拨云破雾遨苍穹——中国载人航天历程之飞船篇

第11版(教育·科技·卫生·环境)
专栏：

拨云破雾遨苍穹
——中国载人航天历程之飞船篇
本报记者 蒋建科 武卫政
　　起步晚，但不能落后；成本低，但质量要高。“怎样才能在人家的飞船上天40年之后，我们造出的飞船还能振奋人心？”“中国飞船”从起步那天起，就注定了要走一条创新之路。
　　“三舱一段”的设计方案，把航天员安全放在第一位的设计思想，独具特色的应急救生系统……一系列极富创意的构思以及一整套完善的质量保障体系，成就了“中国飞船”震撼世界的力量和辉煌。
　　10月16日晨，“神舟”五号返回舱在内蒙古中部草原成功着陆。飞船在穿越大气层时经受了表面温度高达2500摄氏度的严峻考验，安全降落。“飞船运行正常，我感觉良好！”航天员杨利伟自主出舱后的第一句话便给“神舟”五号作出了权威、同时也是唯一有太空体验的评价。
　　“神舟”五号为我国的首次载人航天作出了不可磨灭的历史性贡献。然而，却很少有人了解，“神舟”飞船的研制走过了一条不平凡的道路。
　　“神舟”飞船立项上马之初，既没有研制经验，也没有资料借鉴，就连研制队伍中一些搞返回式卫星的老专家们也说不清飞船是啥模样。就是在这种背景下，他们突破了关键核心技术，从1999年11月20日“神舟”一号无人飞船发射成功，到2003年10月16日“神舟”五号飞船首次载人飞行成功，用仅仅4年时间，创造了世界航天史上的奇迹。
　　开拓创新，打造中国飞船
　　中国载人航天该如何起步？航天领域的专家们曾提出两种方案，一种认为，应该从飞船起步；另一种认为，要搞就搞技术先进的航天飞机，一步到位。在中国工程院院士、“神舟”飞船总设计师戚发轫的主持下，专家们经过反复论证，逐渐达成共识：中国载人航天应该从飞船起步。
　　专家们认为，苏联和美国从发射无人飞船到建立长期性空间站，历时30多年，但都走过一些弯路。我们完全可以借鉴他们的经验，缩短自己的研制过程。通过无数次的计算、论证、验证，他们提出飞船的总体构型应为“三舱一段”，即由推进舱、返回舱、轨道舱和一个附加段构成。
　　实践证明，这个方案既具有中国特色，又有较高的起点。和苏联、美国的飞船相比，“神舟”飞船科技含量较高：返回舱是世界上已有的近地轨道飞船中最大的一个；轨道舱具有留轨利用的特点，可以继续进行空间科学探测和技术试验；制导、导航控制和数据管理分系统具有较强的容错能力，提高了飞船的安全性；飞船上安装了自动和手动半自动两套应急救生装置，万一自动装置出现故障，手动半自动系统也完全可以应付；飞船上许多系统采用了大量而又先进的计算机智能管理。
　　我国载人航天工程研制计划要求，争取1998年、确保1999年发射第一艘无人飞船。此前，用于发射飞船的新型火箭要进行一次试验发射，以考验火箭的性能与可靠性。而按以往研制卫星的惯例，飞船并没有安排类似试验。
　　何不借火箭试验的机会搭载发射第一艘试验性飞船？飞船研制队伍觉得这是天赐良机。可是，试验飞船从何而来？飞船总设计师戚发轫、总指挥袁家军带领大家苦思冥想，拿出了一个对初样电性船做适当简化、改装成一艘试验飞船的方案。简单地说，电性船就是仅用于地面电性能测试的试验飞船。电性船上的很多电器产品都是非上天产品，如若上天，必须进行正式上天条件下的环境试验，结构、机构等机械件、模拟件必须按照上天产品要求，寻找替代品或重新投产。这种改装，中国航天史上从未有过，其风险无疑是巨大的。
　　不少人为此犯嘀咕：这样的飞船上得了天吗，谁敢用这样的飞船去冒险？
　　创新就要敢于冒风险，成功孕育在风险之中。设计师们经过多次会商，决定采用飞船最小配置进行首飞，确保飞船上得去、回得来。
　　1999年下半年，飞船研制队伍远赴酒泉发射场，进行试验船合练准备。4个月的时间，他们就完成了飞船全部技术流程的演练，并与火箭系统、发射场系统和测试系统进行了对接。当年11月20日凌晨6时30分，新型长征二号F型火箭托举着“神舟”一号试验飞船直上九霄，在太空飞行了21小时后，平安降落在内蒙古中部草原。多年来一直秘而不宣的中国载人航天工程，通过此次飞天壮举，震惊了国内外。
　　攻坚克难，追求世界一流
　　载人航天器与无人航天器最大的区别在于上面有了人，飞船的安全性和可靠性要求更高。如何确保飞船成功返回地面，如何确保航天员的生命安全，是飞船研制工作的关键所在。达到这一要求必须攻克系统设计、环境控制和生命保障、应急救生、仪表与照明、测控通信、着陆冲击等关键技术难题。
　　总设计师戚发轫、第一任总指挥汪国林带领工程技术人员，将这些难题分解为“载人飞船返回控制技术”、“返回舱舷窗防热与密封结构技术”、“主用特大型降落伞技术”、“着陆缓冲技术”等17个关键技术，经过艰苦努力，将它们一一突破，并获得了自主知识产权。以此为“神舟”飞船的初样研制奠定了坚实基础，为工程进入实施阶段扫平了障碍。
　　在“神舟”飞船研制试验中心十大重点试验室的建设中，难度最大的要数真空环境模拟器，它是飞船上天前做太空模拟实验的关键设备。时任副总指挥的袁家军、试验中心总师柯受全与工程技术人员一起瞄准了这个需用600余吨不锈钢焊接的庞然大物，一个焊缝一个焊缝地查，一个接点一个接点地抠，一个工艺一个工艺地验，终于使它一次调试成功，成为世界上最先进的五大真空容器之一。
　　“神舟”飞船返回舱是整个载人航天工程研制中最关键部位之一。它是飞船的指挥控制中心，航天员的太空卧室。返回舱体积大、外形不规则，发动机安装面及对接密封面精度要求极高，局部焊接时易变形。研制队员们废寝忘食地攻关，试验，失败，再试验，再失败……终于打造出了中国航天史上第一个飞船返回舱。
　　副总设计师王壮带领科研人员完成了整船的机械和热控专业总体的攻关工作；
　　副总设计师郑松辉带领科研人员完成了飞船信息管理系统的攻关工作；
　　副总设计师刘良栋带领科研人员完成了返回控制系统的攻关工作……
　　为确保“神舟”五号载人飞船的最大安全值，他们在短短几个月的时间里完成了75个安全性可靠性问题的论证和试验；副总设计师张柏南带领攻关小组，在很短的时间里拿下了载人飞船座椅缓冲器装置的再设计及试验考核工作。
　　科学管理，铸就“神舟”品牌
　　“用卓越造就辉煌，用成功报效祖国”，是“神舟”飞船研制队伍对祖国的承诺。
　　从飞船研制之初，到载人飞行的圆满成功，飞船系统工程的每一点进步，无不体现着他们追求一流产品质量、一流技术水平、一流科学管理的思想境界。
　　“神舟”飞船作为一项系统复杂、协作面广的宏伟工程，如果没有科学的管理作保证，就不可能按计划完成研制、试验任务，更不可能在4年内完成5艘飞船发射并实现从无人试验到载人飞行质的飞跃。
　　他们在管理中把“零缺陷、零故障、零疑点”的质量原则，融入每项工作、每项任务、每个成员的心目中。
　　一次，飞船返回舱要进场，检查人员发现一条焊缝焊错了，虽然不影响使用，但毕竟是缺陷。总指挥袁家军在大会上问：“我们的飞船允不允许有缺陷件上天？”“不允许！”大家的回答是那样的坚定和一致。“不允许”就意味着重新生产，意味着延缓进度，就意味着花费资金，但与“零缺陷”相比，他们分得清孰轻孰重。
　　一艘飞船进行电性能综合测试，发现一路计算机与另两路计算机的遥测参数不一致。尽管飞船在设计时就采用了3台计算机相互为备份的方案，计算机中有一台甚至两台发生故障，也不影响飞船的正常飞行。但他们还是决定打开大底，取出故障计算机，进行故障再现，重新修正程序，决不能让地面发现的故障上天。
　　“神舟”三号发射之后，有人提出疑问：火箭与飞船分离后，如果火箭燃料未用尽，比飞船速度快，会不会造成空中“追尾”？这确实是个问题，如何才能避免？只有增加飞船与火箭的分离速度，而这一改变，要涉及到飞船推进系统、数管系统、制导导航和控制系统的一系列软件和硬件状态，工程不小。工程量再大也要干！他们立即组织科技人员对飞行程序、飞行软件等进行修改，并得到多次仿真和试验验证，彻底消灭了“追尾”的疑点。
　　为了考核飞船各舱段之间是否能正常、安全地解锁分离，仅飞船返回舱与推进舱连接面的火工锁就进行了100次可靠性试验；为了考核飞船关键电子设备的可靠性，他们对近100件关键电子设备进行综合应力试验，确保它们连续工作100小时无故障；为了确保回收着陆分系统各项仪器设备工作正常，他们从不同高度先后进行了70多架次的返回舱空投开伞试验。
　　飞船研制队伍在工程实践的过程中，以新的管理理念，不断完善和创新飞船系统的管理模式。他们从最初创立飞船特有的管理方式，到建立飞船发射文件体系，制定飞船飞控管理标准，完善飞船回收操作体系，强化飞船质量管理工作，再到目前规范飞船项目管理，飞船队伍已逐步完善形成了一整套独具飞船特色的管理模式，给飞船系统的管理工作注入了新的活力。（附图片）