逐夢九天 縱橫蒼穹—我國載人航天工程發(fā)展紀實
圖為圓滿完成神舟九號交會對接任務的航天員安全返回地面。秦憲安攝（中經(jīng)視覺）
10月1日，我國載人航天工程第三批預備航天員選拔工作正式結(jié)束。18名預備航天員，包括7名航天駕駛員、7名航天飛行工程師以及4名載荷專家，將參加中國載人航天工程第三步空間站運營階段的飛行任務。
隨著各項工作緊鑼密鼓地展開，中國載人航天闊步邁入“空間站時代”。
回望來路，我國載人航天工程“三步走”的每一步均堅實有力。
自1992年中國載人航天工程立項實施以來，一代代航天人自力更生、接續(xù)奮斗—從無人飛行到載人飛行，從一人一天到多人多天，從艙內(nèi)實驗到出艙活動，從單船飛行到組合體穩(wěn)定運行，先后突破了一大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，跨越了發(fā)達國家半個世紀的發(fā)展歷程。
在這條從艱辛走向輝煌的奮斗路上，我國積累了獨具特色的創(chuàng)新發(fā)展經(jīng)驗，錘煉出一支技術(shù)精湛、作風優(yōu)良的航天人才隊伍，形成了具有鮮明時代特征的載人航天精神。
選擇一條對的路
提到載人航天，人們可能會想到一系列詞語：復雜、尖端、深奧、風險與挑戰(zhàn)……載人航天代表著一個國家的綜合國力與科技實力，能夠促進多學科、多技術(shù)領域向前發(fā)展，是大國科技實力競技的舞臺。
20世紀60年代，正是美蘇太空競賽如火如荼的時期。繼1961年4月12日加加林首飛太空之后，一位位“飛天英雄”叩響了太空的“大門”。然而，對于“人口多、底子薄”的新中國來說，當時搞載人航天真是“心有余而力不足”。
20世紀80年代，世界范圍內(nèi)掀起了又一輪高科技浪潮，各國紛紛制定自己的航天計劃，努力搶占21世紀高科技的戰(zhàn)略制高點。面對此次機遇，中國若不奮起直追，將錯失發(fā)展良機。
1986年3月份，楊嘉墀、陳芳允、王大珩、王淦昌4位科學家在《關(guān)于跟蹤研究外國戰(zhàn)略性高技術(shù)發(fā)展的建議》中列入了載人航天的研究，這個高技術(shù)發(fā)展計劃后來被稱為“863計劃”。
當時，國際上航天飛機載人天地往返方案眾多，美國航天飛機已經(jīng)多次往返太空，俄羅斯也完成了“暴風雪”號（不載人）航天飛機首飛，還有不少國家和地區(qū)也在積極論證自己的航天飛機方案。中國該遵循這些路徑還是另辟蹊徑？
經(jīng)過反復論證，我國科學家認為，發(fā)展航天飛機并不適合我國實際，無論是造價、維修費用，還是發(fā)射場建設都太昂貴了。反觀載人飛船，既可搭乘航天員，又可向空間站運輸物資，還可作為空間站軌道救生艇使用，且成本相對較低。
于是乎，中國載人航天發(fā)展從載人飛船起步。如今，美國航天飛機已經(jīng)全部退役，俄羅斯航天飛機終止于那次無人飛行，日本、歐洲的航天飛機也停留在紙面上，世界航天大國全部回到了飛船的方案。
我國的載人航天事業(yè)一直沿著中央批準的“三步走”戰(zhàn)略穩(wěn)步前進，目前已經(jīng)完成第一步載人飛船和第二步空間實驗室的全部任務，成為世界上第三個獨立掌握載人航天技術(shù)的國家。
今天，中國擁有世界上兩型現(xiàn)役載人飛船中的一型，即神舟載人飛船；還有世界上載貨效率最高、功能最多的天舟貨運飛船；天宮一號、天宮二號兩個天宮空間實驗室則為正在研發(fā)的空間站奠定了堅實基礎。
正如中國載人航天工程總設計師周建平所說：“如果按照別人的老路走，我們將永遠落后于人。”中國載人航天工程高起點、高效益、高質(zhì)量、低成本，體現(xiàn)了中國特色，在當時工業(yè)基礎薄弱的情況下走出了一條跨越式發(fā)展的道路。
不帶任何隱患上天
載人航天、人命關(guān)天。統(tǒng)計顯示，目前世界上共有540多名航天員，其中27人在執(zhí)行任務或訓練時不幸罹難。
“不能有航天員犧牲！”神舟號飛船首任總設計師、中國工程院院士戚發(fā)軔告訴記者，這是他接到任務時腦海中冒出的第一個想法。
多年前，戚發(fā)軔曾去蘇聯(lián)參觀載人飛船發(fā)射。發(fā)射前夕，蘇聯(lián)方面總設計師對航天員說，“一切都準備好了，上去吧，一定能回來”，然后便在任務單上鄭重簽下了自己的名字。
“我們有沒有能力對航天員做出這樣的承諾？有沒有把握簽這個字？”在之后的很多年里，戚發(fā)軔經(jīng)常對團隊成員說：“首先要問一問自己，敢不敢坐自己研發(fā)的飛船？”
很多人并不知道，當時神舟一號飛船上大部分重要部件都沒有備份，因此每個細節(jié)都必須確保萬無一失。為達成這一目標，來自全國110多家科研院所、3000多家協(xié)作單位的數(shù)十萬科研人員付出了全部心血。
載人航天工程是一項龐大的系統(tǒng)工程，也是全國各行業(yè)大協(xié)作的結(jié)晶。正如周建平所說：“實施這樣宏大的工程，沒有黨中央集中統(tǒng)攬，沒有全國大協(xié)作，是不可想象的�！�
“不帶任何隱患上天”是航天人的底線。
航天產(chǎn)品對可靠性的要求為0.97。因為要保障人的安全，載人航天失敗率必須控制在千分之三以內(nèi)。兩個要求同時滿足，故障率必須在三十萬分之一以內(nèi)。
要保障安全性，就必須用上所有可靠性措施�！皬钠痫w到把飛船送到預定軌道，有8種故障救生模式。飛船入軌后，還有180多種故障對策。實際上，在大約70萬條計算機程序中，只有30%是用于正常飛行的，70%都用于應付故障。”戚發(fā)軔說。
2002年1月份，神舟三號飛船從北京運抵發(fā)射基地組裝，技術(shù)人員檢測出火箭底部有一個插座無法正常通電。技術(shù)人員逐一排查，在火箭內(nèi)共找到73個同類型插座。在對數(shù)千個電線接點反復檢測后，團隊得出結(jié)論，不是施工問題，而是插座設計有缺陷。
飛船上儀器很多，船艙里布滿了導線，70多個插座一個個換下來，比重新組裝一次火箭還費勁。有人建議，為減少損失，等神舟三號發(fā)射后，四號、五號再作更換。指揮部當即否決了這一想法，“如果這次放任，以后的質(zhì)量關(guān)也很難把得住，必須立即撤換問題插座，重新設計新插座”。
火箭離開發(fā)射場時，許多航天人都哭了。這是中國航天史上第一次火箭進場后重新解體，撤場檢修。
載人航天工程技術(shù)難度之高前所未有。僅以長征二號F火箭為例，整個火箭有10個分系統(tǒng)、20多萬個元器件。要把一個元器件的可靠性從90%提高到97%，就得開展200多次試驗，而且試驗過程中不能出現(xiàn)哪怕一次故障。因此，中國航天人必須在之前的航天標準基礎上“嚴上加嚴”。嚴格到什么地步？比如，火箭從發(fā)射到入軌，只需要短短600秒，但火箭的設計壽命卻達到546小時。
“天宮一號”包含500余臺大小設備。在太空中，這些設備無論哪一個出現(xiàn)故障，后果都不堪設想。中國航天科技集團公司空間技術(shù)研究院載人航天總體部型號主管設計師李興乾說，研究團隊在設計時就做了充分的地面試驗，有的設備試驗次數(shù)超過萬次。科研人員經(jīng)過大量試驗，在參考同類設備實際飛行結(jié)果數(shù)據(jù)的基礎上，針對各種可能出現(xiàn)的故障提前制定了幾百種預案，從系統(tǒng)到分系統(tǒng)再到單機，各級、各層面都做了備份。
在天宮二號一項試驗過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)，某出口壓力數(shù)值不達標�？蒲腥藛T馬上將壓氣機拆下來排除故障，發(fā)現(xiàn)一個排氣閥的閥芯上出現(xiàn)了一個0.1毫米的多余物。問題原因找到了，可多余物從何而來？管路內(nèi)還有多少？產(chǎn)生的原因又是什么？為保證100%的可靠性，大家把管路一段一段拆下來檢查、吹除，直到找到多余物來源并清除所有多余物后才放心。
質(zhì)量是航天業(yè)永恒的主題，也是一切航天活動的“生命”。載人航天工程實施以來，中國先后把11名航天員14人次送入太空，成功率100%，創(chuàng)造了“0失誤”和回收“10環(huán)打靶”的優(yōu)異成績。
就像每一位航天人都會熟記于心的口號：“成功是差一點點失敗，失敗是差一點點成功”“成功不等于成熟、一次成功不等于次次成功”“下次任務永遠不會是上次任務的簡單重復”“顆顆螺釘連著航天事業(yè)、小小按鈕維系民族尊嚴”……每句話背后都有一段刻骨銘心的故事，每個字都烙印在航天人的血脈之中。
塔尖上的事業(yè)
如果說，航天科技是塔尖上的事業(yè)，自主創(chuàng)新就是支撐航天人勇敢攀登的精神天梯。
天宮一號是中國人在太空里的第一個“家”，堪稱我國史上最難建造的“房間”，幾乎每個部件都需要創(chuàng)新。在科研人員看來，建“天宮”絕不是件浪漫的事，因為從“一磚一瓦”到彌漫在房間內(nèi)的空氣，每個細節(jié)均需要大量高精尖技術(shù)支撐。譬如，為設法在“天宮”中制造適宜人類生存的“小環(huán)境”，科研人員專門研制了一款控制微生物和微量有害氣體的裝置，負責高效過濾并凈化空氣中人體代謝的皮屑。
天宮二號被稱為我國“最忙碌的空間實驗室”。在這間實驗室里開展的實驗超過10項，是歷次載人航天任務中應用項目最多的一次�？蒲腥藛T還專門在天宮二號上搭載了一個溫度適宜、光照可控的迷你培養(yǎng)箱，這是我國首次完成“從種子到種子”全過程的空間植物培養(yǎng)實驗。“天宮二號取得的許多成果都是國際前沿的，中國載人航天也由此進入了一個應用發(fā)展的新階段�！敝芙ㄆ秸f。
科研是一個不斷“爬樓梯”的過程。在通往太空的天梯上，中國科學家的探索永不止步。
提起中國的載人飛船，大家最熟悉的莫過于神舟飛船了。自1992年立項以來，神舟飛船先后將11名航天員順利送入太空并安全返回，可謂功勛卓著�？僧斨袊教烊藢⒛抗馔断蛟虑蛞约案b遠的深空，神舟飛船、天舟貨運飛船這兩款航天器，已經(jīng)無法滿足他們更宏大的夢想。
眾所周知，太空上有一個由16個國家和地區(qū)組織共同建造的國際空間站。在這份長長的名單里，有發(fā)達國家也有發(fā)展中國家，卻沒有中國。一些國家處心積慮對我國實行嚴密封鎖禁運，企圖把中國排除在世界空間站“俱樂部”之外�，F(xiàn)實倒逼中國必須堅定走獨立發(fā)展之路。
如今，我國載人航天工程已經(jīng)全面邁入“空間站時代”。2022年前后，中國空間站“天宮”將正式完成在軌建造任務，成為長期有人照料的國家級太空實驗室，支持開展大規(guī)模、多學科交叉的空間科學實驗。在空間站上，我們將部署航天醫(yī)學、空間生命和生物、材料、微重力燃燒和流體、物理、天文等領域的高水平實驗設備，科學家可在空間站開展大量空間科學前沿領域的研究工作。
2020年5月8日，新一代載人飛船試驗船返回艙成功降落在甘肅酒泉東風回收著陸場預定區(qū)域，標志著中國載人航天事業(yè)開啟了新的篇章。相比于神舟飛船，新飛船可以飛得更遠，不僅可送航天員往返中國空間站，還能完成38萬公里外的載人登月，甚至去更遠的星球探險。同時，新飛船有可重復使用的優(yōu)點，可以降低成本，使人類更安全、更舒適、更經(jīng)濟地進入太空，開展更遠的深空探測。
周建平說：“我們的空間站有后發(fā)優(yōu)勢，無論是平臺技術(shù)還是儀器設備技術(shù)，都在全球居于領先水平，這將推動中國空間科學研究進入全球先進行列，也將促進國際太空事業(yè)的發(fā)展。譬如，在空間站階段，我們將部署一個巡天望遠鏡，這將是國際上最先進的從事天文學及物理學研究的空間天文臺之一。我們計劃用10年時間，對半個天區(qū)以上的區(qū)域開展巡天觀測，研究暗物質(zhì)、暗能量、黑洞、宇宙起源、天體起源、生命起源等重大科學問題，加深人類對自然本質(zhì)屬性的認識。”
“中國空間站無疑將加快人類探索、開發(fā)、利用宇宙的步伐。”周建平說。（經(jīng)濟日報·中國經(jīng)濟網(wǎng)記者 姜天驕 通訊員 肖建軍）
