到了中科院。在地面上也同時一對一的進行著地面實驗。分析數據表明，空際實驗結果比地面實驗結果細胞融合率提高了幾倍到十幾倍。
空間分離純化———太空中分離蛋白質分子
生物醫學和生物技術的發展，使一些高純度的生物材料如氨基酸、蛋白質的分離純化方法成為重要的基礎應用技術。“神舟”四號上安排了電泳分離實驗來開展這一項目研究，設備由中國自行研製，實驗生物樣品為細胞色素C和小牛血紅蛋白。
專家介紹説，連續自由流電泳分離具有效率高、設備操作簡單、解析度好、過程和條件可控、對産物損傷小等優點，是製備型的主要分離手段。在“神舟”四號上安排的電泳分離實驗主要目的是為研究其規律，通過實驗積累經驗，為我國的蛋白質和其他生物大分子分離純化技術的研究發展奠定基礎。
微重力流體物理實驗———看一滴油在太空中如何運動
流體物理學研究是微重力科學的重點領域，“神舟”四號飛船進行的這項實驗，研究在太空失重狀態下，流體包括液體、汽體等平衡與運動的規律看一滴油在太空中如何流動、如何維持平衡等。
這位專家説，流體物理學研究微重力環境下的液滴遷移動力學問題，既有理論方面的重要性，也有很強的應用背景，如在微重力環境下的材料加工、晶體摻雜、空間焊接及電泳過程中都會遇到液滴或氣泡的遷移問題。在“神舟”四號飛船上安排的實驗項目，採用我國自行研製的通用流體實驗裝置，在不同條件下實驗，在相關理論研究中取得新的突破。
現在，飛行實驗已經全部結束了，飛行實驗圓滿成功。實驗數據還將進行進一步的分析處理。
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中國航太大事記
我國航太事業起步于20世紀50、60年代。1956年10月8日，我國第一個火箭導彈研製機構———國防部第五研究院成立，錢學森任院長。1958年4月，開始興建我國第一個運載火箭發射場。
1964年7月19日，我國第一枚內載小白鼠的生物火箭在安徽廣德發射成功，我國的空間科學探測邁出了第一步。
1970年4月24日，隨著第一顆人造地球衛星“東方紅”1號在酒泉發射成功，我國成為世界上第五個發射衛星的國家。1975年11月26日，首顆返回式衛星發射成功，3天后順利返回，我國成為世界上第三個掌握衛星返回技術的國家。
1979年，“遠望”1號航太測量船建成並投入使用，我國成為世界上第四個擁有遠洋航太測量船的國家。
1985年，我國正式宣佈將“長征”系列運載火箭投入國際商業發射市場。
1990年7月16日，“長征”2號捆綁式火箭首次在西昌發射成功，其低軌道運載能力達9.2噸，為發射載人航太器打下了基礎。
1992年，我國載人飛船正式列入國家計劃進行研製，這項工程後來被定名為“神舟”號飛船載人航太工程。“神舟”號飛船載人航太工程由“神舟”號載人飛船系統、“長征”運載火箭系統、酒泉衛星發射中心飛船發射場系統、飛船測控與通信系統、航太員系統、科學研究和技術試驗系統等組成，是我國在20世紀末期至21世紀初期規模最龐大、技術最複雜的航太工程。隨著“神舟”四號發射成功，“神舟”飛船已成功進行了4次無人飛行，載人飛行已為時不遠。據新華網
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