聚焦 | 神舟二十載 問天不停歇
發布日期:2020-01-10 瀏覽次數: 字體【

筑夢太空,問鼎九天。長征五號遙三運載火箭成功發射、北斗全球組網進入沖刺期、嫦娥翩然落月背、天宮二號完成服役返回……過去一年多,我國航天事業發展步履鏗鏘、碩果累累。1999年11月20日清晨,神舟一號飛船發射,我國載人航天大幕徐徐開啟。轉眼20年,作為我國載人航天器研制設計工作的主力軍,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;實現太空出艙、交會對接、太空授課……而這支優秀的團隊,平均年齡僅有33歲,他們將自己的熱血青春與祖國發展同頻共振,時刻以沖鋒的姿態,托舉起中華民族的載人航天夢。

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、順利返回,神舟團隊又立刻投入到下一項研發任務中。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……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。

 

向未知領域,探路!

“每一點航天領域的科技進步,都是人類向著浩渺星空邁進了一步”,曾任神舟系列飛船制導、導航與控制系統的主任設計師、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的發展歷程,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。”回首過往,神舟號飛船首任總設計師戚發軔院士頗有感觸,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。

在上世紀六七十年代,我國就有了第一代返回式衛星——“曙光一號”的研制計劃。“受制于計算機技術水平,直到上世紀80年代,我國載人航天事業仍進展不大。我們想自主研發星載計算機芯片,推動載人航天事業快速發展,經過不懈努力,終于成功了。”陳祖貴說。

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,團隊發現衛星姿態數據明顯異常。“當時沒有相關軟件,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。經過反復排查,最終發現不是軟件問題,而是芯片上的一個存儲單元壞了。

就是在這種艱苦條件下,陳老帶領團隊先后攻克了計算機控制衛星姿態的控制系統研制,掌握了衛星全姿態捕獲技術、衛星應急控制器技術等。后來在神舟科研攻關期間,他們還成功研制出我國載人飛船GNC系統,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。那時候,沒有實驗場地和設備,可謂困難重重,但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備,這些設備如何研制?這個挑戰一點也不比研制飛船本身小。”戚院士說,那時候,航天五院邊設計、邊出圖、邊建設,在北京建成了采用AIT一體化設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。“起步階段,我們對整個載人航天系統的認知都不到位。”他記得自己曾經在一次地面檢測中,“燒”壞過4臺設備。“因為電路設計、電源器件的研制,都需要在實驗中一點點摸索。”團隊沒有氣餒。“就拿海上回收來說,5200公里的海域,我們沒有依托于航母的海上救生技術,海上回收成了巨大的難題。”楊宏說,為此,團隊研發了海上定點回收技術,確保海上迫降后航天員能順利上岸。“為了研發海上定點回收技術,我們不知編寫了多少程序、做了多少實驗、測試了多少數據。”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。每個數字代表著不同任務指令,要不假思索、形成慣性動作。“500秒內,發出100多條指令,決不能出現任何差池。”楊宏說。

“航天產品可靠性為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。兩個要求同時滿足,故障率必須在三十萬分之一以內。換句話說,每天發一次,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。”戚院士介紹。

從“神一”發射至今,團隊創造了“0失誤”和回收“10環打靶”的優異成績,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’。”楊宏告訴記者。在神舟三號發射前,飛船已經進入靶場時,團隊卻發現一個電連接器出現障礙。“必須返廠做失效性分析。”楊宏回憶,返廠后發現,電連接器本身有設計缺陷,要重新設計,但同樣的元器件在飛船上用了77個,重新設計生產需要三個月。“堅決不能讓有哪怕一絲缺陷的飛船上天!”指揮部當即決定,暫停發射計劃,全員撤場。楊宏作為當時的主任設計師,受到了處分,這也成為楊宏職業生涯中最痛的事。

“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。經過團隊設計,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。

“我們和航天員的關系猶如‘廚師’和‘顧客’。以前,我們要讓航天員‘吃飽’,現在要讓航天員‘吃好’,這就需要我們去‘試吃’。”曾任天宮二號總體主任設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”對飛行器宜居設計提出巨大考驗。

怎么住得舒服?團隊下足了功夫:開發天地一體化多媒體系統,讓航天員可以看球賽、聽新聞,還能跟家人、戰友視頻聊天;設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;研制無線頭戴設備,解決有線頭戴設備“相互糾纏”問題,讓航天員在艙內更自由地與地面對話……

在地面研制時,柏林厚和同事們經常把自己模擬成航天員,進艙實際體驗。再根據自身感受和航天員反饋,不斷完善艙內人性化設計,比如降噪、廢棄物處理等。

 

引領高技術,突破!

“科研的最終目的是服務生活”

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、接續奮斗的結果。

載人飛船系統副總設計師馬曉兵習慣稱自己為“愛找麻煩的人”。“做事情就要做到極致”,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,值班人員發現航天員與地面的語音通信系統出了問題。“因為有故障預案,問題得以順利解決。就是要在地面把‘所有可能出現的問題都考慮到’。”馬曉兵回憶說。對此,團隊建立了地面監測防漏洞工作機制,出現問題第一時間解決,并形成“零缺陷、零故障、零疑點”的團隊文化。

 

創新,是團隊的另一種文化。

“新一代航天人必須要有創新精神。”馬曉兵介紹說,遇到緊急情況時,飛船必須在4個小時內快速返回,否則航天員生命安全就會受到威脅。這就需要有大量的數據支持,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,軌跡預期經常會有偏差。如何保證數據的實時更新,減少誤差的發生,這讓馬曉兵及其團隊犯了難。

“花了3年時間,團隊利用神經網絡算法,加入自主計算程序,通過提取飛船高度、飛行速度等參數,解決了數據誤差問題,為航天員的救生提供了重要的技術保障。”馬曉兵告訴記者。而天宮一號僅用5年時間,就實現了大型壁板技術、控制力矩陀螺儀技術等11項關鍵核心技術的突破。

據了解,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境質量達標,團隊嚴格控制艙內所有金屬、非金屬材料的使用;為了解決工作設備發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溫度……人性化的設計,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生活。”戚院士說,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,將對農業、林業、醫療、新材料、環保、生物、新能源技術等領域產生極大的推動作用,這些最終都將改變人們的生活。”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射升空

2003年10月15日

楊利偉駕乘神舟五號向太空進發,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射,航天員實現出艙行走

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

2017年4月22日

天舟一號與天宮二號自動交會對接成功,多次向天宮二號補給燃料

預計2022年前后

中國空間站建

信息來源:人民日報
(責任編輯:周雁
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