載人航天30 戰(zhàn)30 捷，“神舟”20 年越飛越穩(wěn)

文/宋皓薇

10 月26 日11 時(shí)14 分，長征二號(hào)F 運(yùn)載火箭點(diǎn)火升空，順利將神舟十七號(hào)載人飛船送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。17時(shí)46 分，歷經(jīng)約6.5 小時(shí)自主快速交會(huì)對接，神舟十七號(hào)載人飛船對接于天和核心艙前向端口，空間站再次形成三艙三船組合體。

此次任務(wù)是我國載人航天工程立項(xiàng)實(shí)施以來第30 次飛行任務(wù)，也是第12 次載人飛行任務(wù)。自我國首次載人飛行任務(wù)成功20 年來，“神箭”“神舟”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功將20 位航天員、32 人次送入太空，以100%的成功率穩(wěn)穩(wěn)托舉起中華民族千年飛天夢想。今昔對比，神舟飛船一直在進(jìn)步，研制、技術(shù)、管理各方面愈發(fā)成熟，其發(fā)展成果延伸到了諸多領(lǐng)域，推動(dòng)著航天科技水平不斷提升。

研制和試驗(yàn)?zāi)Ｊ讲粩噙M(jìn)化

作為神舟飛船的“坐騎”，也是中國航天史上技術(shù)最復(fù)雜的“航天員專列”，從1999 年首飛至今，長二F 火箭保持全勝戰(zhàn)績。經(jīng)過持續(xù)改進(jìn)，目前長二F 火箭的可靠性評估值已提升至0.9896，安全性評估值達(dá)0.99996。如今，長二F火箭“發(fā)一備一”發(fā)射場流程已從空間站建造初期的49天壓縮至35 天，正瞄準(zhǔn)30 天目標(biāo)繼續(xù)優(yōu)化改進(jìn)，以便更好地滿足空間站應(yīng)用與發(fā)展階段需求。

火箭性能不斷提升，飛船同樣不斷進(jìn)步。神舟十七號(hào)載人飛船是空間站應(yīng)用與發(fā)展階段發(fā)射的第二艘載人飛船。打一備一、滾動(dòng)備份是空間站建造以來載人飛船任務(wù)的特點(diǎn)。與神舟十四號(hào)、神舟十五號(hào)、神舟十六號(hào)載人飛船相比，神舟十七號(hào)載人飛船的應(yīng)急值守時(shí)間從6 個(gè)月縮短至5 個(gè)月。

其實(shí)，神舟飛船的試驗(yàn)分為兩類：研制試驗(yàn)和常規(guī)試驗(yàn)。

在研制階段，有的試驗(yàn)是原理性、方案性的，大到飛船有多大、三艙構(gòu)型是否合理，小到舷窗玻璃等細(xì)節(jié)，都需要做試驗(yàn)。

“例如舷窗有好幾層玻璃，玻璃比較重。研制人員先做了巴掌大小的窗，但把臉湊過去看，看不清外面。一次次做大一點(diǎn)，再做大一點(diǎn)，最終確定方案。這樣小的產(chǎn)品也要做多次試驗(yàn)?！焙教炜萍技瘓F(tuán)五院研究員陳同祥回憶。

還有不少大型試驗(yàn)，比如空投試驗(yàn)。蒼茫戈壁上空，飛機(jī)將神舟飛船返回艙投下，驗(yàn)證返回艙降落傘性能。五院508 所研制人員屠京華從1992年就參與神舟飛船研制工作，在他的記憶中，這樣的試驗(yàn)不勝其數(shù)。

最重要的是驗(yàn)證核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)的飛行試驗(yàn)。例如返回艙的防熱結(jié)構(gòu)、燒蝕性能，只有讓返回艙穿越大氣層高壓氣體返回才能驗(yàn)證；交會(huì)對接技術(shù)只能通過在軌試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。攻克這些關(guān)鍵技術(shù)就像摸著石頭過河，必須要在載人飛行之前進(jìn)行飛行試驗(yàn)。從神舟一號(hào)飛船到神舟四號(hào)飛船任務(wù)，以及神舟八號(hào)飛船任務(wù)，我國正是通過無人試驗(yàn)飛船驗(yàn)證了這些核心、關(guān)鍵且影響成敗的不可測試項(xiàng)目。

在此前的任務(wù)中，神舟飛船已經(jīng)完成了大量關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)，具備執(zhí)行空間站任務(wù)的全部“十八般武藝”。如今需要做的試驗(yàn)，更多的是產(chǎn)品交付驗(yàn)收時(shí)的常規(guī)試驗(yàn)。

事實(shí)上，“常規(guī)”并不等于簡單。這些常規(guī)驗(yàn)收試驗(yàn)分為單機(jī)試驗(yàn)、分系統(tǒng)匹配試驗(yàn)、整船試驗(yàn)等。神舟飛船包含的產(chǎn)品有600 余臺(tái)套，比很多型號(hào)多一倍以上，加之團(tuán)隊(duì)每年執(zhí)行兩船次發(fā)射、三船次應(yīng)急救援待命任務(wù)，同時(shí)開展后續(xù)飛船研制工作，工作量龐大。

“從神舟十二號(hào)載人飛船開始，任務(wù)特點(diǎn)是有備份船。神舟飛船團(tuán)隊(duì)面臨的最大難題就是組批研制。一開始也是探索，后來技術(shù)越來越成熟。”陳同祥表示，團(tuán)隊(duì)通過流程優(yōu)化、技術(shù)升級等方式，高效率完成任務(wù)。

針對小型產(chǎn)品，組批研制、批量訂貨的神舟飛船可以對多發(fā)任務(wù)的產(chǎn)品同時(shí)試驗(yàn)、一次驗(yàn)收，節(jié)省了許多時(shí)間。在組批研制模式下，各個(gè)產(chǎn)品的現(xiàn)場狀態(tài)確認(rèn)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)節(jié)點(diǎn)比對等工作形成了電子數(shù)據(jù)包，構(gòu)建起產(chǎn)品基線。同時(shí)，各項(xiàng)工作過程控制和量化控制記錄也愈發(fā)完善，計(jì)劃安排、人員配置形成了固定規(guī)范，到下一次執(zhí)行任務(wù)時(shí)，有據(jù)可依，更加模板化、程序化。

在發(fā)射場，神舟飛船團(tuán)隊(duì)需要同時(shí)完成兩艘飛船的發(fā)射前準(zhǔn)備和應(yīng)急值守狀態(tài)準(zhǔn)備工作。團(tuán)隊(duì)對發(fā)射場工作進(jìn)行工序優(yōu)化、流程優(yōu)化，測試隊(duì)伍和操作隊(duì)伍交替開展兩艘飛船的工作，提高了發(fā)射場工作效率。

為提高測試效率，神舟飛船團(tuán)隊(duì)積極推動(dòng)數(shù)字化發(fā)展，采取自動(dòng)化測試和遠(yuǎn)程測試相結(jié)合的方式，逐步打通了型號(hào)間、地域間的測試“藩籬”，實(shí)現(xiàn)了人員、數(shù)據(jù)的跨地域跨型號(hào)云共享，切實(shí)提升了飛船批產(chǎn)測試能力和效率。同時(shí)，“四查”“三比”“三性”和首飛“十個(gè)最”標(biāo)準(zhǔn)等管理理念均由神舟飛船團(tuán)隊(duì)率先提出，這樣的管理成果被許多型號(hào)借鑒。

創(chuàng)新成果令許多領(lǐng)域受益

在中國載人航天史上，神舟飛船像一位技術(shù)“先驅(qū)”，創(chuàng)造了中國航天史上一個(gè)又一個(gè)第一。

在我國載人航天三大基本技術(shù)中，載人天地往返和出艙活動(dòng)技術(shù)由神舟飛船獨(dú)立突破掌握，交會(huì)對接技術(shù)突破掌握以神舟飛船為主。

1999 年，中國第一艘試驗(yàn)飛船神舟一號(hào)成功發(fā)射和返回，實(shí)現(xiàn)了天地往返的重大突破，樹起中國航天史上的一座重要里程碑。

2008 年9 月27 日，隨著神舟七號(hào)載人飛船軌道艙艙門打開，浩瀚的太空向中國人敞開了懷抱。中國隨之成為第三個(gè)掌握空間出艙活動(dòng)技術(shù)的國家?！斑@次任務(wù)中，我們第一次復(fù)用軌道艙。針對航天員在軌居住環(huán)境、工作環(huán)境以及艙外航天服的狀況，我們做了大量準(zhǔn)備工作。在發(fā)射場，每名隊(duì)員都當(dāng)了一回‘裁縫’，航天員出艙揮舞的五星紅旗由研制人員親手制作?！蔽逶嚎蒲腥藛T俞進(jìn)透露。

2011～2013 年，神舟八號(hào)飛船、神舟九號(hào)飛船、神舟十號(hào)飛船先后與天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器完成6 次交會(huì)對接。神舟飛船團(tuán)隊(duì)在國際宇航領(lǐng)域獨(dú)創(chuàng)性地提出了“N+1”交會(huì)對接模式，解決了國際上公認(rèn)的航天技術(shù)難題……

作為國家重大戰(zhàn)略任務(wù)，載人航天的發(fā)展及其應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的綜合效益，直接帶動(dòng)了多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新、工藝提升和產(chǎn)業(yè)升級。

航天科技集團(tuán)六院801 所研究員金廣明介紹，當(dāng)年神舟飛船推進(jìn)系統(tǒng)可以說是最具有挑戰(zhàn)性、最前沿的推進(jìn)系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)自主創(chuàng)新，突破了關(guān)鍵技術(shù)。在801 所，由神舟飛船推進(jìn)系統(tǒng)衍生而來的技術(shù)延伸應(yīng)用到了衛(wèi)星、探月和探火航天器推進(jìn)系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域，也帶動(dòng)了801 所自身專業(yè)能力和人才隊(duì)伍水平的提高。

可以說，神舟飛船的產(chǎn)品進(jìn)入常態(tài)化小批量持續(xù)性的生產(chǎn)交付發(fā)射階段，包括推進(jìn)系統(tǒng)在內(nèi)的多個(gè)分系統(tǒng)、多家單位都能適應(yīng)任務(wù)節(jié)奏，這體現(xiàn)出了中國航天整體能力的提升。

▲ 神舟十七號(hào)飛船與空間站天和核心艙交會(huì)對接瞬間

目前，神舟飛船技術(shù)狀態(tài)已經(jīng)穩(wěn)定，創(chuàng)新主要體現(xiàn)在增強(qiáng)可靠性安全性、提高航天員舒適度、提升整體效益上。

比如，自空間站建造以來，神舟飛船在前期交會(huì)對接返回模式基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了快速交會(huì)對接，交會(huì)對接周期由兩天縮短到6.5 小時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了5圈快速返回，返回時(shí)間由一天縮短到數(shù)小時(shí)。

在新批次首發(fā)船——神舟十六號(hào)載人飛船上，采用了小型化、人機(jī)交互體驗(yàn)感更佳的儀表系統(tǒng)和集成化程度更高的中繼終端等，既提高了航天員的舒適度，又騰出了更多艙位空間，用于上下行載荷。

再比如，普通鎘鎳電池常見，大容量鎘鎳蓄電池則專為神舟飛船而生。這項(xiàng)技術(shù)在當(dāng)年堪稱“超前”。從神舟一號(hào)飛船任務(wù)至今，大容量鎘鎳蓄電池多次優(yōu)化升級，順利通過了單船飛行、多個(gè)組合體飛行以及空間站建造階段、空間站應(yīng)用與發(fā)展階段的多次飛行考核。后續(xù)，隨著長壽命大容量鋰離子電池的安全性得到廣泛驗(yàn)證，神舟飛船將應(yīng)用能量更高的鋰離子蓄電池，進(jìn)一步滿足型號(hào)任務(wù)需求，通過電源技術(shù)不斷進(jìn)步，為飛船的正常運(yùn)行持續(xù)提供可靠保障。

“造船為建站，建站為應(yīng)用”。神舟飛船不僅圓了中華民族的千年飛天夢想，還在充分發(fā)揮工程綜合效益方面成為典范。中國空間站建成了，未來更加可期。五院負(fù)責(zé)抓總我國空間站工程的重要領(lǐng)域——航天技術(shù)試驗(yàn)領(lǐng)域，面向中國宇航發(fā)展的戰(zhàn)略需求和航天技術(shù)前沿，為未來我國航天技術(shù)發(fā)展和空間應(yīng)用提供有力的技術(shù)支撐。

掌握“必然成功、必須成功”的方法

神舟一號(hào)飛船發(fā)射時(shí)，金廣明坐在飛控大廳里，緊張得手心全是汗水，直到飛船平安返回才松了口氣。那時(shí)候，國內(nèi)科研人員對于載人飛船還比較陌生。無人試驗(yàn)飛船任務(wù)尚且如此，團(tuán)隊(duì)執(zhí)行神舟五號(hào)載人飛船飛控任務(wù)的心情可想而知。

從神舟一號(hào)飛船發(fā)射至今，每次任務(wù)，金廣明不是在發(fā)射場，就是在飛控中心。今昔對比，他認(rèn)為，如今大家對載人飛行規(guī)律把握得更加精準(zhǔn)了，更多的是保持平常心，把每一項(xiàng)工作踏踏實(shí)實(shí)做好。

在神舟四號(hào)飛船任務(wù)中，俞進(jìn)第一次執(zhí)行飛控任務(wù)。她回憶，那時(shí)大家很早就進(jìn)入飛控現(xiàn)場，準(zhǔn)備飛控預(yù)案、各類文件及協(xié)同配合工作。當(dāng)時(shí)飛控工作由專門的機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)。如今，飛控團(tuán)隊(duì)與研制團(tuán)隊(duì)同屬一支隊(duì)伍，大家輪流執(zhí)行飛控和發(fā)射工作，人員數(shù)量也有所縮減。

原來，自神舟十號(hào)載人飛船起，神舟飛船持續(xù)開展自動(dòng)化測試工作，到了空間站階段，已實(shí)現(xiàn)了云測試、云飛控，人力資源分配更加靈活。

對于神舟飛船這樣的復(fù)雜系統(tǒng)，飛控工作對人員要求很高。判讀、分析整船在軌情況等，均要求隊(duì)員對飛船有全面細(xì)致的了解。飛控人員都要經(jīng)過專門的培訓(xùn)和考試，考核通過方能上崗。飛控的高要求，任務(wù)的快節(jié)奏，人員隊(duì)伍的精練，這從側(cè)面體現(xiàn)出：神舟飛船的飛控模式更成熟了，研制隊(duì)伍的能力更強(qiáng)、更全面了。

▲ 神舟十七號(hào)載人飛行任務(wù)徽章

這在神舟十七號(hào)載人飛船任務(wù)中有著鮮明體現(xiàn)。神舟十七號(hào)載人飛船是空間站應(yīng)用與發(fā)展階段發(fā)射的第二艘載人飛船。與“兄長們”神舟十四號(hào)載人飛船、神舟十五號(hào)載人飛船、神舟十六號(hào)載人飛船相比，神舟十七號(hào)載人飛船為適應(yīng)任務(wù)需要，應(yīng)急值守時(shí)間從6 個(gè)月縮短到5 個(gè)月。這意味著，研制團(tuán)隊(duì)需要在更短時(shí)間內(nèi)完成神舟十七號(hào)載人飛船發(fā)射準(zhǔn)備工作，同時(shí)讓神舟十八號(hào)載人飛船轉(zhuǎn)入應(yīng)急值守狀態(tài)。

打一備一、滾動(dòng)備份是空間站建造以來的載人飛船任務(wù)特點(diǎn)。在這種模式下，每年執(zhí)行兩船次發(fā)射、兩船次交會(huì)對接、兩船次返回、三船次應(yīng)急救援待命任務(wù)并同時(shí)開展后續(xù)飛船研制工作的神舟飛船團(tuán)隊(duì)，如何在更短時(shí)間內(nèi)完成工作、取得成功？

“成功是必然的，也是必須的，我們已經(jīng)掌握了方法?！?/p>

“思想上高度重視，心態(tài)上平和坦然。”

“每個(gè)人都認(rèn)真做好自己的工作，就能取得成功?！?/p>

……

對于快節(jié)奏、高要求的研制試驗(yàn)任務(wù)，隊(duì)員們?nèi)缡钦f。

在金廣明看來，“人+產(chǎn)品”是保證成功的關(guān)鍵。神舟飛船團(tuán)隊(duì)的特點(diǎn)是骨干人員隊(duì)伍穩(wěn)定，執(zhí)行任務(wù)的都是“精兵強(qiáng)將”，同時(shí)逐步培養(yǎng)新人，老中青三代形成了合理的人才隊(duì)伍梯隊(duì)。在本次任務(wù)中，神舟十七號(hào)載人飛船發(fā)射場試驗(yàn)隊(duì)以事前準(zhǔn)備充分、事中控制到位、事后總結(jié)及時(shí)為原則，不斷強(qiáng)化質(zhì)量責(zé)任，落實(shí)質(zhì)量要求，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管控，為高質(zhì)量保證發(fā)射任務(wù)圓滿成功奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。