不凡的跨越 更非凡的礪煉

李衛(wèi)

2011年10月的某天，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心夜幕下，飛船系統(tǒng)兼目標飛行器系統(tǒng)指揮，以及我們飛船系統(tǒng)總體的幾位同事，相約去東風(fēng)航天城的外環(huán)路上散步，等候迎接成功發(fā)射不久的天宮一號目標飛行器過境。

這或許是在發(fā)射場緊張工作之余的消遣，更像是一次鄭重的儀式。只因為沒有多少天，神舟八號飛船即要升空與天宮一號目標飛行器相約握手，載人航天工程交會對接關(guān)鍵技術(shù)的首發(fā)飛行驗證即將拉開帷幕。

“過來了！”我們在繁星點點的清朗夜空中，覓得了緩緩而來的亮點，又目送它向東方遠去，并期待著與它“近距離”再相見，圓了多年的夢。

突破并牢固掌握交會對接關(guān)鍵技術(shù)，是中國載人航天“三步走”的第二步目標之一。為實現(xiàn)這一不凡的技術(shù)跨越，載人航天器研制團隊經(jīng)歷了又一次非凡的磨礪。那一夜，我不免想起了三年多來艱辛且充實的歷程……

1 殫精竭慮求是

為突破并牢固掌握交會對接關(guān)鍵技術(shù)，基于載人航天工程一期，神舟飛船增添配備了對接機構(gòu)、交會對接敏感器和控制裝置，以及用于平移運動的發(fā)動機等設(shè)備，并進行了繼承功能產(chǎn)品的優(yōu)化和換代研制，擬通過神舟八號～神舟十號及天宮一號飛行任務(wù)的實施，進行充分驗證。這對于飛船研制隊伍而言，是站在前輩肩膀上的一次跨越，也是不小的挑戰(zhàn)。

神舟八號飛船初樣階段前期進行設(shè)計復(fù)核時，系統(tǒng)總體遇到了一個棘手的問題：飛行過程交會對接階段，系統(tǒng)的能量平衡沒有裕度。是否定神舟八號方案設(shè)計之初為減小質(zhì)量而作的太陽翼配置，新增一組太陽翼，且重新安排投產(chǎn)，還是增加電池作為備用，不傷大“雅”？另外，對于再次浮出的系統(tǒng)質(zhì)量超標問題該如何處置，以滿足運載火箭對起飛質(zhì)量的約束？

新的神舟飛船，其使命不僅是用于突破交會對接關(guān)鍵技術(shù)，更是空間站建造、運行階段的實用天地往返運輸器。能源，是保障航天器可靠安全飛行的重中之重。新增設(shè)備的能耗是否還會突破？未來在軌長期?？?，電池儲存壽命會不會面臨問題……為此，我主張“新增一組太陽翼，一勞永逸”。

盡職盡責(zé)，盡心盡力，勇于擔(dān)當，是飛船系統(tǒng)的傳統(tǒng)，體現(xiàn)在團隊每一位成員的身上。系統(tǒng)總體做出了“新增一組太陽翼”的決策。大約半個月的時間，總體和電源分系統(tǒng)研制團隊便拿出了總體方案和分系統(tǒng)設(shè)計，并完成了能量平衡和系統(tǒng)總質(zhì)量的再復(fù)核。

電能充裕了，但系統(tǒng)再次質(zhì)量超標達數(shù)十千克，比之前的質(zhì)量超標數(shù)據(jù)有過之而無不及！電纜優(yōu)化、單機設(shè)備再減小質(zhì)量，還有多少油水？當前的絕大部分數(shù)據(jù)可都是與終結(jié)產(chǎn)品偏差不大的實測數(shù)據(jù)！

怎么辦？技術(shù)進步及先進技術(shù)產(chǎn)品的運用，或許才是解決問題的唯一途徑。有哪些是技術(shù)長足進步的領(lǐng)域？有沒有可以再被改進的設(shè)備？系統(tǒng)梳理后發(fā)現(xiàn)，人控及儀表系統(tǒng)仍是有很多潛力可挖的，遂提出了以下思路：將返回艙人控用潛望鏡光學(xué)設(shè)備(借鑒國外飛船的仿制產(chǎn)品)由攝像設(shè)備替代；利用二代儀表系統(tǒng)配置多功能顯示器且備有視頻通道的設(shè)計，實現(xiàn)人控“潛望觀測”功能，進而達成減小質(zhì)量的目標。

方案設(shè)計完成后的再復(fù)核結(jié)果顯示，減小質(zhì)量的目標能夠順利實現(xiàn)。其顯著效果不僅來自于小巧的攝像機替代了體積大、質(zhì)量大的原光學(xué)系統(tǒng)，更來自于省去了返回艙內(nèi)為老式潛望鏡的配重，著實體現(xiàn)了進取精神與系統(tǒng)思維相結(jié)合解決難題所具有的優(yōu)勢。

2 不遺余力求實

進入載人航天二期新歷程，飛船系統(tǒng)面對的挑戰(zhàn)，不僅僅只是技術(shù)層面的復(fù)雜問題攻關(guān)，更為緊迫且必須解決好的難題還有：并行研制神舟八號和天宮一號，加之批量研制3艘飛船，人員拆分精簡后隊伍能力的保持和提升；新一代地面集成、驗證、測試系統(tǒng)和設(shè)備，以及外場專用驗證設(shè)備，必須提前保障到位；多項技術(shù)及產(chǎn)品攻關(guān)的進展協(xié)同，以及單機與分系統(tǒng)、分系統(tǒng)之間及分系統(tǒng)與系統(tǒng)研制進展的協(xié)同。歸納起來就是：能持續(xù)打硬仗、打勝仗的隊伍，高質(zhì)量的研制條件保障，以及應(yīng)對更復(fù)雜系統(tǒng)的工程研制和管理能力。盡力去破解這些難題，是現(xiàn)實的必需，更是推進載人航天事業(yè)可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展的不懈追求。

2008-2011年3年多的鏖戰(zhàn)，令我刻骨銘心的是：電性船測試、神舟八號初樣船和正樣船測試與試驗，累計系統(tǒng)級集成測試時間達到3600多小時。可以說，這是飛船研制團隊面對新挑戰(zhàn)竭力務(wù)實的真實寫照之一。

基于電性船開啟系統(tǒng)測試，其目的之一是初步驗證部分新狀態(tài)產(chǎn)品的合格性和匹配性，而更多的考慮則是未雨綢繆，為應(yīng)對后續(xù)更加嚴峻的挑戰(zhàn)奠定必要的堅實基礎(chǔ)。期望獲得的成果包括：有效提升新一代集成測試系統(tǒng)的成熟度；使一支由較多新人組成的管理和測試隊伍得以迅速成長；有力促進集成測試流程和方法的優(yōu)化，以及測試過程管理的規(guī)范化。

神舟八號初樣船測試及正樣船出廠前測試，累計約3000多小時。這組數(shù)據(jù)，除去研制流程規(guī)定的階段標志性測試項目的貢獻外，更多的是來自于在每個分時段內(nèi)，對于某個或某幾個新功能、新狀態(tài)或新產(chǎn)品的不斷迭代驗證和求真排錯；更多的是與多條并行攻關(guān)線及外場驗證等進程相呼應(yīng)，去強化推進關(guān)鍵技術(shù)的突破和新技術(shù)產(chǎn)品的成熟度提升。

技術(shù)攻關(guān)設(shè)備初樣II整船集成測試即將結(jié)束之前的某天，負責(zé)攻關(guān)研制差分導(dǎo)航接收機(交會對接遠距離導(dǎo)引關(guān)鍵設(shè)備之一)單位的領(lǐng)導(dǎo)及研制團隊告知我們，精心優(yōu)化再研制的初樣II已通過單機例行試驗和新搭建的地面模擬導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)嚴格測試，懇請將存在較多硬軟件固有設(shè)計缺陷的初樣I替代下來，并追加完成新產(chǎn)品在整船環(huán)境下的系統(tǒng)驗證。初樣II的確不在原計劃內(nèi)，實屬自發(fā)研制。但在深入了解了研制單位針對原產(chǎn)品健壯性問題而作的系統(tǒng)且卓有成效的工作后，整船集成測試團隊的同事們欣然接受了初樣II，并加班加點組織完成了又一輪供電檢查、分系統(tǒng)匹配測試和模飛測試，并為初樣II的順利通過而高興。

2008-2011年神舟飛船系統(tǒng)級測試期間，遇到的類似情況似是一種常態(tài)。換言之，只要能夠獲得產(chǎn)品和系統(tǒng)質(zhì)量的不斷提升，多出幾十個小時的測試是常態(tài)；為了保證計劃節(jié)點的按期完成，“712”(每周7個工作日，每天12小時以上工作時間)是常態(tài)。

集成測試累計時間新紀錄的誕生，標示了神舟飛船集成測試團隊力求不斷提升能力和超越自我。在這一過程中，確有不少甚或是難言的艱辛，但更多的意味著不懈礪煉，求實求真。

3 孜孜不倦求精

軟件，是系統(tǒng)的靈魂。其質(zhì)量和安全性對于載人航天更是至關(guān)重要。載人航天工程是國內(nèi)軟件質(zhì)量管理乃至軟件工程化實踐的先行者。得益于較為全面和嚴格的軟件質(zhì)量管理，確保了神舟飛船一期飛行任務(wù)的圓滿成功。但也在實踐過程中暴露了由于管控工作滯后和系統(tǒng)性欠缺，急需強化完善的方方面面。

防患于未然。更加系統(tǒng)、更加專業(yè)化體現(xiàn)的載人航天二期軟件工程化專題研究和工作策劃提上了日程。為此，成立了載人航天二期軟件保證專項工作組，核心成員來自于系統(tǒng)總體、數(shù)管和控制等分系統(tǒng)的大型A類軟件研制骨干，他們都曾親歷了一期軟件研制的摸爬滾打，參與了不計其數(shù)的軟件問題歸零和軟件專項復(fù)查等工作。

研究、醞釀的那些日子，圍繞著“摸不著，但要力求‘看’得清、‘管’得住”，我們的思考和議題既廣泛又深入，諸如：軟件研制工作滯后的原因分析；軟硬件聯(lián)合設(shè)計的建議與方法；與漸進式開發(fā)模式相協(xié)調(diào)的技術(shù)流程要素管理。軟件常見病案例綜合和原因再剖析；需求規(guī)格說明書及軟件接口控制文檔的細化要求；多進程沖突(如中斷沖突)故障的分析與防范；實時操作系統(tǒng)運用于大型復(fù)雜軟件的建議與管理辦法。研制流程各環(huán)節(jié)質(zhì)量保證要素的再分析；C語言/匯編語言編程規(guī)范；編譯器、落焊等工具、環(huán)境和過程的管控；自下而上逐級分層的覆蓋性測試要求；第三方評測要求。

用于規(guī)范和指導(dǎo)神舟八號飛船和天宮一號目標飛行器軟件研制的《載人航天二期軟件工程化實施細則》的編制，力求以載人航天工程總體發(fā)布的軟件工程化要求文件為依據(jù)，力求更加切合飛行器研制實際，力求做到更具操作性的細化分解，是一個嚴謹務(wù)實又不乏進取的過程。也不知伏案疾筆了多少個日日夜夜，也記不清又作了多少次意見再征詢，終于在神舟八號和天宮一號初樣階段伊始向全系統(tǒng)發(fā)布了。

上述實施細則的發(fā)布，標志著我們邁出了提升軟件保證水平的至關(guān)重要的一步。其執(zhí)行和落實，對于“看”得清、“管”得住的作用是有目共睹的。更為可喜的是“高起點的統(tǒng)一認識”，極大促進了技術(shù)手段的再進步和產(chǎn)品保證工作的更細化，相繼取得的成果包括：數(shù)管分系統(tǒng)、控制分系統(tǒng)和儀表分系統(tǒng)等相繼基于成熟的商用實時操作系統(tǒng)開發(fā)了適用于自身任務(wù)的操作系統(tǒng)軟件；普及了單元/組裝測試工具；強化了C語言/匯編語言編程規(guī)范；借鑒軟件工程化思想，針對可編程邏輯門陣列(FPGA)的特點，制定了相應(yīng)的工程化實施細則；強化了軟件和FPGA產(chǎn)品應(yīng)對空間單粒子效應(yīng)的分析與防護。

2011年11月3日，北京航天飛行測控中心。完成神舟八號發(fā)射任務(wù)，匆匆趕回北京的我，受邀與中央電視臺現(xiàn)場直播主持人共同解說神舟八號與天宮一號在軌“相見和握手”的實況過程。當在大屏幕上看到飛船向目標飛行器逐漸靠近的實時圖像畫面時，我仿佛將轉(zhuǎn)播間當作了測試現(xiàn)場；當那幅地面測試中無數(shù)次看到的靶標“十”字不偏不倚地映入眼前時，我只是不斷重復(fù)著“很好！很好！”，聲音沙啞，很平靜，不緊張，好像只是在完成又一次的地面測試驗證……

盡心竭力，艱辛礪煉之后，能進入一種“放空”的境界，感覺真的很好！