柏林厚：我追尋的航天夢(mèng)就是我的中國(guó)夢(mèng)

康犖

中國(guó)載人航天16載，從神舟五號(hào)到神舟十一號(hào)，從載人飛行到空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)，中國(guó)先后突破了載人天地往返、太空出艙、空間交會(huì)對(duì)接、中長(zhǎng)期在軌駐留、在軌補(bǔ)加等一系列關(guān)鍵技術(shù)，將在太空建造維護(hù)大型空間站的關(guān)鍵技術(shù)從頭到尾演練了一個(gè)遍。中國(guó)載人航天工程已由過(guò)去的謹(jǐn)慎探索，全面轉(zhuǎn)入空間站建造階段，將逐步進(jìn)入利用空間站開(kāi)展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，取得各種空間科學(xué)成果的階段?？梢韵胍?jiàn)，在空間站時(shí)代到來(lái)之后，中國(guó)載人航天發(fā)射有望進(jìn)入快車(chē)道，呈現(xiàn)一個(gè)密集發(fā)射期。

而這一切豐碩成果的背后，是一代代中國(guó)航天人智慧與汗水的澆灌。

1980年出生的柏林厚是航天五院載人航天工程空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師、原天宮二號(hào)總體主任設(shè)計(jì)師。雖然年紀(jì)輕輕，但在平均年齡30多歲的中國(guó)載人航天研制團(tuán)隊(duì)中，他早已是經(jīng)驗(yàn)豐富、久經(jīng)沙場(chǎng)的“老人”。

2005年清華大學(xué)電子工程系碩士畢業(yè)之后，柏林厚便加入中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司第五研究院，如今已經(jīng)從事載人航天事業(yè)14年時(shí)間。14年間，中國(guó)的航天事業(yè)突飛猛進(jìn)，柏林厚也從一個(gè)普通設(shè)計(jì)師逐漸成長(zhǎng)為一名大型載人航天器的副總設(shè)計(jì)師，肩負(fù)中國(guó)載人航天發(fā)展重任。

從最初從事天宮一號(hào)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，迅速成長(zhǎng)為技術(shù)骨干。在天宮一號(hào)飛行程序設(shè)計(jì)中，首創(chuàng)性提出模塊化設(shè)計(jì)思想，對(duì)交會(huì)對(duì)接任務(wù)的圓滿成功發(fā)揮了不可替代的核心作用;首次提出自適應(yīng)安全模式設(shè)計(jì)策略，提高了天宮一號(hào)應(yīng)用效益，快速成長(zhǎng)為主任設(shè)計(jì)師。帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展天宮二號(hào)的延壽改造工作，降低研制成本和研制周期，首次系統(tǒng)性地開(kāi)展面向中期駐留的載人宜居環(huán)境設(shè)計(jì)，為神舟十一號(hào)航天員提供舒適的空間家居環(huán)境;攻克推進(jìn)劑補(bǔ)加系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和地面驗(yàn)證方案，為空間站先期驗(yàn)證打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為祖國(guó)載人航天事業(yè)貢獻(xiàn)青春力量。

天宮一號(hào)：從信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)到飛行程序設(shè)計(jì)

時(shí)間回溯到2003年。2003年10月，神舟五號(hào)圓滿完成了我國(guó)首次載人航天飛行，當(dāng)楊利偉從返回艙走出，全中國(guó)電視機(jī)前的觀眾都不禁歡呼起來(lái)——這是楊利偉的一小步，也是中國(guó)載人航天事業(yè)的一大步。

彼時(shí)，正在清華大學(xué)電子工程系攻讀碩士的柏林厚同樣歡欣鼓舞——隔著電視屏幕，他仿佛看到了自己的未來(lái)——那就是為正如火如荼的中國(guó)載人航天事業(yè)貢獻(xiàn)力量。兩年之后，碩士畢業(yè)的柏林厚毫不猶豫地來(lái)到中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司第五研究院，加入載人航天器的研制隊(duì)伍，由此開(kāi)啟了他的“中國(guó)夢(mèng)”實(shí)現(xiàn)之旅。

工作初期，柏林厚的主要任務(wù)是天宮一號(hào)的信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，說(shuō)白了就是建立一種系統(tǒng)構(gòu)架，將飛行器里面的上百臺(tái)電子設(shè)備連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備協(xié)調(diào)工作，滿足交會(huì)對(duì)接、組合體控制等各種任務(wù)的要求。憑借出色的學(xué)習(xí)能力和鉆研精神，盡管剛剛?cè)肼殻亓趾駞s能在每次工作任務(wù)下達(dá)之后都快速、出色完成，并能保證毫無(wú)差錯(cuò)。

就這樣，在天宮一號(hào)轉(zhuǎn)入初樣研制階段后，設(shè)計(jì)飛行程序的重任交付到剛?cè)肼殐赡甑陌亓趾裆砩?。那一年，柏林?7歲。

剛工作兩年就被委以如此重任，壓力的同時(shí)柏林厚更多感到的是肩上的責(zé)任和動(dòng)力。和信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同，飛行程序設(shè)計(jì)涉及很多領(lǐng)域，需要掌握飛行器軌道、控制、熱管理等各個(gè)知識(shí)體系，同時(shí)，天宮一號(hào)飛行程序既要借鑒飛船的飛行程序，又要借鑒高軌道衛(wèi)星的飛行程序，這些對(duì)柏林厚來(lái)說(shuō)都是全新領(lǐng)域，一切只能從零開(kāi)始。

他充分利用周末、晚上下班等一切業(yè)余時(shí)間大量學(xué)習(xí)，在不到半年的時(shí)間內(nèi)掌握了相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，并將之運(yùn)用到飛行程序設(shè)計(jì)當(dāng)中。柏林厚提出了模塊化與嚴(yán)格時(shí)序相結(jié)合的方法，有效解決了天宮一號(hào)自身特點(diǎn)所帶來(lái)的程序編寫(xiě)上的困難，協(xié)調(diào)了各分系統(tǒng)的工作模式。天宮一號(hào)飛行程序在柏林厚手中一步一步從無(wú)到有，最終完美完成任務(wù)。

天宮二號(hào)：跨過(guò)中國(guó)邁向空間站的門(mén)檻

因?yàn)樵谔鞂m一號(hào)中的出色表現(xiàn)，2012年柏林厚快速成長(zhǎng)為總體主任設(shè)計(jì)師。那一年他32歲。在陸續(xù)完成天宮一號(hào)與神舟九號(hào)、神舟十號(hào)交會(huì)對(duì)接飛控任務(wù)之后，天宮二號(hào)的重任落在了他身上。

眾所周知，天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室稱得上是中國(guó)航天史上系統(tǒng)最復(fù)雜、新技術(shù)最多的航天器之一。作為我國(guó)首個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室，天宮二號(hào)的主要目的是接受神舟十一號(hào)載人飛船的訪問(wèn)，完成航天員中期駐留，考核面向中長(zhǎng)期飛行的乘員生活、健康和工作保障等相關(guān)技術(shù);接受天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船的訪問(wèn)，考核驗(yàn)證推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù);開(kāi)展航天醫(yī)學(xué)、空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和空間應(yīng)用技術(shù)，以及在軌維修和空間站技術(shù)驗(yàn)證等試驗(yàn)。

然而，在最初研制之時(shí)，天宮二號(hào)實(shí)際上是作為天宮一號(hào)的備份誕生的——為了確保天宮一號(hào)任務(wù)取得成功，同時(shí)設(shè)計(jì)了天宮一號(hào)的備份產(chǎn)品，也就是后來(lái)的天宮二號(hào)。隨著天宮一號(hào)任務(wù)圓滿成功，天宮二號(hào)的任務(wù)也升級(jí)了——不再是“備份”，而是需要作為我國(guó)第一個(gè)真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室展現(xiàn)在全世界面前。

任務(wù)目標(biāo)變了，相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)然也要重新設(shè)計(jì)。這其中最大的難點(diǎn)，便是天宮二號(hào)的設(shè)計(jì)約束很強(qiáng)，“這就是說(shuō)我們必須去借用原來(lái)已有的結(jié)構(gòu)、已有的產(chǎn)品去研制一個(gè)全新任務(wù)的飛行器，這就造成了極強(qiáng)的設(shè)計(jì)約束”。

首先要攻破的就是如何為天宮二號(hào)“延壽”?！霸O(shè)備產(chǎn)品就跟人一樣，也有壽命，時(shí)間長(zhǎng)了性能就會(huì)衰減。”柏林厚說(shuō)。為了提高研制航天器的經(jīng)濟(jì)效益，降低研制成本，柏林厚帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)對(duì)天宮二號(hào)上的近300臺(tái)設(shè)備進(jìn)行“壽命影響因素”分析，尋找影響每一臺(tái)設(shè)備壽命的“敏感因素”，通過(guò)分門(mén)別類(lèi)地做試驗(yàn)、做調(diào)研，制定具有針對(duì)性的延壽方案。同時(shí)，他們還開(kāi)展大量驗(yàn)證試驗(yàn)，對(duì)于驗(yàn)證結(jié)果不合格或評(píng)估無(wú)法延壽的產(chǎn)品，果斷選擇再投產(chǎn)，確保天宮二號(hào)不帶一點(diǎn)問(wèn)題上天。“為了確保這些早已生產(chǎn)出的產(chǎn)品滿足要求，我們開(kāi)展了大量的設(shè)計(jì)和延壽驗(yàn)證工作，其間也采用了一些新的方法，比如，充分借鑒各行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品的使用情況，通過(guò)壽命等效的方法，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)壽命，確保天宮二號(hào)高可靠?！卑亓趾癖硎?。

柏林厚（左二）和天宮二號(hào)研制團(tuán)隊(duì)成員在發(fā)射場(chǎng)

國(guó)際領(lǐng)先：多任務(wù)融合系統(tǒng)設(shè)計(jì)

天宮二號(hào)

空間站的建設(shè)是探索太空的重要手段，也是一個(gè)國(guó)家國(guó)力的體現(xiàn)。早在1992年，中國(guó)就確立了以建設(shè)空間站為目標(biāo)的航天計(jì)劃。這一計(jì)劃分三步，第一步為“以載人飛船起步，發(fā)射幾艘無(wú)人試驗(yàn)飛船和有人飛船”，解決天地往返的運(yùn)輸工具問(wèn)題;第二步為“研制和發(fā)射空間實(shí)驗(yàn)室，盡早建成完整配套的空間站工程大系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模的空間應(yīng)用”;第三步為“建造長(zhǎng)期有人照料的大型空間站”。

通過(guò)發(fā)射神舟一號(hào)至神舟六號(hào)飛船，圓滿完成了第一步目標(biāo);通過(guò)發(fā)射神舟七號(hào)飛船，突破和掌握了航天員出艙技術(shù);通過(guò)發(fā)射天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器，與神舟八號(hào)、神舟九號(hào)和神舟十號(hào)飛船，執(zhí)行無(wú)人和載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)，突破和掌握了航天器交會(huì)對(duì)接技術(shù)，圓滿完成了第二步第一階段任務(wù);第二步第二階段的任務(wù)即空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)，發(fā)射一艘空間實(shí)驗(yàn)室、一艘載人飛船和一艘貨運(yùn)飛船。

2016年底至2017年上半年，天宮二號(hào)先后接受了神舟十一號(hào)載人飛船、天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船的訪問(wèn)。兩名航天員景海鵬和陳冬順利入駐“天宮”，在那里工作和生活了30天，航天員中期在軌駐留等關(guān)鍵技術(shù)由此得以驗(yàn)證。這是目前為止中國(guó)載人飛行時(shí)間最長(zhǎng)的一次任務(wù)。

天宮二號(hào)是通往空間站征途上的關(guān)鍵一戰(zhàn)，標(biāo)志著中國(guó)載人航天正在向空間站時(shí)代闊步前進(jìn)。這一戰(zhàn)成功的背后，是無(wú)數(shù)人的心血。

解決完天宮二號(hào)的設(shè)計(jì)約束問(wèn)題之后，柏林厚和團(tuán)隊(duì)馬上面臨第二個(gè)重大難關(guān)——天宮二號(hào)的功能密度非常大，需要承擔(dān)航天員中期駐留，考核驗(yàn)證推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)，開(kāi)展航天醫(yī)學(xué)、空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和空間應(yīng)用技術(shù)，以及在軌維修和空間站技術(shù)驗(yàn)證等試驗(yàn)。面對(duì)如此高密度的任務(wù)功能，柏林厚提出“多任務(wù)融合”的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

“何為多任務(wù)融合？天宮二號(hào)發(fā)射以后，需要和神舟十一號(hào)載人飛船及天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船進(jìn)行交會(huì)對(duì)接，所以我們就把這三個(gè)飛行器放在一起進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，達(dá)到資源優(yōu)化統(tǒng)籌。比如說(shuō)，天宮二號(hào)需要攜帶很多設(shè)備，那重量怎么辦？天宮二號(hào)的重量只有8600kg，那就可以少攜帶推進(jìn)劑。但是少攜帶推進(jìn)劑，發(fā)射入軌以后缺推進(jìn)劑怎么辦？通過(guò)貨運(yùn)飛船對(duì)接，進(jìn)行推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加。還有比如一些航天員中期駐留的物資也是可以統(tǒng)籌到神舟十一號(hào)攜帶的?！薄按送?，我們想辦法利用艙外空間，構(gòu)建了艙外載荷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓大規(guī)模載荷實(shí)驗(yàn)可以在艙外開(kāi)展，這就優(yōu)化了艙內(nèi)空間?！弊罱K通過(guò)一系列的“多任務(wù)融合”系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，柏林厚的團(tuán)隊(duì)成功解決了天宮二號(hào)功能密度大的難題。

天宮二號(hào)作為我國(guó)第一個(gè)真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室，已是小型空間站的雛形，相較于天宮—號(hào)，有著諸多創(chuàng)新，主要改進(jìn)之一就是增加了推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加功能。通過(guò)推進(jìn)劑補(bǔ)加，航天器可以在太空中“加油”，從而大大延長(zhǎng)壽命。在太空中實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑補(bǔ)加是世界范圍內(nèi)的難題，掌握了推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)的國(guó)家只有俄羅斯和美國(guó)，其中實(shí)現(xiàn)在軌補(bǔ)加應(yīng)用的只有俄羅斯，中國(guó)是全世界第二個(gè)實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加應(yīng)用的國(guó)家。2017年4月27日，天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室成功完成首次推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加試驗(yàn)。

“多任務(wù)融合聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單，實(shí)際上把每一個(gè)任務(wù)集成，絲毫不差地完成，并保證可靠性和安全性，難度非常高。對(duì)此沒(méi)有其他解決方法，只能依靠地面開(kāi)展大量實(shí)驗(yàn)，來(lái)提出問(wèn)題、解決問(wèn)題，沒(méi)有其他捷徑。天宮二號(hào)遇到過(guò)很多困難，唯一的方法就是提出很多的方案，然后再靠地面的實(shí)驗(yàn)和仿真去驗(yàn)證方案的可行性，最后選擇出一種最優(yōu)的方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)這個(gè)方案。沒(méi)有捷徑，只有認(rèn)真去設(shè)計(jì)，認(rèn)真去進(jìn)行地面的驗(yàn)證?！睕](méi)有捷徑，是柏林厚接受采訪時(shí)最常說(shuō)的一句話。

看到自己研制的飛行器，能夠成功完成任務(wù)，柏林厚非常驕傲，為他的團(tuán)隊(duì)感到驕傲，為自己是團(tuán)隊(duì)的一分子感到驕傲。

親身體驗(yàn)：航天員舒適的“家”

除了攻克一個(gè)個(gè)技術(shù)難題，柏林厚還力求讓天宮二號(hào)更加“人性化”。他十分關(guān)心航天員在太空的生活，首次提出把天宮二號(hào)建造為一個(gè)能為航天員提供溫馨家居環(huán)境的載人航天器。“為了宇航員中長(zhǎng)期駐留更舒適，我們?cè)O(shè)計(jì)人員把自己模擬成航天員，進(jìn)到艙里去體驗(yàn)航天員的生活和工作，是載人航天器地面研制過(guò)程中必不可少的—個(gè)項(xiàng)目。”柏林厚說(shuō)。

天宮二號(hào)要實(shí)現(xiàn)航天員在軌中期駐留，駐留30天，為我國(guó)至今航天員在軌最長(zhǎng)駐留時(shí)間。作為設(shè)計(jì)師，柏林厚自然而然想到要讓航天員在這么長(zhǎng)時(shí)間中，在軌生活舒服、愜意，因此設(shè)計(jì)中他力圖模擬航天員的第一視角，提出宜居設(shè)計(jì)的內(nèi)容，并吸收航天員的意見(jiàn)，大膽設(shè)想各種解決方案，通過(guò)反復(fù)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)真正的宜居性。

從天宮一號(hào)的10天一躍成為天宮二號(hào)的30天駐留，為了保持航天員的舒適性，天宮二號(hào)首次提出“針對(duì)航天員中長(zhǎng)期駐留的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案”，其中包括多項(xiàng)技術(shù)方案，比如降噪技術(shù)、無(wú)線通話技術(shù)、廢棄物處理技術(shù)等等。

除此之外，柏林厚帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)還特別構(gòu)建了天地一體化的多媒體系統(tǒng)，航天員在天上可以看地面電視，可以和在地面一樣收看球賽直播;可以和父母打電話、使用無(wú)線音箱聽(tīng)音樂(lè)、視頻聊天……沒(méi)事的時(shí)候還能在太空自行車(chē)和太空跑臺(tái)上鍛煉一下，保證航天員在微重力環(huán)境下身體機(jī)能不衰退。就連艙內(nèi)的把手都提高了硬度，以方便航天員抓握、協(xié)助行走。此外，研制人員還制定出嚴(yán)格的生活區(qū)和儀器區(qū)控制指標(biāo)，以保證航天員不被日夜不停工作的儀器設(shè)備發(fā)出的聲音搞得身心俱疲，并定期對(duì)航天員心血管和身體醫(yī)學(xué)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。相比以往的載人飛船，天宮二號(hào)對(duì)支持航天員在軌工作、生活、睡眠、娛樂(lè)等方面的條件都有了質(zhì)的提高，為航天員營(yíng)造出了家的感覺(jué)。

2018年，柏林厚被任命為載人航天工程空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師，這一年，柏林厚38歲。

柏林厚目前的工作重點(diǎn)是空間站的地面研制工作，以及空間站后續(xù)運(yùn)營(yíng)工作。2019年是柏林厚從事載人航天的第14個(gè)年頭。14年間，他從一個(gè)普通設(shè)計(jì)師成長(zhǎng)為空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師、天宮二號(hào)總體主任設(shè)計(jì)師，也見(jiàn)證了中國(guó)載人航天事業(yè)突飛猛進(jìn)發(fā)展的14年，柏林厚感慨萬(wàn)千：“這14年中國(guó)的載人航天事業(yè)高歌猛進(jìn)，主要得益于最開(kāi)始國(guó)家制定的‘三步走戰(zhàn)略。事實(shí)證明這個(gè)戰(zhàn)略非常成功，每走一步都為下一步積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，驗(yàn)證了技術(shù)，穩(wěn)扎穩(wěn)打，才有了中國(guó)載人航天事業(yè)輝煌的現(xiàn)在和可期的未來(lái)。另一點(diǎn)讓我感觸比較深的是，在整個(gè)航天研制過(guò)程中，培養(yǎng)了一批年輕的隊(duì)伍，這幫年輕人既吃苦耐勞，又勤于鉆研，日后必將成為我國(guó)載人航天事業(yè)發(fā)展的中堅(jiān)力量，我對(duì)我國(guó)載人航天事業(yè)的未來(lái)充滿信心?！卑亓趾袂f重地說(shuō)道。

（牛青芷薦自《北京青年周刊》）