1970年4月24日,我國首顆人造衛(wèi)星東方紅一號發(fā)射入軌,讓中國人的聲音在太空中唱響。
46年后,這個日子成為首個“航天日”。此間,記者走進東方紅一號衛(wèi)星的誕生地、我國空間事業(yè)的主力軍——中國航天科技集團公司五院,探尋我國空間事業(yè)的輝煌足跡。
如今,東方紅一號仍在天上飛行,五院卻已今非昔比。該院院長張洪太表示,從“土方法”上馬研制出中華第一星以來,五院的產業(yè)能力從“九五”以前年均研制和發(fā)射衛(wèi)星不到1.5顆,到“十一五”期間達到年均8顆以上,再到現(xiàn)在具備年在研型號80顆、發(fā)射30顆星船的能力;從過去高精尖設備和產品依賴進口,到越來越多性能優(yōu)異的國產元器件成為中國衛(wèi)星的標配,再到實施自主可控工程,實現(xiàn)高性能CPU等300余項關鍵元器件國產化,平臺產品國產化替代率達到100%……
截至目前,五院已發(fā)射192顆空間飛行器,106顆星在軌穩(wěn)定運行,形成了載人航天、深空探測、導航定位、對地觀測、通信廣播、空間科學與技術試驗等六大領域航天器研制業(yè)務。中國航天一次次向世界發(fā)出了民族強音。
設計研發(fā):從筆尺制圖到全三維數字化設計
1958年,我國派出由趙九章、楊嘉墀、錢驥等科學家組成的高空大氣物理代表團,到蘇聯(lián)考察衛(wèi)星工作。但住了70天,他們連衛(wèi)星的影子也沒看到。中國人明白了,發(fā)展人造衛(wèi)星,只能靠自己。
1968年2月20日,經中央批準,中國人民解放軍第五研究院(今航天科技集團五院)正式成立。面對國外的嚴密封鎖,研制人員別說完整的資料,就是衛(wèi)星樣品也沒見過?;狙兄茥l件同樣缺乏,手搖計算機是搶手的寶貝,畫圖紙、爬格子是設計師的必修課。
如今來到五院數字化協(xié)同設計中心,映入眼簾的是一排排高性能計算機,航天器每個零部件都以三維方式展示在虛擬顯示屏上,各崗位人員集智攻關,一起完善著設計方案。數字化設計方案會傳遞到廠房、車間,通過數控機床、3D打印等方式完美展現(xiàn)。在研制全程,產品檢驗、試驗等各類數據會完整記錄在信息系統(tǒng)中,方便核查。
從筆尺制圖、算盤運算到全三維數字化設計、虛擬試驗、產品全生命周期數字化質保,我國宇航產業(yè)的總體能力得到了翻天覆地的變化。
試驗設備:從自主探索走向國際一流
衛(wèi)星能不能抗得住復雜的外太空環(huán)境?如果因為空間環(huán)境導致衛(wèi)星在軌失效,誰擔得起這個責任?這是研制東方紅一號衛(wèi)星時,趙九章和錢驥面臨的難題。經過慎重考慮,他們做出了“自主研制衛(wèi)星空間環(huán)境模擬設備”這個在當時看來根本無法完成的決定。
研制人員沒有資料可查,就去工廠調研;沒有專業(yè)基礎,就參考圖書館里英文、俄文和日文書籍,從真空、低溫、太陽輻照等一些基本原理學起;國家沒有好的工業(yè)基礎,他們就自己負責工藝和審查圖紙,又做設計,又跑加工。
1964年,全部材料立足國內的中國首套空間環(huán)境模擬試驗設備KM1和KM2研制成功,填補了我國航天空間環(huán)境工程領域的技術空白。
如今,坐落在天津濱海新區(qū)的大型總裝集成與測試中心里,裝備有五院自主研制成功的亞洲最大、世界第三的KM8空間環(huán)境模擬器;世界上推力最大的電動振動臺系統(tǒng)140噸振動臺;容積排名世界第二的4000立方米高聲強混響室;大型航天器密封性測試系統(tǒng)擁有目前國內外尺寸最大、構型最復雜、難度最高的收集室。這些國際一流環(huán)境模擬試驗設備,即將承擔起我國載人空間站等大型航天器總裝、集成、測試等工作的重任。
宇航產品:從一枝獨秀到精品匯聚
1967年,東方紅一號方案確定了“上得去、抓得住、聽得到、看得見”的技術要求。
為了讓全世界都聽到新中國第一顆衛(wèi)星的聲音,五院科研人員反復研究,從火車站的鐘聲中受到啟發(fā),來到北京樂器研究所、上海國光口琴廠等單位廣泛的調研,最后決定用電子線路模擬鋁板琴演奏《東方紅》樂曲。從“音鍵”的選擇、調配,到所有元器件、材料和測試儀器,科研人員經過上百次試驗,終于取得了令人滿意的效果。
由于東方紅一號衛(wèi)星直徑只有1米,其本體亮度只相當于六等星左右,讓地面“看得見”成為難題。科研人員想出了“借箭顯星”的辦法,在與衛(wèi)星一起進入太空的長征一號運載火箭第三級上設置了“觀測裙”,看到火箭就很容易找到衛(wèi)星了。這項艱巨任務交給了五院508所。僅用了一年時間,該所就趕制出耀眼的“裙擺”,其上天后形成直徑4米的球面反光體,能達到2至3等星的亮度,肉眼直接可見。
樂音盒、觀測裙只是東方紅一號衛(wèi)星上面具有代表性的兩個產品,當年研制這兩個產品的五院502所和508所,分別成長為衛(wèi)星控制系統(tǒng)和遙感技術領域的佼佼者。
相比當年東方紅一號一枝獨秀,如今五院的宇航產品多面開花、精品匯聚,承擔著載人航天與探月工程、第二代北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、高分辨率對地觀測系統(tǒng)等國家重大工程的航天器研制工作,以及軍事航天裝備和民用空間基礎設施的核心建設工作。
今后,該院還將在國家重大航天工程建設方面推陳出新,將抓總研制出一批更具有國際領先水平、中國特色的高科技航天產品。
據悉,預計將于2017年發(fā)射升空的嫦娥五號探測器將首次為國人帶回來自月球的“禮物”,2018年發(fā)射的嫦娥四號探測器將實現(xiàn)人類航天器在月球背面首次軟著陸和地月L2點中繼通信;我國新一代地球同步軌道換代發(fā)展衛(wèi)星平臺——“東五”平臺的研制及其試驗驗證衛(wèi)星的發(fā)射,可全面滿足2030年前軍、民、商用衛(wèi)星的需求,為東方紅系列大型衛(wèi)星平臺型譜再添新丁。在空間飛行器在軌服務與維護、空間太陽能電站等前沿空間科學與技術試驗領域,五院也在積極開展預研項目的攻關工作,這些新空間技術逐步實現(xiàn),將為我國乃至世界空間技術發(fā)展帶來全新的改變,繼續(xù)續(xù)寫東方紅一號的傳奇。