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從“技術(shù)自立”到“技術(shù)自信”的神舟飛船

時(shí)間:2023年05月31日 信息來源:本站原創(chuàng) 點(diǎn)擊:1257 字體:

一直在進(jìn)步的神舟飛船上的標(biāo)簽越來越多,很難用一句話介紹完——


“起步晚、起點(diǎn)高、一步到位,具有中國特色的多功能飛船?!?/p>


“故障預(yù)案的工作量甚至占整個(gè)工作的50%以上?!?/p>


“飛船進(jìn)一步增強(qiáng)自主健康管理功能,把對(duì)人的依賴降到最低。”


5月30日,神舟飛船又發(fā)射成功了,這次是第十六艘。神舟十六號(hào)載人飛船攜景海鵬、朱楊柱、桂海潮3名航天員前往中國空間站,我國第11次載人航天飛行任務(wù)開啟。這艘飛船是我國空間站轉(zhuǎn)入應(yīng)用與發(fā)展階段后的首發(fā)載人飛船,也是新批次的首發(fā)船。


面世20余年,飛船一直在“變”,不變的是對(duì)高可靠性的追求。從1992年中國載人航天工程艱難起步,到1999年第一艘無人試驗(yàn)飛船“神舟一號(hào)”叩響寰宇,到2003年浩瀚太空迎來首位中國航天員訪客,再到中國空間站轉(zhuǎn)入常態(tài)化運(yùn)營模式,神舟飛船在一次次的探索與突破中不斷煥發(fā)出新面貌,完成了一場(chǎng)從“技術(shù)自立”到“技術(shù)自信”的轉(zhuǎn)變。

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把對(duì)人的依賴降到最低

在距離神舟十六號(hào)載人飛船發(fā)射還有十幾天時(shí),航天科技集團(tuán)五院飛控試驗(yàn)隊(duì)進(jìn)駐北京航天飛行控制中心,與在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心兼顧神舟十六號(hào)載人飛船和神舟十七號(hào)載人飛船任務(wù)的發(fā)射試驗(yàn)隊(duì)遙相呼應(yīng)。

在這里,連排的小屏幕和中心的大屏幕就是他們的主戰(zhàn)場(chǎng)。神舟飛船飛控技術(shù)組組長楊海峰是一個(gè)“老神舟”,作為飛船報(bào)警信息第一聯(lián)系人,他要做到365天24小時(shí)手機(jī)不離身。


報(bào)警信息五花八門,如果收到“參數(shù)越限”“數(shù)據(jù)跳變”這類報(bào)警信息,就意味著天上的產(chǎn)品可能出現(xiàn)問題。


相比其他航天器,神舟飛船是航天員實(shí)現(xiàn)天地往返的“生命之舟”,其安全性的優(yōu)勢(shì)非常明顯。楊海峰和團(tuán)隊(duì)利用各種方法分析航天員在軌可能遇到的危險(xiǎn),制定了事無巨細(xì)的故障預(yù)案。在思考每個(gè)可能的故障時(shí),他們也反向思考正常的飛行流程,從各個(gè)角度對(duì)正常流程不斷打磨、完善。


“故障預(yù)案是保障神舟飛船安全的必備手段,是神舟飛船歷次發(fā)射任務(wù)準(zhǔn)備工作中最重要的工作內(nèi)容之一,工作量甚至占整個(gè)工作的50%以上?!睏詈7褰榻B,為了實(shí)現(xiàn)“本質(zhì)安全”,神舟飛船從方案設(shè)計(jì)之初,就盡量不使用或減少使用可能對(duì)系統(tǒng)安全構(gòu)成潛在威脅或可能造成危害因素的產(chǎn)品或功能。


例如,飛船使用的所有非金屬材料要按照選用要求篩選并經(jīng)過阻燃及燃燒性能檢測(cè),結(jié)果合格方可裝船;飛船配備了滅火器、防毒面具,制定了專項(xiàng)滅火程序,這些都寫進(jìn)了航天員故障處置手冊(cè)中,由航天員進(jìn)行專項(xiàng)訓(xùn)練。


一直以來,神舟飛船的“變”源于對(duì)高可靠性不變的追求。這一次,神舟十六號(hào)載人飛船進(jìn)一步增強(qiáng)了自主健康管理功能,不斷提高飛船上自主健康管理水平,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障診斷及處置,提高故障處置時(shí)效性,把對(duì)人的依賴降到最低。


楊海峰舉例,飛船推進(jìn)系統(tǒng)管路超壓全天24小時(shí)都有可能發(fā)生。經(jīng)過優(yōu)化,管路可以通過遙測(cè)數(shù)據(jù)感知自身的健康狀態(tài),對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)和分離,預(yù)測(cè)性能變化和壽命,從而通過執(zhí)行處置決策進(jìn)行故障恢復(fù),保障系統(tǒng)正常運(yùn)行和執(zhí)行任務(wù)。


除了傳感器發(fā)揮作用,“人在回路”也是保障神舟飛船安全性的一大特點(diǎn)。航天員在軌駐留期間,基于感知的健康狀態(tài)能夠進(jìn)行更加靈活的實(shí)時(shí)判斷、調(diào)控和決策。


神舟飛船設(shè)計(jì)了純機(jī)械的對(duì)接通道復(fù)壓控制裝置,航天員通過操作手輪實(shí)現(xiàn)對(duì)接通道復(fù)壓、泄壓。飛船還設(shè)計(jì)了人控指令驅(qū)動(dòng)電路,航天員通過觀察儀表數(shù)據(jù),發(fā)送手控指令就可實(shí)現(xiàn)對(duì)接鎖的鎖緊、解鎖。飛船充分利用有人參與的優(yōu)勢(shì),讓航天員參與故障診斷和故障處置,不斷提升在軌健康管理水平和安全性。


仍為當(dāng)年的設(shè)計(jì)感到驕傲

這些改進(jìn)給楊海峰帶來一個(gè)感受:“技術(shù)上我們更加自信了?!彼硎?,如今只要改進(jìn)對(duì)產(chǎn)品和狀態(tài)有益,就可以大膽嘗試,不斷讓創(chuàng)新成果在工程實(shí)踐中變得實(shí)用、好用、長期用。

這樣的自信源于技術(shù)的持續(xù)積累。多年來,神舟飛船練就了一身“真功夫”,在技術(shù)上創(chuàng)造了中國航天史上很多“第一”: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(duì)接技術(shù)以神舟飛船為主突破掌握;我國第一個(gè)利用國際通信衛(wèi)星開展數(shù)據(jù)中繼試驗(yàn)的型號(hào),是神舟飛船;我國天鏈中繼系統(tǒng)的第一個(gè)用戶,是神舟飛船;我國第一個(gè)安裝艙外攝像機(jī)的航天器,也是神舟飛船。


這一切來得并不容易。


要自信,先自立。中國載人航天發(fā)展的路徑,是從載人飛船起步。這是國家工程,是事關(guān)國家安全的戰(zhàn)略性技術(shù)。參加中國載人航天一期工程的“老神舟”回憶,初期雖有研制衛(wèi)星的經(jīng)驗(yàn),也借鑒了一些國外載人航天領(lǐng)域的研制經(jīng)驗(yàn),但是從“0”到“1”真正要研制出一艘載人飛船卻非常艱難。


掌握核心技術(shù),沒有捷徑可走?!安蛔吒S、仿制的技術(shù)道路”是老一輩航天人的凌云壯志。他們經(jīng)過無數(shù)次的計(jì)算、論證、驗(yàn)證,確定了三艙方案;提出了具有中國特色的軌道艙留軌方案;學(xué)習(xí)國外經(jīng)驗(yàn)并進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,確定了逃逸救生方案;結(jié)合我國實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)新,確定了降落傘方案;綜合各方要求和約束,確定了返回艙構(gòu)型和布局……


他們也親身體會(huì)了“花165萬美元也只能買來外方一個(gè)‘Yes’或‘No’”的復(fù)雜況味?;貞浧鹦轮袊暮教彀l(fā)展史,神舟飛船首任總設(shè)計(jì)師戚發(fā)軔語重心長,“我們老航天人一輩子的體會(huì)是:靠別人不行,只能靠自己?!?/section>

1999年11月20日,我國第一艘無人試驗(yàn)飛船“神舟一號(hào)”成功發(fā)射。五院載人飛船系統(tǒng)總體副主任設(shè)計(jì)師彭華康評(píng)價(jià),這是一艘起步晚、起點(diǎn)高、一步到位,具有中國特色的多功能飛船。

神舟飛船有很多獨(dú)到之處。從經(jīng)濟(jì)角度看,它可以一船多用,完成在軌任務(wù)后,飛船的軌道艙可以留軌飛行繼續(xù)開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)。飛船上的許多系統(tǒng)采用了大量先進(jìn)的計(jì)算機(jī)智能管理系統(tǒng),采用國際統(tǒng)一的測(cè)控體制,全面推行軟件研制工程化。

“這些技術(shù)方法和管理理念到現(xiàn)在還在各類航天器上廣泛應(yīng)用,沒有過時(shí),而且能與國際航天很好地接軌?!迸砣A康談到這些,仍為當(dāng)年的設(shè)計(jì)感到驕傲。

神舟隊(duì)伍出專才、將才、帥才

2022年入職的孫斌今年獨(dú)自承擔(dān)測(cè)控分系統(tǒng)工作。在師父黃才手把手傳幫帶的指導(dǎo)下,孫斌慢慢熟悉了發(fā)射場(chǎng)流程,識(shí)別了每項(xiàng)工作的注意點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),與總體和其他分系統(tǒng)完成協(xié)作配合,順利完成了神舟十六號(hào)載人飛船發(fā)射任務(wù)。

除孫斌以外,神舟十六號(hào)載人飛船發(fā)射試驗(yàn)隊(duì)有接近40人是90后和00后。這是一支充滿朝氣和青春活力的團(tuán)隊(duì),大家成長迅速,在各自的崗位上擔(dān)起了重任。

神舟飛船研制隊(duì)伍發(fā)揚(yáng)載人航天精神,戰(zhàn)勝了各種困難,攻克各種難關(guān),實(shí)現(xiàn)了出成果、出精品、出人才。一代代從事或從事過神舟飛船研制工作的航天人,在各自崗位上逐漸成長為不可多得的航天專才、將才、帥才。

1992年,楊宏進(jìn)入五院總體部載人飛船總體室工作。30多年來,他與中國載人航天工程一同成長,從神舟飛船“桌面聯(lián)試”的試驗(yàn)員逐步成長為中國空間站的總設(shè)計(jì)師、中國工程院院士。

神舟飛船總指揮何宇1994年入職五院總體部載人飛船總體室時(shí),恰恰是中國載人航天工程的起步階段。載人飛船研制難度大,執(zhí)行任務(wù)要等七八年,同時(shí)又趕上“下?!背?,年輕人和中生代流失嚴(yán)重。從那時(shí)起,整個(gè)團(tuán)隊(duì)就咬緊牙關(guān)練內(nèi)功,一是壓擔(dān)子,二是傳幫帶、傾囊相授,三是高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求,從各個(gè)方面提升能力。對(duì)總體人員的要求就是3個(gè)字:?jiǎn)柌坏埂獙?duì)所有的狀態(tài)都要如數(shù)家珍、百問不倒,包括單機(jī)元器件一層。

現(xiàn)在隨著任務(wù)的高密度開展,新畢業(yè)的大學(xué)生在一年之內(nèi)既可以全程參加一次發(fā)射場(chǎng)工作、參加一次全程飛控,還可以參加一次全程回收,而且每年都有這樣的機(jī)會(huì)。最好的課堂在工程一線,最好的教材是日常工作,最生動(dòng)的思想教育時(shí)機(jī)就在發(fā)射時(shí)刻和返回再入時(shí)刻。

高標(biāo)準(zhǔn)的要求,使團(tuán)隊(duì)在錘煉中成長、成熟起來。敢于放手使用青年人才,注意營造鼓勵(lì)創(chuàng)新、寬容失敗的氛圍,這樣的信心也正是來自他們一直對(duì)載人航天事業(yè)的熱愛和責(zé)任感。孫斌說,奮斗從哪里開始,精神就從哪里產(chǎn)生,我們要以載人航天事業(yè)發(fā)展為己任,勇于挑戰(zhàn),敢為人先。如一首致敬中國航天的歌所唱,“在坎坷中破殼,做一個(gè)追光者”。



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