“太空生命之舟”,中國造!

“太空生命之舟”,中國造!

——神舟載人飛船系統總指揮談研制工作

從神舟一號到神舟十一號的精彩啟幕、接連突破,神舟十二號到神舟十五號的組批研制、高質量高效率完成空間站建造階段任務,神舟十六號、神舟十七號的接力騰飛、完美對接,神舟飛船久經考驗,交出了一份份優異答卷。20多年過去了,作為載人航天工程“最資深的型號”,神舟飛船恰風華正茂、活力無限。

可靠安全便捷舒適

神舟載人飛船被譽為“太空生命之舟”,是目前我國唯一型號載人天地往返航天器,也是可靠性安全性要求最高、工作標準要求最高的航天器,這充分體現在諸多方面。

從控制角度來看,神舟飛船除了有自動控制系統之外,還有穩定高效的手動控制系統,兩者是“1+1=1”的關系,共同確保完成對神舟載人飛船的各項控制。從系統融合角度來看,神舟飛船是機、電、熱、氣、液緊耦合的航天器,可謂牽一發動全身,各系統必須完美融合。從“用戶體驗”即航天員在軌執行任務角度來看,神舟飛船的設計與航天員工作和生活高度匹配協調,特別是確保其發出的每一條指令都順利得到執行。

作為航天員往返天地的交通工具,神舟飛船的舒適性至關重要。在這方面,我們神舟團隊一直在努力提高,尤其是從神舟四號開始,通過改進設計等手段,使飛船人機界面日趨完善,完全能滿足航天員實施各項任務的需求和搭乘舒適性要求。

值得一提的是,我們神舟團隊通過優化方案,使神舟飛船與空間站核心艙實現快速交會對接,時間周期從之前的兩天縮短到6.5小時;使神舟飛船在完成既定任務后能夠快速返回地面著陸場,用時由1天縮短到幾小時。這些都減少了航天員不必要的體力與精力付出,使太空飛行變得更加舒適。

屢創“首次”功勛卓著

神舟飛船創造了中國航天史多項紀錄,見證了中國航天諸多“首次”。神舟七號完成了中國首次在軌釋放小衛星;以神舟飛船為主,中國突破并掌握空間交會對接技術;“神舟”飛天,使中國突破并掌握了載人天地往返和出艙活動技術。此外,“神舟”是我國第一個利用國際通信衛星開展數據中繼試驗的型號;作為天鏈中繼系統的首個用戶,“神舟”助力打造中國衛星中繼通訊系統;“神舟”還是中國第一個安裝艙外攝像機的航天器。

在“神舟”創造的諸多“首次”中,有一個頗為引人矚目:在中國所有載人航天型號中,神舟十號首次引入自動化測試模式。此后,自動化測試模式進一步發展,經過10年努力,到神舟十二號任務階段時,該飛船已全面采用自動化測試、遠程測試,效率大幅提高,測試進度顯著加快。我們積極應用數字化技術,采取自動化測試和遠程測試相結合的方式,經過多年努力,逐步打通了型號間、地域間的測試藩籬,實現了人員、數據的跨地域跨型號云共享,把“神舟”自動化測試逐步升級到利用多平臺數據,實現了云測試、云飛控,把飛船批產測試能力和效率提升到新水平。

工作方法功不可沒

為建造天宮空間站提供支撐,是神舟飛船的使命。在“天宮”在軌建造階段,神舟載人飛船任務呈現出高密度、常態化、多樣化等特點。以2022年為例,神舟飛船按計劃執行了兩船次返回、兩船次發射和交會對接、三船次應急救援待命,涉及神舟十三號至神舟十六號共4艘載人飛船,同時并行開展神舟十七號、神舟十八號地面研制工作。

神舟飛船取得驕人戰績的經驗可以歸結為諸多方面,其中行之有效的工作法功不可沒。我們神舟團隊始終堅持“一次做對”“100分才是合格”的理念,并將其落實到每次任務準備、每項判讀、每個試驗中,率先創行了“四查”“三比”“三性”和首飛“十個最”等一系列工作法。

為有效防控風險,我們神舟團隊按照“四查”的維度去檢查每項工作的準備情況,即查崗位、查文件、查人員對文件掌握情況、查地面設備狀態。

針對數據判讀,我們神舟團隊堅持“三比”,即縱向比、橫向比、關聯比??v向比能通過長期比對,發現緩慢發生的數據漂移;橫向比能通過比對多個參數,得到真實準確的數據;關聯比能通過因果結合的比較方法,既判數據又判數據變化的原因。

同時,我們把測試覆蓋分析升級為測試“三性”分析,即覆蓋性、有效性、充分性。其中,覆蓋性是指覆蓋產品所有功能,要求試驗的環境條件必須能夠反映飛船在軌的真實狀態,試驗的強度必須做到位。

我們始終堅持首飛“十個最”標準,即思想意識最重視、崗位人員最齊備、設計驗證最覆蓋、現場操作最精心、接口閉合最落實、異常疑點最敏感、流程執行最嚴格、預案準備最充分、風險管控最全面、組織保障最到位,切實做到高標準完成各項工作,全力以赴保障任務取得圓滿成功。

“一切通過總體,一切通過試驗”是保證任務成功的一大法寶。通過前者,能保證工作的系統性、全面性,完成閉環;通過后者,能發現產品可能存在的缺陷。

例如,我們于2020年在天津航天城開展空間站系統五艙聯試,驗證各飛行器之間接口的協調性。雖然神舟八號任務就突破并掌握了空間交會對接技術,但考慮到空間站的體量、表面特性等與以前的空間實驗室相比,有很大變化,我們還專門做了空間交會對接綜合試驗。

試驗前,我們通過分析認為飛船和空間站對接過程中,在某個距離會產生無線通信的多徑效應,干擾數據接收。隨后,通過詳細的仿真,排除了這種可能。為了充分保證準確性,我們最后還是通過空間交會對接綜合試驗,驗證了仿真結果,證明不會產生多徑現象,我們才放心。

“神舟”隊伍薪火相傳

1994年,我入職航天科技集團第五研究院總體部載人飛船總體室。彼時,中國載人航天正處于起步階段,各個部門和領域都遇到很大挑戰,載人飛船和載人飛船總體室更是如此。我們團隊中大多是白發蒼蒼的老前輩和像我這樣初出茅廬的大學生,要克服的難度之多、之大可想而知。

我們這一代航天人雖然很艱苦,但是無疑是非常幸運的,不僅有機會獲得

參與中國載人航天事業的難得機遇,而且受到悉心培養。在那個艱苦的創業年代,相關領導和老一代航天前輩,以身作則、率先垂范,同時給我們壓擔子、對我們提出嚴要求并誨人不倦、傾囊相授。我還記得,有一次,時任神舟飛船總設計師、中國工程院院士戚發軔拿起我的筆記本,仔細翻閱后熱情表揚我內容記得“挺詳細、挺工整”。這讓我備感溫暖、備受鼓舞。

工程一線是最好的課堂,堅持高標準、嚴要求,在工程一線磨礪成長,是我們成長進步的共同軌跡,尤其是在工程現場目睹飛船發射時刻和返回再入時刻,是深切體會質量就是生命的絕佳課堂。當待發段0號指揮員喊出發射倒計時指令時,當返回之前飛船再入大氣層燒蝕變成一個火球時,我們作為神舟飛船團隊的一員,目睹當時的情形,會從內心深處真正產生對工程質量的敬畏,會深刻反思自己的工作是否百分之百做到位,我們對“特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻”的載人航天精神會有更深一層理解。

神舟創新永無止境

百尺竿頭,更進一步,“神舟”科技創新永遠在路上。放眼未來,我們將繼續通過各種手段和方式,特別是把更先進的現代信息科技成果應用于神舟飛船,促進其升級迭代。一方面,我們要繼續在安全性和舒適性方面下功夫,確保航天員搭乘時不僅安全無憂,而且進一步感受到便捷、快捷和舒適,更好享受飛天旅程。另一方面,我們將繼續提升和拓展神舟飛船的性能。具體而言,主要包括以下兩點。

一是提升載荷上下行的能力,特別是載荷下行能力。中國空間站具有強大的在軌試驗能力,進入運營階段以后,將有更多實驗裝備和材料需要運送到“天宮”,也將會產生大量需要返回地面的在軌實驗的樣品。目前,只有神舟飛船具備攜帶樣品返回地面的能力,其下行載荷能力直接制約著在空間站開展科學實驗的成果生成。根據計劃,我們在不久的將來,把神舟飛船下行能力升到現在的兩倍以上,屆時,中國“天宮”的實驗效率將提升到新的水平。

二是拓展神舟飛船的用途。目前,神舟主要是載人天地往返航天器,然而其性能可以根據需求進一步拓展,我們非常期待有一天,“神舟”能夠衍生出新型貨運飛船,用于專門運送由天宮空間站到地面的實驗載荷。衍生出的神舟貨運飛船,可以沿用現有的廠房、地面工裝、測試設備。其飛行方案屆時只需在載人飛船基礎上做減法即可。同時,載人飛船返回艙里的設備也可以再利用。這樣既可以節約成本,又能夠大大增加我國天地貨物物流交換的能力和選擇。

(本文作者何宇為中國空間站載人飛船系統總指揮,由宋皓薇根據作者口述整理)

責任編輯:王梓辰校對:張弛最后修改:
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