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從“技術自立”到“技術自信”的神舟飛船

時間:2023年05月31日 信息來源:本站原創(chuàng) 點擊:1170 字體:

一直在進步的神舟飛船上的標簽越來越多,很難用一句話介紹完——


“起步晚、起點高、一步到位,具有中國特色的多功能飛船?!?/p>


“故障預案的工作量甚至占整個工作的50%以上。”


“飛船進一步增強自主健康管理功能,把對人的依賴降到最低?!?/p>


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開啟。這艘飛船是我國空間站轉(zhuǎn)入應用與發(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年第一艘無人試驗飛船“神舟一號”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,完成了一場從“技術自立”到“技術自信”的轉(zhuǎn)變。

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把對人的依賴降到最低

在距離神舟十六號載人飛船發(fā)射還有十幾天時,航天科技集團五院飛控試驗隊進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載人飛船和神舟十七號載人飛船任務的發(fā)射試驗隊遙相呼應。

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。神舟飛船飛控技術組組長楊海峰是一個“老神舟”,作為飛船報警信息第一聯(lián)系人,他要做到365天24小時手機不離身。


報警信息五花八門,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現(xiàn)天地往返的“生命之舟”,其安全性的優(yōu)勢非常明顯。楊海峰和團隊利用各種方法分析航天員在軌可能遇到的危險,制定了事無巨細的故障預案。在思考每個可能的故障時,他們也反向思考正常的飛行流程,從各個角度對正常流程不斷打磨、完善。


“故障預案是保障神舟飛船安全的必備手段,是神舟飛船歷次發(fā)射任務準備工作中最重要的工作內(nèi)容之一,工作量甚至占整個工作的50%以上。”楊海峰介紹,為了實現(xiàn)“本質(zhì)安全”,神舟飛船從方案設計之初,就盡量不使用或減少使用可能對系統(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,結(jié)果合格方可裝船;飛船配備了滅火器、防毒面具,制定了專項滅火程序,這些都寫進了航天員故障處置手冊中,由航天員進行專項訓練。


一直以來,神舟飛船的“變”源于對高可靠性不變的追求。這一次,神舟十六號載人飛船進一步增強了自主健康管理功能,不斷提高飛船上自主健康管理水平,實現(xiàn)自動故障診斷及處置,提高故障處置時效性,把對人的依賴降到最低。


楊海峰舉例,飛船推進系統(tǒng)管路超壓全天24小時都有可能發(fā)生。經(jīng)過優(yōu)化,管路可以通過遙測數(shù)據(jù)感知自身的健康狀態(tài),對故障進行檢測和分離,預測性能變化和壽命,從而通過執(zhí)行處置決策進行故障恢復,保障系統(tǒng)正常運行和執(zhí)行任務。


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。航天員在軌駐留期間,基于感知的健康狀態(tài)能夠進行更加靈活的實時判斷、調(diào)控和決策。


神舟飛船設計了純機械的對接通道復壓控制裝置,航天員通過操作手輪實現(xiàn)對接通道復壓、泄壓。飛船還設計了人控指令驅(qū)動電路,航天員通過觀察儀表數(shù)據(jù),發(fā)送手控指令就可實現(xiàn)對接鎖的鎖緊、解鎖。飛船充分利用有人參與的優(yōu)勢,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。


仍為當年的設計感到驕傲

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

這樣的自信源于技術的持續(xù)積累。多年來,神舟飛船練就了一身“真功夫”,在技術上創(chuàng)造了中國航天史上很多“第一”:載人航天三大基本技術中,載人天地往返和出艙活動技術由神舟飛船獨立突破掌握,交會對接技術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。


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,是事關國家安全的戰(zhàn)略性技術。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,也借鑒了一些國外載人航天領域的研制經(jīng)驗,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,沒有捷徑可走?!安蛔吒S、仿制的技術道路”是老一輩航天人的凌云壯志。他們經(jīng)過無數(shù)次的計算、論證、驗證,確定了三艙方案;提出了具有中國特色的軌道艙留軌方案;學習國外經(jīng)驗并進行技術創(chuàng)新,確定了逃逸救生方案;結(jié)合我國實際情況進行創(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……


他們也親身體會了“花165萬美元也只能買來外方一個‘Yes’或‘No’”的復雜況味。回憶起新中國的航天發(fā)展史,神舟飛船首任總設計師戚發(fā)軔語重心長,“我們老航天人一輩子的體會是: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飛船“神舟一號”成功發(fā)射。五院載人飛船系統(tǒng)總體副主任設計師彭華康評價,這是一艘起步晚、起點高、一步到位,具有中國特色的多功能飛船。

神舟飛船有很多獨到之處。從經(jīng)濟角度看,它可以一船多用,完成在軌任務后,飛船的軌道艙可以留軌飛行繼續(xù)開展科學實驗。飛船上的許多系統(tǒng)采用了大量先進的計算機智能管理系統(tǒng),采用國際統(tǒng)一的測控體制,全面推行軟件研制工程化。

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

神舟隊伍出專才、將才、帥才

2022年入職的孫斌今年獨自承擔測控分系統(tǒng)工作。在師父黃才手把手傳幫帶的指導下,孫斌慢慢熟悉了發(fā)射場流程,識別了每項工作的注意點和風險點,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載人飛船發(fā)射任務。

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

神舟飛船研制隊伍發(fā)揚載人航天精神,戰(zhàn)勝了各種困難,攻克各種難關,實現(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”的試驗員逐步成長為中國空間站的總設計師、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,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)行任務要等七八年,同時又趕上“下?!背?,年輕人和中生代流失嚴重。從那時起,整個團隊就咬緊牙關練內(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3個字:問不倒——對所有的狀態(tài)都要如數(shù)家珍、百問不倒,包括單機元器件一層。

現(xiàn)在隨著任務的高密度開展,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。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。

高標準的要求,使團隊在錘煉中成長、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載人航天事業(yè)的熱愛和責任感。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,做一個追光者”。



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