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將6艘載人飛船、5艘無(wú)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(guó)航天員、14人次完成太空之旅——

神舟二十載問(wèn)天不停歇(講述·特別報(bào)道)

筑夢(mèng)太空，問(wèn)鼎九天。長(zhǎng)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(guò)去一年多，我國(guó)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(guó)載人航天大幕徐徐開(kāi)啟。轉(zhuǎn)眼20年，作為我國(guó)載人航天器研制設(shè)計(jì)工作的主力軍，神舟團(tuán)隊(duì)書(shū)寫(xiě)了一項(xiàng)又一項(xiàng)驕人成績(jī)：將6艘載人飛船、5艘無(wú)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(guó)航天員、14人次完成太空之旅，最長(zhǎng)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(guó)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(guó)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(lái)，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(jī)單背后，是科研團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)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(lái)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(guò)八旬的陳祖貴老先生，向記者講起了我國(guó)載人航天事業(yè)的發(fā)展歷程，往事猶如卷起的畫(huà)卷，徐徐展開(kāi)……

“圜則九重，孰營(yíng)度之?惟茲何功，孰初作之?”這首詩(shī)描寫(xiě)了中國(guó)人探索宇宙的夢(mèng)想，從那個(gè)時(shí)候開(kāi)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(guó)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(guò)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(shuō)，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(lái)的事業(yè)!”戚院士說(shuō)。在上世紀(jì)六七十年代，我國(guó)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(guó)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(guò)不懈努力，終于成功了。”陳祖貴說(shuō)。

硬件做了出來(lái)，軟件編寫(xiě)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(méi)有相關(guān)軟件，很難定位問(wèn)題源，團(tuán)隊(duì)壓力特別大。”隊(duì)員們沒(méi)日沒(méi)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(guò)反復(fù)排查，最終發(fā)現(xiàn)不是軟件問(wèn)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(lái)在神舟科研攻關(guān)期間，他們還成功研制出我國(guó)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(guó)載人航天工程正式啟動(dòng)。“那時(shí)候，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和設(shè)備，可謂困難重重。”戚院士說(shuō)，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(shuō)，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(jué)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(cè)中，“燒”壞過(guò)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(guó)際同行尋求幫助。“但關(guān)鍵核心技術(shù)是買不來(lái)的。”陳祖貴回憶，很多所謂的“核心”技術(shù)，只不過(guò)是從公開(kāi)發(fā)表的文章里抄下來(lái)的。

團(tuán)隊(duì)沒(méi)有氣餒。“就拿海上回收來(lái)說(shuō)，5200公里的海域，我們沒(méi)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(shuō)，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(xiě)了多少程序、做了多少實(shí)驗(yàn)、測(cè)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(wèn)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(shuō)。

“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(wàn)分之一以內(nèi)。換句話說(shuō)，每天發(fā)一次，30年都不能出問(wèn)題。”對(duì)此，戚院士對(duì)團(tuán)隊(duì)說(shuō)的最多的一句話就是：“要時(shí)刻問(wèn)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(wàn)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(jī)，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(kāi)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(chǎng)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(chǎng)。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(cè)試就要暴露問(wèn)題，暴露越多，上天后就越安全。”陳祖貴說(shuō)，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(jué)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(lái)，還要讓他們舒舒服服回來(lái)!”陳老字字鏗鏘。經(jīng)過(guò)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(lái)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(kāi)啟30天太空生活。這次“超長(zhǎng)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(kāi)發(fā)天地一體化多媒體系統(tǒng)，讓航天員可以看球賽、聽(tīng)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(wú)線頭戴設(shè)備，解決有線頭戴設(shè)備“相互糾纏”問(wèn)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(ài)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(yǔ)音通信系統(tǒng)出了問(wèn)題。“因?yàn)橛泄收项A(yù)案，問(wèn)題得以順利解決。就是要在地面把‘所有可能出現(xiàn)的問(wèn)題都考慮到’。”馬曉兵回憶說(shuō)。

對(duì)此，團(tuán)隊(duì)建立了地面監(jiān)測(cè)防漏洞工作機(jī)制，出現(xiàn)問(wèn)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(shuō)，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(guò)提取飛船高度、飛行速度等參數(shù)，解決了數(shù)據(jù)誤差問(wèn)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(lái)說(shuō)，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(shuō)。

據(jù)了解，為了滿足太空艙航天員生存需要，確保長(zhǎng)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(shuō)，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(lái)空間站建成后，可以開(kāi)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(shuō)。

載人航天大事記

1999年11月20日

我國(guó)自主研制第一艘無(wú)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(guó)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