2023年5月30日9時31分,由航天科技集團五院(以下簡稱五院)抓總研制的神舟十六號載人飛船,在長征二號F遙十六運載火箭的托舉下順利升空。當天16時29分,飛船成功對接于空間站天和核心艙徑向端口。
從神舟一號到神舟十六號,神舟團隊一次又一次交出了優(yōu)異的答卷。近日,載人飛船系統(tǒng)總指揮何宇做客中國航天報《獨家對話“兩總”》系列報道,講述這支跨世紀的神舟團隊的成長故事。
何宇 載人飛船系統(tǒng)總指揮:
從神舟一號到神舟十一號的突破創(chuàng)新、闖關(guān)奪隘,再到神舟十二號到十五號的組批研制、高質(zhì)量高效率完成空間站建造階段任務(wù),再到神舟十六號的接力騰飛、完美對接,神舟飛船一次又一次交出了優(yōu)異的答卷。20多年過去了,作為載人航天工程“最老的型號”,神舟飛船剛剛步入青壯年,恰是風華正茂。
現(xiàn)在中國空間站建成了,一支跨世紀的研制隊伍也隨之成長起來,對我們團隊來說,加強人才培養(yǎng),傳承載人航天精神和神舟文化,仍然是當前工作重點,我有責任感,也有緊迫感。
設(shè)計最可靠的“生命之舟” 神舟飛船有一個美譽,叫“生命之舟”。 載人航天,人命關(guān)天。作為目前我國唯一一型載人天地往返航天器,神舟飛船可靠性安全性要求最高,工作標準要求最高。 從歷史上看,國際上的航天災(zāi)難沒有發(fā)生在在軌飛行段的,都是發(fā)生在上升段或返回再入過程中,規(guī)律有其必然的技術(shù)原因。在我看來,神舟飛船研制的質(zhì)量標準和要求,怎么高、怎么嚴都不為過。 從事載人航天工作以來,最難忘的是神舟四號飛船進艙測試,讓我更深刻地體會到飛船的技術(shù)復雜和高可靠要求。載人航天器不是簡單的“衛(wèi)星+載人環(huán)境=飛船”,而是一體化設(shè)計出來的完整系統(tǒng),這也成為我們后續(xù)設(shè)計載人航天器的設(shè)計理念。 具體來說,從控制角度而言,神舟飛船除了自動控制外,還有十分復雜的手動控制系統(tǒng),自動控制和手動控制是“1+1=1”的關(guān)系,其目的都是控制載人飛船完成各種操作。在專業(yè)角度,神舟飛船是機、電、熱、氣、液緊耦合的航天器,牽一發(fā)而動全身。從確保航天員在軌執(zhí)行任務(wù)的角度來看,神舟飛船的設(shè)計要與航天員工作和生活匹配協(xié)調(diào),確保航天員在軌飛行的每一項指令、每一個功能都是安全可靠的。 作為航天員往返天地的交通工具,神舟飛船的舒適性也至關(guān)重要。從神舟四號開始,團隊就對人機界面進行詳細設(shè)計并不斷完善。經(jīng)過20余年的不斷磨合和悉心付出,神舟飛船目前的狀態(tài)已經(jīng)可以滿足航天員各項任務(wù)要求以及舒適性要求。 如今,神舟團隊對提高飛船舒適度有更高層面的追求——通過優(yōu)化方案來提高航天員整體飛行體驗??臻g站建造階段的快速交會對接、快速返回就是典型的例子。 “設(shè)計正確不代表產(chǎn)品生產(chǎn)合格”,從神舟飛船首飛至今,神舟團隊始終嚴格落實產(chǎn)保要求,堅持“一次做對”的理念:100分才是合格,要將100分工作標準落實到每次準備、每項判讀、每個試驗中?!八牟椤薄ⅰ叭取?、“三性”、首飛“十個最”標準等管理理念,均由神舟飛船團隊率先提出。 為有效防控風險,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(shè)備狀態(tài)。 針對數(shù)據(jù)判讀,神舟團隊升級為“三比”,即縱向比、橫向比、關(guān)聯(lián)比,縱向比能通過長期比對,發(fā)現(xiàn)緩慢發(fā)生的數(shù)據(jù)漂移;橫向比能通過比對多個參數(shù),得到真實準確的數(shù)據(jù);關(guān)聯(lián)比能通過因果結(jié)合的比較方法,既判數(shù)據(jù)又判數(shù)據(jù)變化的原因。同時,將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,覆蓋性是指覆蓋產(chǎn)品所有功能,有效性是指試驗的環(huán)境條件必須能夠反映在軌的真實狀態(tài),充分性是指試驗的強度必須做到位。 團隊始終秉持首飛“十個最”標準,即思想意識最重視、崗位人員最齊備、設(shè)計驗證最覆蓋、現(xiàn)場操作最精心、接口閉合最落實、異常疑點最敏感、流程執(zhí)行最嚴格、預(yù)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,全力以赴奪取任務(wù)圓滿成功。 此外,神舟團隊對外協(xié)單位“幫帶管扶評”,手把手去教、手把手去帶,力求在單機層面實現(xiàn)優(yōu)選、優(yōu)配、優(yōu)用,督促供應(yīng)商提高生產(chǎn)水平、保持長期高水平運轉(zhuǎn)狀態(tài)。 ▲ 何宇和同事在工作中 讓神舟飛船生命力不斷延伸 回顧過去,神舟飛船創(chuàng)造了中國航天史上一個又一個“第一”。 神舟七號首次在軌釋放了小衛(wèi)星;載人航天三大基本技術(shù)中,載人天地往返和出艙活動技術(shù)由神舟飛船獨立突破掌握,交會對接技術(shù)以神舟飛船為主突破掌握;我國第一個利用國際通信衛(wèi)星開展數(shù)據(jù)中繼試驗的型號,是神舟飛船;我國天鏈中繼系統(tǒng)的第一個用戶,是神舟飛船;我國第一個安裝艙外攝像機的航天器,也是神舟飛船。 進入空間站階段,團隊仍不斷推動飛船升級換代。創(chuàng)新,正在讓神舟飛船的生命力不斷延伸。從技術(shù)上講,神舟飛船在前期交會對接返回模式基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了快速交會對接,周期由兩天縮短到6.5小時;實現(xiàn)了5圈快速返回,返回時間由一天縮短到幾小時。 從管理上講,神舟飛船團隊通過流程優(yōu)化,將以前50多天一艘飛船的發(fā)射場測發(fā)流程壓縮到40多天完成兩艘飛船發(fā)射場工作。 從測試模式上講,神舟飛船從神舟十號開始啟動自動化測試工作,是載人航天型號中第一個引入自動化測試模式的。經(jīng)過10年努力,到神舟十二號已經(jīng)全面采用自動化測試、遠程測試,效益可觀,人員壓縮2/3,測試進度也顯著加快。 目前,在神舟飛船發(fā)射前,發(fā)射場測發(fā)大廳的測試臺上,有發(fā)射場待命飛船的測試數(shù)據(jù),有北京廠房里后續(xù)飛船的測試數(shù)據(jù),還有在軌飛船的飛行數(shù)據(jù),實現(xiàn)了云測試、云飛控,人力資源分配更加靈活。 從老一輩到現(xiàn)在,神舟飛船乃至載人航天對創(chuàng)新的觀點是,不會追求局部的先進性而犧牲系統(tǒng)的先進性。我對創(chuàng)新持務(wù)實的態(tài)度,通過創(chuàng)新得到的結(jié)果要在工程中實用、好用、長期用,要為型號服務(wù),為延續(xù)飛船生命力服務(wù),要為實現(xiàn)“三高”全面發(fā)展而創(chuàng)新。 放眼未來,神舟飛船的升級換代主要瞄準4個方面: 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?zāi)芰?,進入運營階段,將會產(chǎn)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,神舟飛船下行載荷能力,可能直接制約著在空間站開展科學實驗的成果生成。在不久的將來,我們下行能力可能要提升到現(xiàn)在的兩倍以上。 二是提升航天員乘坐的舒適性。到空間站建造階段,神舟飛船實現(xiàn)了快速交會對接、快速返回,這最直接的影響就是,航天員乘坐的舒適性大大提高。后續(xù),神舟飛船還將繼續(xù)在提升舒適性方面創(chuàng)新優(yōu)化。 三是提高產(chǎn)品可靠性。哪些環(huán)節(jié)可靠性、健壯性還能進一步提升?這是神舟團隊每名隊員盡己所能不斷思考、深度挖潛的重點,提升神舟飛船可靠性、健壯性永遠在路上。 四是拓展神舟飛船的用途。期待有一天,神舟飛船能夠衍生出新型神舟貨運飛船,專門運送由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(xiàn)有的廠房、地面工裝、測試設(shè)備,飛行方案只需在載人飛船基礎(chǔ)上做減法,還可以將載人飛船返回艙里的設(shè)備進行再利用。這既為國家節(jié)約成本,也大大增加我國天地貨物物流交換的能力和選擇。 空間站建造階段的神舟飛船 神舟飛船是我國歷史最悠久的載人飛船,研制飛船的出發(fā)點就是建造中國空間站。飛船的能力和中國空間站的規(guī)模體量相匹配,在空間站階段,載人飛船任務(wù)呈現(xiàn)出高密度、常態(tài)化、多樣化等特點。以2022年為例,神舟飛船按計劃執(zhí)行了兩船次返回、兩船次發(fā)射和交會對接、三船次應(yīng)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。 在如此高密度的任務(wù)下,如何高質(zhì)量保證成功、高效率完成任務(wù)?這是我們隊伍進行的首要工作。神舟飛船開啟組批研制模式,建立起多艘載人飛船并行研制、發(fā)射、???、返回及在軌管理體系,從流程優(yōu)化、技術(shù)升級等方面共同發(fā)力實現(xiàn)“三高”全面發(fā)展。 “一切通過總體,一切通過試驗”是保證成功的法寶。一切通過總體,能保證工作的系統(tǒng)性、全面性、閉環(huán);一切通過試驗,能夠暴露產(chǎn)品的各種缺陷。 例如,空間站系統(tǒng)于2020年在天津開展了五艙聯(lián)試,驗證空間站組合體的各飛行器之間接口的協(xié)調(diào)性。盡管神舟八號就突破并掌握了交會對接技術(shù),但考慮到空間站的體量、表面特性、EMC環(huán)境和以前的空間實驗室相比有很大變化,我們團隊在天津還專門做了交會對接綜合試驗。 試驗前,團隊通過分析認為飛船和空間站對接過程中,在某個距離會產(chǎn)生無線通信的多徑效應(yīng),干擾數(shù)據(jù)接收。隨后,通過詳細的仿真又排除了這種可能,分析應(yīng)該不會產(chǎn)生多徑現(xiàn)象。為了充分保證準確性,最后還是通過交會對接綜合試驗1:1驗證了仿真結(jié)果,結(jié)果證明不會產(chǎn)生多徑現(xiàn)象。前面兩輪仿真,一輪說有,一輪說沒有,最后通過試驗證明確實沒有,團隊才放心。 保證連續(xù)成功,要通過科學管理提高能力。神舟團隊嚴格落實產(chǎn)品保證要求,系統(tǒng)性提升產(chǎn)品質(zhì)量;嚴格落實五院“22條”要求,規(guī)范每名隊員的行為等等。神舟飛船隊伍對總體提出了專門要求,即重點、落實、敏感、溝通、推動。工作要抓重點、抓落實,保持高度敏感并及時識別風險,要加強對上下左右溝通,把一切工作向前推動,“做工作的發(fā)動機,而不是攪拌機”。同時,大家堅持吃透技術(shù),不留疑點,堅持100分工作標準,扎實做好每項工作。這都是我們保證成功、保證連續(xù)成功的方法手段。 在高密度任務(wù)形勢下取得成功,要通過流程優(yōu)化、技術(shù)升級提高效率。以測試工作為例,神舟飛船包含的產(chǎn)品有600余臺套,比很多型號多一倍以上。為提高測試效率,神舟團隊積極推動數(shù)字化發(fā)展,采取自動化測試和遠程測試相結(jié)合的方式,逐步打通了型號間、地域間的測試藩籬,實現(xiàn)了人員、數(shù)據(jù)的跨地域跨型號云共享,切實提升了飛船批產(chǎn)測試能力和效率。 10多年前,我曾說,要讓神舟飛船由產(chǎn)品變?yōu)槌善?,最后成為精品。我們總希望一批比一批做得更好,希望充分吸取上一批次的?jīng)驗和教訓,特別是教訓,真正做到零缺陷零故障。如今神舟團隊從隊伍到機制、流程,都在系統(tǒng)地進行再優(yōu)化,從各個層面提升保證成功的能力。我們?nèi)栽谂ιa(chǎn)精品,努力永遠在路上。 一支跨世紀的 載人航天研制隊伍 特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻,是神舟團隊的真實寫照。 我在1994年入職五院總體部載人飛船總體室時,恰恰是載人航天起步階段。那時研究室剛組建兩年,載人飛船研制難度大,執(zhí)行任務(wù)要等七八年,同時又趕上下海潮,年輕人和中生代流失嚴重。團隊中大多都是白發(fā)蒼蒼的老同志和我們這些初出茅廬的大學生,人才“青黃不接”,起步艱難。 從那時起,我的領(lǐng)導帶領(lǐng)我們團隊咬緊牙關(guān)練內(nèi)功,一是壓擔子,二是傳幫帶、傾囊相授,三是高標準嚴要求,從各個方面提升能力。對總體人員的要求就是三字:問不倒。要求我們對所有的狀態(tài)都要如數(shù)家珍、百問不倒,甚至會問到單機元器件一層。這樣的高要求也是我們苦練內(nèi)力的動力。 我們這一代總體雖然很辛苦,但是也很幸運。在那樣一個艱苦創(chuàng)業(yè)的年代,從上至下、年老年少,都拿出全部的氣力去努力工作。每一位前輩都是我的老師,都很熱心地教過我本領(lǐng)。甚至在我剛?cè)肼殨r,總師戚發(fā)軔院士還翻閱過我的筆記本,說“何宇字寫得一般,但是內(nèi)容記得還挺詳細挺工整”。 載人航天工程立項至今,這支跨世紀的研制隊伍在奮斗中孕育并時刻踐行載人航天精神,取得了神舟飛船從無到有、創(chuàng)新突破、圓滿完成空間站建造任務(wù)的非凡成就。 30多年來,環(huán)境發(fā)生了天翻地覆的變化,如今帶隊伍的條件得天獨厚。 我第一次執(zhí)行發(fā)射任務(wù)是參加工作8年以后,發(fā)射神舟四號飛船?,F(xiàn)在隨著任務(wù)的高密度開展,新畢業(yè)的大學生在一年之內(nèi)既可以全程參加一次發(fā)射場工作、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會。我們團隊的肖雪迪畢業(yè)兩年多,如今已經(jīng)是“長城崗”飛控指揮,成長非常快。 最好的課堂在工程一線,最好的教材是日常工作,最生動的思想教育時機就在發(fā)射時刻和返回再入時刻。 當待發(fā)段0號指揮喊發(fā)射倒計時的時候,當返回之前飛船再入大氣層開始燒蝕變成一個火球的時候,人對工作能夠真正產(chǎn)生敬畏之心,任何一個人都會深深反思“我的工作是否做到位了?” 高標準的要求,使神舟團隊不斷在錘煉中成長、成熟起來。神舟團隊每名隊員都是可敬可愛的,大家專業(yè)技術(shù)扎實、工作嚴謹細致、持之以恒艱辛付出,對成功有著熱切的期望、有效的方法和充分的信心,并用一次次連續(xù)成功推動事業(yè)向前發(fā)展。