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中国太空探索的汪星先驱者:百里挑一,凯旋归来获郭沫若接见


来源:澎湃新闻网

狗是人类忠实的朋友,它们喜欢与人亲近,乐于接受人类的训练、掌握各种技能,还具有敏锐的听觉和嗅觉,因此除了作为宠物被饲养外,它们还常常会帮人类承担一些方面的工作。

狗是人类忠实的朋友,它们喜欢与人亲近,乐于接受人类的训练、掌握各种技能,还具有敏锐的听觉和嗅觉,因此除了作为宠物被饲养外,它们还常常会帮人类承担一些方面的工作。我们熟知的警犬、导盲犬、搜救犬等,都是汪星人中的"专业工作者"。在人类征服太空的过程中,汪星人们同样肩负起了探路者的重任,为搞清太空飞行对生物体产生的效应问题做出了自己的贡献。世界上第一只进入太空的动物,就是前苏联的太空狗莱卡。相比于大名鼎鼎的莱卡,曾经投身于中国太空探索事业的“汪星人”小豹、珊珊的故事,就很少有人了解了。虽然搭载小豹、珊珊的探空火箭的飞行高度,并没有超过人们公认的100公里高度的太空边界。但它们先于宇航员承受了火箭飞行中的超重、失重和震动,为空间生物学研究和空间生命保障系统的研制提供了资料与经验,为之后开展载人航天工程做了准备。在狗年到来之际,就让我们一起重温它们的飞天故事吧!

本文图片中科院之声微信公众号

座驾——T7探空火箭

1958年,毛泽东主席提出了“我们也要搞人造卫星”的号召。中国科学院随即成立了581组,负责人造卫星的研制工作。起初,科研人员们极富热情地计划卫星在国庆10周年时发射,并为此不分旦夕地勤奋工作。然而,受当时我国整体科技工业水平和综合国力的限制,中央领导在1959年初指示“卫星明年不放,与国力不相称”。根据中央指示,中科院调整了空间技术计划,提出了“大腿变小腿,卫星变探空”的工作方针,将探空火箭的研制作为先行工作,为将来研制卫星进行练兵、打好基础。

探空火箭的飞行高度一般在50公里-1500公里间,以近似抛物线的轨迹飞行,类似于一个未能当空爆炸的窜天猴或二踢脚。探空火箭发射升空后,并不会像运载火箭一样将载荷送入环绕地球的轨道,而是在下降过程中将携带的科学仪器等效载荷弹出,利用降落伞等气动减速装置安全降落到地面回收。探空火箭可以在飞行过程中探测火箭所在位置的中高层大气和电离层的各类参数,获得整个飞行路径上从低到高的物理参数分布。由于大气层的遮挡,天体辐射的X射线和紫外等波段的信号难以到达地面。当探空火箭飞出大气层后,在没有浓密大气遮挡的情况下,还可以探测这些波段的信号,为太阳物理等学科的研究提供一手资料。

探空火箭的飞行高度,处在探空气球的飞行高度之上、探测卫星的轨道高度之下,因此在空间探测中能够发挥其独特的作用,至今仍被广泛应用。此外,由于探空火箭对轨道精度的要求相对运载火箭要低,因此设计制造相对简单,常作为航天技术的先行试验工具。美国在使用运载火箭发射卫星前,就曾试射过多颗Aerobee 探空火箭,还利用这种火箭将老鼠、猴子等动物发射到了高空中,研究火箭发射过程中动物们的生理指标情况。

中科院研制的T7 型探空火箭,是一种能探测60-80公里以下的大气温度、气压、风向、风速的空间探测系统,由当时的中科院上海机电研究院、自动化研究所和581组等单位共同完成研制任务。这种起飞重量在一吨左右的探空火箭,在上世纪六十年代总共进行了二十多次发射,最高发射高度达到了312公里。而搭载“小豹”和“珊珊”的,是T7 火箭家族中特别为两位汪星人定制的T-7A(S2)型生物探空火箭。

百里挑一的实验狗

正所谓“术业有专攻”,那些对火箭、卫星十分在行的科学家和工程师们,面对动物研究就无能为力了。探空火箭的生物实验,是由中科院生物物理所的科研人员负责完成的。起初,他们让白鼠乘坐火箭上天,取得了一些成果。但是,要想更好地模拟人类,就必须寻找一种各方面更接近人的动物。科研人员们自然地想到了让人类的近亲猴子上天。然而猴子天性好动,难以进行测试训练,在买猴回实验室的过程中曾发生过猴子大闹公共汽车、众乘客一齐捕猴的闹剧,在实验室中,猴子更是多次挣脱束缚,在实验室里上蹿下跳,让研究人员们哭笑不得。

最终,身形比白鼠更大又更容易训练的狗取代猴子,成为坐火箭上天的动物。实验人员从马戏团等处搞来一些易于训练的狗后,在实验室中繁殖出了一支由一百多名汪星人组成的狗群。“小豹”和“珊珊”就是从这些狗中脱颖而出的。

只有经过严格的选拔,参加实验的动物才能承担飞行实验任务。对于“飞天狗”,首先要求它们颜值要高。具体标准是:身体小巧,毛色富有光泽且紧贴身体,鼻子较短粗,眼睛圆而大,无分泌物,鼻部湿润,脸部口、鼻、眼的位置分布匀称,长相顺眼,样子漂亮。这条标准淘汰了百分之五十左右的备选者。然后,还要求飞天狗情商要高,它们必须是性格活泼,亲近人,不怕陌生人。对新环境、新刺激感到新异,有明显的探究反射,而没有消极的防御反应。有些狗的性格比较差,胆小、见不得人、咬人、与人疏远、对新环境适应慢,甚至狂叫,这都不符合要求。在挑选飞天狗的过程中,曾有科研人员感慨说,这比给人找对象难多了。

而对于完成飞行实验来说,能够忍受飞行中的恶劣环境是最重要的要求。在地面测试中,研究人员将实验狗们置于隔音室内,以一百多分贝的强度播放火箭发动机工作的噪声,那些在测试中情绪崩溃,乱跑乱撞或狂叫不已的实验狗都会被筛选掉,再加上其他如加速度、振动、旋转、温度等各种适应性考验,都会淘汰一大批不合格的动物。在经过这样的层层筛选后,两岁多的小豹和三岁多的珊珊脱颖而出,被选中执行火箭探空任务。

勇士也会流泪

两只小狗被运抵位于安徽省宣城市广德县的603基地后,准备分别搭乘两枚火箭执行任务。1966年7月15日,小豹被装入火箭顶部为它们准备的生物舱,准备开启它们的高空飞行之旅。在生物舱中,布置了观察小狗呼吸、血压、心电和温度四大生理指标的仪器。研究人员们希望搞清楚在飞行中的超重和失重阶段,狗狗们的这些生理指标将会如何变化。

然而,在发射即将进行时,一个意外却发生了。平时十分乖巧听话的小豹,在进入生物舱中后突然变得十分狂躁,在那里又哭又闹。如果小豹以这个状态上天,不但不能正常进行测试,小豹在挣扎过程中还可能弄断已经附加了相关测量设备的颈动脉,从而危急生命。情急之下,发射指挥部紧急召回了已经撤离到附近山坡上的小豹专职饲养员。这位名叫赵秀花的姑娘,当时刚刚21岁。在所有的参试人员中,她和朝夕相处的小豹感情最好。指挥部希望她能安抚小豹的情绪,让发射能够继续进行。

饲养员要想见到小豹,必须徒手爬上发射架。这位放到今天可以自称宝宝的饲养员,平时连楼顶都很少上,面对高耸的发射架自然非常胆怯。但为了实验成功,她顶着内心的恐惧爬了上去。在生物舱门口,赵秀花见到了眼里含着泪水、不停哭闹的小豹。原来,小豹的情绪波动源于发射前受到的惊吓。小狗进入生物舱前,首先由吊篮吊到发射塔顶端。吊篮是镂空的,从半空中能看到地面越来越远的景象。起吊时,各种机器还会发出各异的噪声,这些都是勇敢的小豹从未训练过和经历过的陌生环境。从发射前生物舱内记录下来的数据看,小豹的血压和心率已经明显升高,充分证明它已经受到了惊吓。

饲养员见到小豹的委屈模样,自然十分心疼。她一边呼喊着小豹的名字,一边轻轻抚摸安慰它。而小豹见到平日里最亲近的人后,像迷路的孩子终于见到了母亲一样,慢慢地平静了下来,乖乖地让人们将它固定在了生物舱中。在检查火箭和小狗的各项参数均没有问题后,T-7A 探空火箭腾空而起,将小豹送往高空之中。在二十多分钟的飞行过程中,小豹坐高承受了最高12.3 G的超重。对仪器数据的分析表明,在飞行过程中,小豹的各项生理指标虽然有不小的波动,但均属于正常的、短暂的和可逆的生理反应。在飞行结束后,生物舱在距离发射场40公里的地方安全着陆,由空军派出的直升机部队及时寻获带回。试验取得了圆满成功!

随后,珊珊也乘坐火箭进行了一次同样的飞行,但由于飞行过程中火箭的震动过大,使得仪器没有返回可用的数据。好在这个问题并没有影响到珊珊的生命安全。小豹和珊珊凯旋后,受到了英雄般的礼遇。在贝时璋先生的陪同下,它们受到了中国科学院郭沫若院长和张劲夫书记的亲切接见,获得了应得的荣誉。

(原标题中国太空探索的汪星先驱者:小豹、珊珊丨春节特辑)

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