2020年1月10日,《人民日報》要聞版發(fā)表長篇文章《神舟二十載 問天不停歇》,以近整版的大篇幅對中國航天科技集團五院神舟團隊進行了詳細報道。
《神舟二十載 問天不停歇》
筑夢太空,問鼎九天。長征五號遙三運載火箭成功發(fā)射、北斗全球組網(wǎng)進入沖刺期、嫦娥翩然落月背、空間實驗室完成服役返回……過去一年多,我國航天事業(yè)發(fā)展步履鏗鏘、碩果累累。1999年11月20日清晨,神舟一號飛船發(fā)射,我國載人航天大幕徐徐開啟。轉(zhuǎn)眼20年,作為我國載人航天器研制設(shè)計工作的主力軍,神舟團隊書寫了一項又一項驕人成績:將6艘載人飛船、5艘無人飛船和2個空間實驗室順利送入太空;護航11名中國航天員、14人次完成太空之旅,最長在軌時間達30天;實現(xiàn)太空出艙、交會對接、太空授課……而這支優(yōu)秀的團隊,平均年齡僅有33歲,他們將自己的熱血青春與祖國發(fā)展同頻共振,時刻以沖鋒的姿態(tài),托舉起中華民族的載人航天夢。
——編者
歲末年初,中國航天科技集團五院載人航天總體部的大樓里,神舟團隊的科研工作者們步履匆匆。
去年7月,天宮二號空間實驗室完成任務(wù)、順利返回,神舟團隊又立刻投入到下一項研發(fā)任務(wù)中。20多年來,神舟團隊將6艘載人飛船、2個空間實驗室成功送入太空;護航多位航天員完成太空之旅;完成太空出艙、交會對接、組合體飛行等任務(wù)……這張驕人的成績單背后,是科研團隊長達幾十年的科研攻關(guān)。
向未知領(lǐng)域,探路!
“關(guān)鍵核心技術(shù)是買不來的”
“每一點航天領(lǐng)域的科技進步,都是人類向著浩渺星空邁進了一步”,年過八旬的陳祖貴老先生,向記者講起了我國載人航天事業(yè)的發(fā)展歷程,往事猶如卷起的畫卷,徐徐展開……
“圜則九重,孰營度之?惟茲何功,孰初作之?”這首詩描寫了中國人探索宇宙的夢想,從那個時候開始,飛天夢就深埋在了中華民族的血脈里。
1999年,發(fā)生了三件大事:新中國成立50周年、澳門歸回、神舟飛天。一時間,人們探索宇宙的熱情被再次點燃。“‘神一’的意義,我認為比‘神五’更大?!被厥走^往,神舟號飛船首任總設(shè)計師戚發(fā)軔院士頗有感觸,他說,在神舟五號飛船載著航天員楊利偉安全返航的時候,他卻想去看看“神一”回收的地方。
“那是在多么艱難的條件下干出來的事業(yè)!”戚院士說。在上世紀六七十年代,我國就有了第一代返回式衛(wèi)星——“曙光一號”的研制計劃?!笆苤朴谟嬎銠C技術(shù)水平,直到上世紀80年代,我國載人航天事業(yè)仍進展不大。我們想自主研發(fā)星載計算機芯片,推動載人航天事業(yè)快速發(fā)展,經(jīng)過不懈努力,終于成功了?!标愖尜F說。
硬件做了出來,軟件編寫成了難題。在一次星—地對接仿真實驗中,團隊發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)明顯異常?!爱敃r沒有相關(guān)軟件,很難定位問題源,團隊壓力特別大。”隊員們沒日沒夜工作在實驗室里,累了就趴在桌子上休息一會,餓了就隨便吃一點。經(jīng)過反復排查,最終發(fā)現(xiàn)不是軟件問題,而是芯片上的一個存儲單元壞了。
就是在這種艱苦條件下,陳老帶領(lǐng)團隊先后攻克了計算機控制衛(wèi)星姿態(tài)的控制系統(tǒng)研制,掌握了衛(wèi)星全姿態(tài)捕獲技術(shù)、衛(wèi)星應急控制器技術(shù)等。后來在神舟科研攻關(guān)期間,他們還成功研制出我國載人飛船GNC系統(tǒng),并成功應用于9艘神舟飛船。
1992年,我國載人航天工程正式啟動?!澳菚r候,沒有實驗場地和設(shè)備,可謂困難重重?!逼菰菏空f,只有把地面試驗做充分,才能確保成功,這就要求必須建立完善的科研基地。
“飛船研制要用到哪些設(shè)備,這些設(shè)備如何研制?這個挑戰(zhàn)一點也不比研制飛船本身小?!逼菰菏空f,那時候,航天五院邊設(shè)計、邊出圖、邊建設(shè),在北京建成了采用AIT一體化設(shè)計思想建成的總裝廠房、亞洲最大的真空罐和電磁兼容實驗室以及振動臺……
載人航天總體部總設(shè)計師楊宏覺得自己是個“幸運兒”,一參加工作就趕上“神舟”立項?!捌鸩诫A段,我們對整個載人航天系統(tǒng)的認知都不到位?!彼浀米约涸?jīng)在一次地面檢測中,“燒”壞過4臺設(shè)備。“因為電路設(shè)計、電源器件的研制,都需要在實驗中一點點摸索。”
早期研發(fā)階段,團隊也曾向國際同行尋求幫助?!暗P(guān)鍵核心技術(shù)是買不來的?!标愖尜F回憶,很多所謂的“核心”技術(shù),只不過是從公開發(fā)表的文章里抄下來的。
團隊沒有氣餒?!熬湍煤I匣厥諄碚f,5200公里的海域,我們沒有依托于航母的海上救生技術(shù),海上回收成了巨大的難題?!睏詈暾f,為此,團隊研發(fā)了海上定點回收技術(shù),確保海上迫降后航天員能順利上岸。
“為了研發(fā)海上定點回收技術(shù),我們不知編寫了多少程序、做了多少實驗、測試了多少數(shù)據(jù)。”楊宏感慨。
航天員安全,守護!
“要時刻問自己,敢不敢坐自己研發(fā)的飛船”
“5,4,3,2,1,點火!起飛!”這串口令,每一個神舟人都爛熟于心。每個數(shù)字代表著不同任務(wù)指令,要不假思索、形成慣性動作?!?00秒內(nèi),發(fā)出100多條指令,決不能出現(xiàn)任何差池?!睏詈暾f。
“航天產(chǎn)品可靠性為0.97,因為要保障人的安全,載人航天的失敗率必須控制在3‰以內(nèi)。兩個要求同時滿足,故障率必須在三十萬分之一以內(nèi)。換句話說,每天發(fā)一次,30年都不能出問題。”對此,戚院士對團隊說的最多的一句話就是:“要時刻問自己,敢不敢坐自己研發(fā)的飛船?”
要保障安全性,就必須用上所有的可靠性措施。“從起飛到把飛船送到預定軌道,有8種故障救生模式。在飛船入軌之后,還有180多種故障對策。實際上,在大約70萬條計算機程序中,30%是應付正常飛行的,70%用于應付故障?!逼菰菏拷榻B。
從“神一”發(fā)射至今,團隊創(chuàng)造了“0失誤”和回收“10環(huán)打靶”的優(yōu)異成績,但“一次成功不代表次次成功,這次成功不代表下次成功。我們時常告誡自己,每一次都必須‘從零開始’?!睏詈旮嬖V記者。
在神舟三號發(fā)射前,飛船已經(jīng)進入靶場時,團隊卻發(fā)現(xiàn)一個電連接器出現(xiàn)障礙。“必須返廠做失效性分析。”楊宏回憶,返廠后發(fā)現(xiàn),電連接器本身有設(shè)計缺陷,要重新設(shè)計,但同樣的元器件在飛船上用了77個,重新設(shè)計生產(chǎn)需要三個月。
“堅決不能讓有哪怕一絲缺陷的飛船上天!”指揮部當即決定,暫停發(fā)射計劃,全員撤場。楊宏作為當時的主任設(shè)計師,受到了處分,這也成為楊宏職業(yè)生涯中最痛的事。
“地面測試就要暴露問題,暴露越多,上天后就越安全。”陳祖貴說,他曾受邀觀看航天員訓練。在離心機旁,航天員身上壓著相當于自身體重4—8倍的載荷,這種訓練讓他們臉色蒼白,表情痛苦。陳老看在眼里,疼在心里。
“那一刻我感覺責任重大,當即向航天員們許下承諾,不僅要讓他們安全回來,還要讓他們舒舒服服回來!”陳老字字鏗鏘。經(jīng)過團隊設(shè)計,神舟五號飛船返回時,楊利偉實際承受的載荷僅有自身體重的3.2倍,可以用“舒服”來形容。
“我們和航天員的關(guān)系猶如‘廚師’和‘顧客’。以前,我們要讓航天員‘吃飽’,現(xiàn)在要讓航天員‘吃好’,這就需要我們?nèi)ァ嚦浴!痹翁鞂m二號總體主任設(shè)計師的柏林厚做了個形象的比喻。
2016年10月19日凌晨,神舟十一號與天宮二號完成交會對接,景海鵬、陳冬開啟30天太空生活。這次“超長待機”對飛行器宜居設(shè)計提出巨大考驗。
怎么住得舒服?團隊下足了功夫:開發(fā)天地一體化多媒體系統(tǒng),讓航天員可以看球賽、聽新聞,還能跟家人、戰(zhàn)友視頻聊天;設(shè)計可折疊多功能平臺,讓航天員就餐和進行科普活動時更方便;研制無線頭戴設(shè)備,解決有線頭戴設(shè)備“相互糾纏”問題,讓航天員在艙內(nèi)更自由地與地面對話……
在地面研制時,柏林厚和同事們經(jīng)常把自己模擬成航天員,進艙實際體驗。再根據(jù)自身感受和航天員反饋,不斷完善艙內(nèi)人性化設(shè)計,比如降噪、廢棄物處理等。
引領(lǐng)高技術(shù),突破!
“科研的最終目的是服務(wù)生活”
科研人員,都是幕后英雄。每一次成功背后,都是他們默默付出、接續(xù)奮斗的結(jié)果。
載人飛船系統(tǒng)副總設(shè)計師馬曉兵習慣稱自己為“愛找麻煩的人”?!白鍪虑榫鸵龅綐O致”,這是航天人堅持的準則,入行15年的馬曉兵感觸頗深。
2016年的一個深夜,值班人員發(fā)現(xiàn)航天員與地面的語音通信系統(tǒng)出了問題?!耙驗橛泄收项A案,問題得以順利解決。就是要在地面把‘所有可能出現(xiàn)的問題都考慮到’。”馬曉兵回憶說。
對此,團隊建立了地面監(jiān)測防漏洞工作機制,出現(xiàn)問題第一時間解決,并形成“零缺陷、零故障、零疑點”的團隊文化。
創(chuàng)新,是團隊的另一種文化。
“新一代航天人必須要有創(chuàng)新精神?!瘪R曉兵介紹說,遇到緊急情況時,飛船必須在4個小時內(nèi)快速返回,否則航天員生命安全就會受到威脅。這就需要有大量的數(shù)據(jù)支持,在地面研制階段,這些都需要考慮進去。
比如,在航天器交會對接中,飛船會有多次變軌,軌跡預期經(jīng)常會有偏差。如何保證數(shù)據(jù)的實時更新,減少誤差的發(fā)生,這讓馬曉兵及其團隊犯了難。
“花了3年時間,團隊利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,加入自主計算程序,通過提取飛船高度、飛行速度等參數(shù),解決了數(shù)據(jù)誤差問題,為航天員的救生提供了重要的技術(shù)保障?!瘪R曉兵告訴記者。
“就拿天宮一號來說,僅用5年時間,就實現(xiàn)了大型壁板技術(shù)、控制力矩陀螺儀技術(shù)等11項關(guān)鍵核心技術(shù)的突破?!睏詈暾f。
據(jù)了解,為了滿足太空艙航天員生存需要,確保長期密封艙里的空氣環(huán)境質(zhì)量達標,團隊嚴格控制艙內(nèi)所有金屬、非金屬材料的使用;為了解決工作設(shè)備發(fā)熱對航天員生存空間的影響,他們采用通風換熱方法,利用機器熱量保障艙內(nèi)溫度……人性化的設(shè)計,多學科多維度的科研探索,讓太空艙成了航天員溫暖的家。
“科研的最終目的是服務(wù)生活?!逼菰菏空f,載人航天工程作為“863計劃”的一個重要項目,會帶動各個科研領(lǐng)域的進步。“比如,未來空間站建成后,可以開展多個學科實驗項目,將對農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)療、新材料、環(huán)保、生物、新能源技術(shù)等領(lǐng)域產(chǎn)生極大的推動作用,這些最終都將改變?nèi)藗兊纳?。”楊宏說。
載人航天大事記
1999年11月20日
我國自主研制第一艘無人試驗飛船神舟一號成功發(fā)射升空
2003年10月15日
楊利偉駕乘神舟五號向太空進發(fā),在繞地球14圈、飛行21小時后啟動返回程序,順利返回
2005年10月12日
費俊龍和聶海勝駕乘神舟六號進入太空,在太空中停留了5天
2008年9月25日
搭載三名航天員的神舟七號成功發(fā)射,航天員實現(xiàn)出艙行走
2011年9月29日
中國第一個目標飛行器天宮一號發(fā)射升空;隨后,神舟八號與天宮一號完成自動交會對接
2013年
神舟十號與天宮一號實現(xiàn)交會對接;航天員們開展了首次實時“太空授課”
2016年
天宮二號發(fā)射升空;隨后兩名航天員通過飛船進入天宮二號,駐留長達30天<