跨界出發(fā)

　　領(lǐng)銜研制天舟

　　2017年11月的一天，我接到工作調(diào)動電話，讓我回中國航天科技集團(tuán)五院（以下簡稱“航天五院”），任中國空間站貨運(yùn)飛船系統(tǒng)總指揮。對此，我非常興奮、非常激動。作為30年來一直與衛(wèi)星打交道的航天人，我有機(jī)會領(lǐng)銜大航天器研制，并且參與中國空間站建設(shè)這樣重大航天工程，倍感榮耀。

　　我很快完成工作交接，開始全面負(fù)責(zé)貨運(yùn)飛船系統(tǒng)的工作。從衛(wèi)星領(lǐng)域轉(zhuǎn)到研制貨運(yùn)飛船這樣的大型航天器，于我而言，還是第一次，萬事開頭難，唯有認(rèn)真學(xué)習(xí)、全面了解，尤其是夯實(shí)基礎(chǔ)。

　　怎樣才能夯實(shí)呢？在我看來，就是要把貨運(yùn)飛船所有基礎(chǔ)方面都掌握，特別是把相關(guān)參考材料，從“薄”讀到“厚”，之后再從“厚”讀到“薄”。總指揮肩負(fù)很多行政和管理方面的工作，但是我不想、也不能做一個“行政化”的總指揮，而是在深諳航天技術(shù)和業(yè)務(wù)工作的基礎(chǔ)上，與團(tuán)隊(duì)一起討論解決遇到的各種難題，應(yīng)對各種類型的挑戰(zhàn)。

　　從零起步

　　造就天舟一號

　　說到中國的貨運(yùn)飛船，當(dāng)然要談天舟一號。我當(dāng)年雖然沒有親身參與天舟一號的研制工作，但對研制的過程還是比較了解的。2011年初，中國貨運(yùn)飛船進(jìn)入方案研制階段，之后經(jīng)征名被確定命名為“天舟”，該艘飛船被確定為“天舟一號”。作為中國航天的嶄新型號，所有研制工作都從零開始。研制團(tuán)隊(duì)所有人員全身心投入其中，特別是一批二十八九歲的青年航天科技人員從此與“天舟”結(jié)緣，伴隨它成長。

　　經(jīng)過6年苦功實(shí)干，研制團(tuán)隊(duì)把天舟一號貨運(yùn)飛船在方案里畫了出來，在廠房中造了出來，在火箭上豎了起來。

　　在初樣階段，研制團(tuán)隊(duì)并行完成全密封、半開放兩種構(gòu)型貨船的詳細(xì)設(shè)計方案，為未來的貨運(yùn)飛船的型譜化“定型”。成功完成貨船初樣力學(xué)、熱學(xué)、電磁兼容性、大系統(tǒng)聯(lián)試等大型試驗(yàn)后，研制團(tuán)隊(duì)開始緊張地雙線作戰(zhàn)，一部分設(shè)計師奔赴海南文昌基地開展全密封構(gòu)型船合練工作；另一部分則留在北京，繼續(xù)深入開展半開放構(gòu)型船研制試驗(yàn)。

　　值得一提的是，在飛船研制從一個階段轉(zhuǎn)入下一個階段之前，研制團(tuán)隊(duì)通常進(jìn)行一次“閉關(guān)修煉”，主要任務(wù)是系統(tǒng)總結(jié)驗(yàn)證、檢查產(chǎn)品狀態(tài)、開展任務(wù)準(zhǔn)備，仔細(xì)檢查試驗(yàn)項(xiàng)目的海量數(shù)據(jù)，認(rèn)真推演飛行任務(wù)中關(guān)鍵事件、指令、飛控預(yù)案……通過“閉關(guān)修煉”，研制工作更加扎實(shí)。

　　2017年4月20日，天舟一號在文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，之后與中國首個真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室天宮二號成功交會對接，完成在軌推進(jìn)劑補(bǔ)加、天基測控等一系列任務(wù)，為后續(xù)的載人航天器提供了先期充分的技術(shù)驗(yàn)證。載人航天工程第二步戰(zhàn)略目標(biāo)任務(wù)由此勝利完成，中國空間站時代順利開啟。

　　戰(zhàn)疫前行

　　書寫天舟輝煌

　　雖然有了之前的經(jīng)驗(yàn)，天舟二號的研制依然歷經(jīng)各種艱辛，面臨一系列挑戰(zhàn)，其中不僅有技術(shù)領(lǐng)域的攻堅(jiān)克難、精益求精，而且還有世紀(jì)疫情的嚴(yán)峻考驗(yàn)。

　　突如其來的疫情給天舟二號進(jìn)行力熱試驗(yàn)帶來了巨大困難，為了確保試驗(yàn)進(jìn)度，我們在上海的總裝隊(duì)伍逆勢北上，在36小時完成1600公里長途奔波。為了開展天地測控對接試驗(yàn)，我們的相關(guān)團(tuán)隊(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)戰(zhàn)喀什、北京、青島、渭南等地，歷經(jīng)1個月，終于完成試驗(yàn)。

　　中國空間站由天和核心艙、“問天”和“夢天”兩個實(shí)驗(yàn)艙，以及天舟貨運(yùn)飛船、神舟飛船組成。為了驗(yàn)證這樣復(fù)雜龐大系統(tǒng)設(shè)計的正確性，我們必須安排在天津航天城組織五艙聯(lián)試。而完成聯(lián)試任務(wù)，就必須把分散在各地的設(shè)計師等科研人員和航天員匯聚到那里。我們想方設(shè)法、全力以赴，終于克服了多地多次疫情帶來的人員流動難題，使大家完成集結(jié)。而后，我們嚴(yán)格落實(shí)封閉管理制度，所有參與人員保持駐地和試驗(yàn)場地兩點(diǎn)一線的行動軌跡，實(shí)施總裝和測控“兩班倒”，連續(xù)奮戰(zhàn)。就這樣，五艙聯(lián)試工作持續(xù)了100多天。

　　在聯(lián)試期間，我們一共設(shè)計了上千條測試項(xiàng)目，每艘船要測試1000小時到2000個小時，各分系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)都紛紛參與其中，特別是電總體團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)成員幾乎每天都在現(xiàn)場，參與飛船的整個測試過程并隨時準(zhǔn)備處理各種問題。

　　世上本沒有奇跡，只有全力以赴的努力，我們所做的一切都是為了確保萬無一失。地面上的任何一個疑點(diǎn)都可能成為飛船上天后在軌的問題。我們確保所有數(shù)據(jù)結(jié)果都符合預(yù)期，消除所有疑點(diǎn)，才放心護(hù)送天舟二號出征太空。

　　或許是好事多磨吧，2021年5月20日和21日，天舟二號在文昌航天發(fā)射場經(jīng)歷了兩次發(fā)射推遲。每一次都讓我像坐過山車一樣，內(nèi)心跌宕起伏。5月29日20時55分，搭載天舟二號貨運(yùn)飛船的長征七號遙三運(yùn)載火箭準(zhǔn)時點(diǎn)火發(fā)射，沖天而起，直上九霄。約604秒后，飛船與火箭成功分離，精確進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。天舟二號作為中國空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段發(fā)射的首艘貨運(yùn)飛船，該次飛行任務(wù)是中國空間站貨物運(yùn)輸系統(tǒng)的第一次應(yīng)用性飛行。在接下來的每一分每一秒，我們都緊盯著屏幕上跳動的數(shù)字，跟蹤著它的軌跡。天舟二號就像一個聽話的孩子，歷經(jīng)8小時，按照既定程序，精準(zhǔn)完成了遠(yuǎn)距離追擊，近距離尋的、接近、對接，最終把重達(dá)6.8噸的物資通過“萬里穿針”的方式帶到了天宮空間站。

　　2022年3月31日，天舟二號實(shí)施受控離軌，再入大氣層，精彩謝幕。回顧夜以繼日加緊研制天舟二號的歲月，回顧密切關(guān)注著它在軌運(yùn)行的日子，我們感謝與其的特殊緣分，它給了我們所有團(tuán)隊(duì)成員深度參與中國空間站建設(shè)任務(wù)的機(jī)會，讓我們深感驕傲和自豪。

　　“軟硬”兼施

　　打造“數(shù)字天舟”

　　隨著現(xiàn)代信息科技的進(jìn)步，模擬仿真設(shè)計工具、仿真分析軟件有了長足發(fā)展，再加上日益增強(qiáng)的計算能力等，貨運(yùn)飛船研制獲得更強(qiáng)有力的支撐。同時，我們團(tuán)隊(duì)決心充分利用這些新的技術(shù)和工具，在虛擬世界造一艘“數(shù)字天舟”。

　　在一個統(tǒng)一搭建起來的數(shù)字平臺上，我們團(tuán)隊(duì)的多名設(shè)計師，按照通用規(guī)則，按照各自的權(quán)限，對自己所負(fù)責(zé)的部分進(jìn)行設(shè)計，數(shù)字化設(shè)計文件下廠，交由數(shù)控機(jī)械加工，全程沒有紙質(zhì)圖紙文件，不用人工審簽。通過數(shù)字流程，“數(shù)字天舟”的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街圃煸O(shè)備上，設(shè)計師就可以制造出真實(shí)的各種結(jié)構(gòu)、部件、管路……

　　在傳統(tǒng)模式的構(gòu)型布局設(shè)計中，我們通常需要在二維圖紙中進(jìn)行設(shè)備布局、調(diào)整、送審，而采用全三維數(shù)字化設(shè)計后，我們可以在一個設(shè)計平臺上，快速設(shè)計、快速仿真、快速迭代。而通過數(shù)字化設(shè)計文件下廠，數(shù)控機(jī)械加工，全程“無紙化”工作，不僅提高了設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量、縮短了設(shè)計周期，而且降低了設(shè)計成本。

　　我們研制的貨運(yùn)飛船有100多個軟件，擁有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力、自主管理能力和系統(tǒng)在軌重構(gòu)能力。不僅如此，地面工程師還可以通過天地測控鏈路通道，遠(yuǎn)程修改或重構(gòu)軟件，賦予軟件更多功能。

　　在貨運(yùn)飛船的測試和總裝環(huán)節(jié)，我們深切感受到數(shù)字化帶來的便利。比如，我們采用自動化系統(tǒng)開展測試，實(shí)現(xiàn)測試用例自動生成，執(zhí)行過程中不需要人員介入，就可以實(shí)現(xiàn)“一鍵式”測試。此外，我們還采用了全數(shù)字化總裝研制的型號，開發(fā)了以三維數(shù)字化結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)化照相系統(tǒng)等為代表的數(shù)字化協(xié)同平臺，大幅提高了工作效率。

　　在貨物管理方面，我們建立了地面到云端的全任務(wù)周期物資數(shù)字化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨物自動信息錄入、物資取放動態(tài)的信息管理、貨物的布局和配平、質(zhì)量特性計算等。同時，該系統(tǒng)還采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為航天員提供可視化的作業(yè)指導(dǎo)書。

　　創(chuàng)新無涯

　　未來值得期待

　　“成功是差一點(diǎn)點(diǎn)失敗，失敗是差一點(diǎn)點(diǎn)成功”，這是航天領(lǐng)域流傳甚廣的一句話。衛(wèi)星與返回技術(shù)專家、中國科學(xué)院院士王希季也曾深刻指出：“搞工程必須堅(jiān)持零缺陷，如果有缺陷，那工程就是零。”這“一點(diǎn)點(diǎn)”和“零缺陷”的背后，有無懼挑戰(zhàn)的精神，有精益求精、追求完美和極致的精神，有多維度保障、通力協(xié)作攻克難關(guān)的精神。

　　我們在兩年之內(nèi)成功發(fā)射了4艘貨運(yùn)飛船，這在以前是不能想象的。成功做到這一點(diǎn)，我們靠的是不斷推進(jìn)技術(shù)體系創(chuàng)新、大力優(yōu)化研制流程；從更深層次上說，靠的是“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻(xiàn)”的載人航天精神。

　　現(xiàn)在，貨運(yùn)飛船的設(shè)計階段已經(jīng)結(jié)束了，天舟二號、天舟三號、天舟四號等貨運(yùn)飛船為組批投產(chǎn)，狀態(tài)相對穩(wěn)定，能夠最大程度保證載人航天工程的速度與質(zhì)量。

　　設(shè)計階段結(jié)束了，但不意味著設(shè)計就凝滯了，相反，我們將繼續(xù)在貨運(yùn)飛船的設(shè)計上不斷推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)更快的運(yùn)輸速度、更大的載重能力、更高的運(yùn)輸效能、更多的先期技術(shù)驗(yàn)證，增加返回的能力，以便及時傳回太空的科研成果。這將為中國空間站運(yùn)營提供更好的服務(wù)和保障。

　　宇宙空間星漢燦爛、了無際涯，人類對太空的每一次叩問，都是新一次空間探索的開始。“天舟”將助力中國航天駛向更輝煌的未來，為人類探索太空作出更卓越的貢獻(xiàn)。

　　（本文作者馮 永，為中國空間站貨運(yùn)飛船系統(tǒng)總指揮，由鄧雨楠根據(jù)作者口述整理）