筑夢(mèng)太空，問鼎九天。長征五號(hào)遙三運(yùn)載火箭成功發(fā)射、北斗全球組網(wǎng)進(jìn)入沖刺期、嫦娥翩然落月背、空間實(shí)驗(yàn)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(hào)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(jì)工作的主力軍，神舟團(tuán)隊(duì)書寫了一項(xiàng)又一項(xiàng)驕人成績：將6艘載人飛船、5艘無人飛船和2個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室順利送入太空；護(hù)航11名中國航天員、14人次完成太空之旅，最長在軌時(shí)間達(dá)30天；實(shí)現(xiàn)太空出艙、交會(huì)對(duì)接、太空授課……而這支優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)，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(shí)刻以沖鋒的姿態(tài)，托舉起中華民族的載人航天夢(mèng)。
——編 者
歲末年初，中國航天科技集團(tuán)五院載人航天總體部的大樓里，神舟團(tuán)隊(duì)的科研工作者們步履匆匆。
去年7月，天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室完成任務(wù)、順利返回，神舟團(tuán)隊(duì)又立刻投入到下一項(xiàng)研發(fā)任務(wù)中。20多年來，神舟團(tuán)隊(duì)將6艘載人飛船、2個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室成功送入太空；護(hù)航多位航天員完成太空之旅；完成太空出艙、交會(huì)對(duì)接、組合體飛行等任務(wù)……這張驕人的成績單背后，是科研團(tuán)隊(duì)長達(dá)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(diǎn)航天領(lǐng)域的科技進(jìn)步，都是人類向著浩渺星空邁進(jìn)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(mèng)想，從那個(gè)時(shí)候開始，飛天夢(mèng)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(shí)間，人們探索宇宙的熱情被再次點(diǎn)燃。“‘神一’的意義，我認(rèn)為比‘神五’更大。”回首過往，神舟號(hào)飛船首任總設(shè)計(jì)師戚發(fā)軔院士頗有感觸，他說，在神舟五號(hào)飛船載著航天員楊利偉安全返航的時(shí)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(jì)六七十年代，我國就有了第一代返回式衛(wèi)星——“曙光一號(hào)”的研制計(jì)劃。“受制于計(jì)算機(jī)技術(shù)水平，直到上世紀(jì)80年代，我國載人航天事業(yè)仍進(jìn)展不大。我們想自主研發(fā)星載計(jì)算機(jī)芯片，推動(dòng)載人航天事業(yè)快速發(fā)展，經(jīng)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(duì)接仿真實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)明顯異常。“當(dāng)時(shí)沒有相關(guān)軟件，很難定位問題源，團(tuán)隊(duì)壓力特別大。”隊(duì)員們沒日沒夜工作在實(shí)驗(yàn)室里，累了就趴在桌子上休息一會(huì)，餓了就隨便吃一點(diǎn)。經(jīng)過反復(fù)排查，最終發(fā)現(xiàn)不是軟件問題，而是芯片上的一個(gè)存儲(chǔ)單元壞了。
就是在這種艱苦條件下，陳老帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)先后攻克了計(jì)算機(jī)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(yīng)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(yīng)用于9艘神舟飛船。
1992年，我國載人航天工程正式啟動(dòng)。“那時(shí)候，沒有實(shí)驗(yàn)場地和設(shè)備，可謂困難重重。”戚院士說，只有把地面試驗(yàn)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(gè)挑戰(zhàn)一點(diǎn)也不比研制飛船本身小。”戚院士說，那時(shí)候，航天五院邊設(shè)計(jì)、邊出圖、邊建設(shè)，在北京建成了采用AIT一體化設(shè)計(jì)思想建成的總裝廠房、亞洲最大的真空罐和電磁兼容實(shí)驗(yàn)室以及振動(dòng)臺(tái)……
載人航天總體部總設(shè)計(jì)師楊宏覺得自己是個(gè)“幸運(yùn)兒”，一參加工作就趕上“神舟”立項(xiàng)。“起步階段，我們對(duì)整個(gè)載人航天系統(tǒng)的認(rèn)知都不到位。”他記得自己曾經(jīng)在一次地面檢測中，“燒”壞過4臺(tái)設(shè)備。“因?yàn)殡娐吩O(shè)計(jì)、電源器件的研制，都需要在實(shí)驗(yàn)中一點(diǎn)點(diǎn)摸索。”
早期研發(fā)階段，團(tuán)隊(duì)也曾向國際同行尋求幫助。“但關(guān)鍵核心技術(shù)是買不來的。”陳祖貴回憶，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(tuán)隊(duì)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(shù)，海上回收成了巨大的難題。”楊宏說，為此，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了海上定點(diǎn)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(diǎn)回收技術(shù)，我們不知編寫了多少程序、做了多少實(shí)驗(yàn)、測試了多少數(shù)據(jù)。”楊宏感慨。
航天員安全，守護(hù)！
“要時(shí)刻問自己，敢不敢坐自己研發(fā)的飛船”
“5，4，3，2，1，點(diǎn)火！起飛！”這串口令，每一個(gè)神舟人都爛熟于心。每個(gè)數(shù)字代表著不同任務(wù)指令，要不假思索、形成慣性動(dòng)作。“500秒內(nèi)，發(fā)出100多條指令，決不能出現(xiàn)任何差池。”楊宏說。
“航天產(chǎn)品可靠性為0.97，因?yàn)橐Ｕ先说陌踩?，載人航天的失敗率必須控制在3‰以內(nèi)。兩個(gè)要求同時(shí)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(duì)此，戚院士對(duì)團(tuán)隊(duì)說的最多的一句話就是：“要時(shí)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(yù)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(duì)策。實(shí)際上，在大約70萬條計(jì)算機(jī)程序中，30%是應(yīng)付正常飛行的，70%用于應(yīng)付故障。”戚院士介紹。
從“神一”發(fā)射至今，團(tuán)隊(duì)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(shí)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(hào)發(fā)射前，飛船已經(jīng)進(jìn)入靶場時(shí)，團(tuán)隊(duì)卻發(fā)現(xiàn)一個(gè)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(jì)缺陷，要重新設(shè)計(jì)，但同樣的元器件在飛船上用了77個(gè)，重新設(shè)計(jì)生產(chǎn)需要三個(gè)月。
“堅(jiān)決不能讓有哪怕一絲缺陷的飛船上天！”指揮部當(dāng)即決定，暫停發(fā)射計(jì)劃，全員撤場。楊宏作為當(dāng)時(shí)的主任設(shè)計(jì)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(xùn)練。在離心機(jī)旁，航天員身上壓著相當(dāng)于自身體重4—8倍的載荷，這種訓(xùn)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(zé)任重大，當(dāng)即向航天員們?cè)S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(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)，神舟五號(hào)飛船返回時(shí)，楊利偉實(shí)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)?lsquo;試吃’。”曾任天宮二號(hào)總體主任設(shè)計(jì)師的柏林厚做了個(gè)形象的比喻。
2016年10月19日凌晨，神舟十一號(hào)與天宮二號(hào)完成交會(huì)對(duì)接，景海鵬、陳冬開啟30天太空生活。這次“超長待機(jī)”對(duì)飛行器宜居設(shè)計(jì)提出巨大考驗(yàn)。
怎么住得舒服？團(tuán)隊(duì)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(jì)可折疊多功能平臺(tái)，讓航天員就餐和進(jìn)行科普活動(dòng)時(shí)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(duì)話……
在地面研制時(shí)，柏林厚和同事們經(jīng)常把自己模擬成航天員，進(jìn)艙實(shí)際體驗(yàn)。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(jì)，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(jì)師馬曉兵習(xí)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(jiān)持的準(zhǔn)則，入行15年的馬曉兵感觸頗深。
2016年的一個(gè)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。“因?yàn)橛泄收项A(yù)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(duì)此，團(tuán)隊(duì)建立了地面監(jiān)測防漏洞工作機(jī)制，出現(xiàn)問題第一時(shí)間解決，并形成“零缺陷、零故障、零疑點(diǎn)”的團(tuán)隊(duì)文化。
創(chuàng)新，是團(tuán)隊(duì)的另一種文化。
“新一代航天人必須要有創(chuàng)新精神。”馬曉兵介紹說，遇到緊急情況時(shí)，飛船必須在4個(gè)小時(shí)內(nèi)快速返回，否則航天員生命安全就會(huì)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(jìn)去。
比如，在航天器交會(huì)對(duì)接中，飛船會(huì)有多次變軌，軌跡預(yù)期經(jīng)常會(huì)有偏差。如何保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新，減少誤差的發(fā)生，這讓馬曉兵及其團(tuán)隊(duì)犯了難。
“花了3年時(shí)間，團(tuán)隊(duì)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，加入自主計(jì)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。”馬曉兵告訴記者。
“就拿天宮一號(hào)來說，僅用5年時(shí)間，就實(shí)現(xiàn)了大型壁板技術(shù)、控制力矩陀螺儀技術(shù)等11項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破。”楊宏說。
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(dá)標(biāo)，團(tuán)隊(duì)嚴(yán)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(duì)航天員生存空間的影響，他們采用通風(fēng)換熱方法，利用機(jī)器熱量保障艙內(nèi)溫度……人性化的設(shè)計(jì)，多學(xué)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。”戚院士說，載人航天工程作為“863計(jì)劃”的一個(gè)重要項(xiàng)目，會(huì)帶動(dòng)各個(gè)科研領(lǐng)域的進(jìn)步。“比如，未來空間站建成后，可以開展多個(gè)學(xué)科實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將對(duì)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(dòng)作用，這些最終都將改變?nèi)藗兊纳睢?rdquo;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(yàn)飛船神舟一號(hào)成功發(fā)射升空
2003年10月15日
楊利偉駕乘神舟五號(hào)向太空進(jìn)發(fā)，在繞地球14圈、飛行21小時(shí)后啟動(dòng)返回程序，順利返回
2005年10月12日
費(fèi)俊龍和聶海勝駕乘神舟六號(hào)進(jìn)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(hào)成功發(fā)射，航天員實(shí)現(xiàn)出艙行走
2011年9月29日
中國第一個(gè)目標(biāo)飛行器天宮一號(hào)發(fā)射升空；隨后，神舟八號(hào)與天宮一號(hào)完成自動(dòng)交會(huì)對(duì)接
2013年
神舟十號(hào)與天宮一號(hào)實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接；航天員們開展了首次實(shí)時(shí)“太空授課”
2016年
天宮二號(hào)發(fā)射升空；隨后兩名航天員通過飛船進(jìn)入天宮二號(hào)，駐留長達(dá)30天
2017年4月22日
天舟一號(hào)與天宮二號(hào)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接成功，多次向天宮二號(hào)補(bǔ)給燃料
預(yù)計(jì)2022年前后
中國空間站建成（劉涓溪 余建斌 吳凱）
