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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 點擊:1997 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入應用與發展階段后的首發載人飛船,也是新批次的首發船。


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,再到中國空間站轉入常態化運營模式,神舟飛船在一次次的探索與突破中不斷煥發出新面貌,完成了一場從“技術自立”到“技術自信”的轉變。

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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,與在酒泉衛星發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“參數越限”“數據跳變”這類報警信息,就意味著天上的產品可能出現問題。


相比其他航天器,神舟飛船是航天員實現天地往返的“生命之舟”,其安全性的優勢非常明顯。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,是神舟飛船歷次發射任務準備工作中最重要的工作內容之一,工作量甚至占整個工作的50%以上?!睏詈7褰榻B,為了實現“本質安全”,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安全構成潛在威脅或可能造成危害因素的產品或功能。


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過阻燃及燃燒性能檢測,結果合格方可裝船;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,飛船推進系統管路超壓全天24小時都有可能發生。經過優化,管路可以通過遙測數據感知自身的健康狀態,對故障進行檢測和分離,預測性能變化和壽命,從而通過執行處置決策進行故障恢復,保障系統正常運行和執行任務。


除了傳感器發揮作用,“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能夠進行更加靈活的實時判斷、調控和決策。


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對接通道復壓、泄壓。飛船還設計了人控指令驅動電路,航天員通過觀察儀表數據,發送手控指令就可實現對接鎖的鎖緊、解鎖。飛船充分利用有人參與的優勢,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?,如今只要改進對產品和狀態有益,就可以大膽嘗試,不斷讓創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積累。多年來,神舟飛船練就了一身“真功夫”,在技術上創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星開展數據中繼試驗的型號,是神舟飛船;我國天鏈中繼系統的第一個用戶,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,初期雖有研制衛星的經驗,也借鑒了一些國外載人航天領域的研制經驗,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。他們經過無數次的計算、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;學習國外經驗并進行技術創新,確定了逃逸救生方案;結合我國實際情況進行創新,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?;貞浧鹦轮袊暮教彀l展史,神舟飛船首任總設計師戚發軔語重心長,“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”成功發射。五院載人飛船系統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開展科學實驗。飛船上的許多系統采用了大量先進的計算機智能管理系統,采用國際統一的測控體制,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完成協作配合,順利完成了神舟十六號載人飛船發射任務。

除孫斌以外,神舟十六號載人飛船發射試驗隊有接近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揚載人航天精神,戰勝了各種困難,攻克各種難關,實現了出成果、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——對所有的狀態都要如數家珍、百問不倒,包括單機元器件一層。

現在隨著任務的高密度開展,新畢業的大學生在一年之內既可以全程參加一次發射場工作、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的熱愛和責任感。孫斌說,奮斗從哪里開始,精神就從哪里產生,我們要以載人航天事業發展為己任,勇于挑戰,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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