柏林厚：我追尋的航天夢就是我的中國夢

康犖

中國載人航天16載，從神舟五號到神舟十一號，從載人飛行到空間實驗室任務，中國先后突破了載人天地往返、太空出艙、空間交會對接、中長期在軌駐留、在軌補加等一系列關鍵技術，將在太空建造維護大型空間站的關鍵技術從頭到尾演練了一個遍。中國載人航天工程已由過去的謹慎探索，全面轉入空間站建造階段，將逐步進入利用空間站開展空間科學實驗，取得各種空間科學成果的階段。可以想見，在空間站時代到來之后，中國載人航天發射有望進入快車道，呈現一個密集發射期。

而這一切豐碩成果的背后，是一代代中國航天人智慧與汗水的澆灌。

1980年出生的柏林厚是航天五院載人航天工程空間站系統副總設計師、原天宮二號總體主任設計師。雖然年紀輕輕，但在平均年齡30多歲的中國載人航天研制團隊中，他早已是經驗豐富、久經沙場的“老人”。

2005年清華大學電子工程系碩士畢業之后，柏林厚便加入中國航天科技集團有限公司第五研究院，如今已經從事載人航天事業14年時間。14年間，中國的航天事業突飛猛進，柏林厚也從一個普通設計師逐漸成長為一名大型載人航天器的副總設計師，肩負中國載人航天發展重任。

從最初從事天宮一號信息系統設計工作，迅速成長為技術骨干。在天宮一號飛行程序設計中，首創性提出模塊化設計思想，對交會對接任務的圓滿成功發揮了不可替代的核心作用;首次提出自適應安全模式設計策略，提高了天宮一號應用效益，快速成長為主任設計師。帶領團隊開展天宮二號的延壽改造工作，降低研制成本和研制周期，首次系統性地開展面向中期駐留的載人宜居環境設計，為神舟十一號航天員提供舒適的空間家居環境;攻克推進劑補加系統方案設計和地面驗證方案，為空間站先期驗證打下堅實基礎，為祖國載人航天事業貢獻青春力量。

天宮一號：從信息系統設計到飛行程序設計

時間回溯到2003年。2003年10月，神舟五號圓滿完成了我國首次載人航天飛行，當楊利偉從返回艙走出，全中國電視機前的觀眾都不禁歡呼起來——這是楊利偉的一小步，也是中國載人航天事業的一大步。

彼時，正在清華大學電子工程系攻讀碩士的柏林厚同樣歡欣鼓舞——隔著電視屏幕，他仿佛看到了自己的未來——那就是為正如火如荼的中國載人航天事業貢獻力量。兩年之后，碩士畢業的柏林厚毫不猶豫地來到中國航天科技集團有限公司第五研究院，加入載人航天器的研制隊伍，由此開啟了他的“中國夢”實現之旅。

工作初期，柏林厚的主要任務是天宮一號的信息系統設計工作，說白了就是建立一種系統構架，將飛行器里面的上百臺電子設備連接在一起，從而實現設備協調工作，滿足交會對接、組合體控制等各種任務的要求。憑借出色的學習能力和鉆研精神，盡管剛剛入職，柏林厚卻能在每次工作任務下達之后都快速、出色完成，并能保證毫無差錯。

就這樣，在天宮一號轉入初樣研制階段后，設計飛行程序的重任交付到剛入職兩年的柏林厚身上。那一年，柏林厚27歲。

剛工作兩年就被委以如此重任，壓力的同時柏林厚更多感到的是肩上的責任和動力。和信息系統設計不同，飛行程序設計涉及很多領域，需要掌握飛行器軌道、控制、熱管理等各個知識體系，同時，天宮一號飛行程序既要借鑒飛船的飛行程序，又要借鑒高軌道衛星的飛行程序，這些對柏林厚來說都是全新領域，一切只能從零開始。

他充分利用周末、晚上下班等一切業余時間大量學習，在不到半年的時間內掌握了相關學科的知識，并將之運用到飛行程序設計當中。柏林厚提出了模塊化與嚴格時序相結合的方法，有效解決了天宮一號自身特點所帶來的程序編寫上的困難，協調了各分系統的工作模式。天宮一號飛行程序在柏林厚手中一步一步從無到有，最終完美完成任務。

天宮二號：跨過中國邁向空間站的門檻

因為在天宮一號中的出色表現，2012年柏林厚快速成長為總體主任設計師。那一年他32歲。在陸續完成天宮一號與神舟九號、神舟十號交會對接飛控任務之后，天宮二號的重任落在了他身上。

眾所周知，天宮二號空間實驗室稱得上是中國航天史上系統最復雜、新技術最多的航天器之一。作為我國首個空間實驗室，天宮二號的主要目的是接受神舟十一號載人飛船的訪問，完成航天員中期駐留，考核面向中長期飛行的乘員生活、健康和工作保障等相關技術;接受天舟一號貨運飛船的訪問，考核驗證推進劑在軌補加技術;開展航天醫學、空間科學實驗和空間應用技術，以及在軌維修和空間站技術驗證等試驗。

然而，在最初研制之時，天宮二號實際上是作為天宮一號的備份誕生的——為了確保天宮一號任務取得成功，同時設計了天宮一號的備份產品，也就是后來的天宮二號。隨著天宮一號任務圓滿成功，天宮二號的任務也升級了——不再是“備份”，而是需要作為我國第一個真正意義上的空間實驗室展現在全世界面前。

任務目標變了，相關的系統設計當然也要重新設計。這其中最大的難點，便是天宮二號的設計約束很強，“這就是說我們必須去借用原來已有的結構、已有的產品去研制一個全新任務的飛行器，這就造成了極強的設計約束”。

首先要攻破的就是如何為天宮二號“延壽”。“設備產品就跟人一樣，也有壽命，時間長了性能就會衰減。”柏林厚說。為了提高研制航天器的經濟效益，降低研制成本，柏林厚帶領他的團隊對天宮二號上的近300臺設備進行“壽命影響因素”分析，尋找影響每一臺設備壽命的“敏感因素”，通過分門別類地做試驗、做調研，制定具有針對性的延壽方案。同時，他們還開展大量驗證試驗，對于驗證結果不合格或評估無法延壽的產品，果斷選擇再投產，確保天宮二號不帶一點問題上天。“為了確保這些早已生產出的產品滿足要求，我們開展了大量的設計和延壽驗證工作，其間也采用了一些新的方法，比如，充分借鑒各行業相關產品的使用情況，通過壽命等效的方法，延長設計壽命，確保天宮二號高可靠。”柏林厚表示。

柏林厚（左二）和天宮二號研制團隊成員在發射場

國際領先：多任務融合系統設計

天宮二號

空間站的建設是探索太空的重要手段，也是一個國家國力的體現。早在1992年，中國就確立了以建設空間站為目標的航天計劃。這一計劃分三步，第一步為“以載人飛船起步，發射幾艘無人試驗飛船和有人飛船”，解決天地往返的運輸工具問題;第二步為“研制和發射空間實驗室，盡早建成完整配套的空間站工程大系統，實現一定規模的空間應用”;第三步為“建造長期有人照料的大型空間站”。

通過發射神舟一號至神舟六號飛船，圓滿完成了第一步目標;通過發射神舟七號飛船，突破和掌握了航天員出艙技術;通過發射天宮一號目標飛行器，與神舟八號、神舟九號和神舟十號飛船，執行無人和載人交會對接任務，突破和掌握了航天器交會對接技術，圓滿完成了第二步第一階段任務;第二步第二階段的任務即空間實驗室任務，發射一艘空間實驗室、一艘載人飛船和一艘貨運飛船。

2016年底至2017年上半年，天宮二號先后接受了神舟十一號載人飛船、天舟一號貨運飛船的訪問。兩名航天員景海鵬和陳冬順利入駐“天宮”，在那里工作和生活了30天，航天員中期在軌駐留等關鍵技術由此得以驗證。這是目前為止中國載人飛行時間最長的一次任務。

天宮二號是通往空間站征途上的關鍵一戰，標志著中國載人航天正在向空間站時代闊步前進。這一戰成功的背后，是無數人的心血。

解決完天宮二號的設計約束問題之后，柏林厚和團隊馬上面臨第二個重大難關——天宮二號的功能密度非常大，需要承擔航天員中期駐留，考核驗證推進劑在軌補加技術，開展航天醫學、空間科學實驗和空間應用技術，以及在軌維修和空間站技術驗證等試驗。面對如此高密度的任務功能，柏林厚提出“多任務融合”的系統設計方法。

“何為多任務融合？天宮二號發射以后，需要和神舟十一號載人飛船及天舟一號貨運飛船進行交會對接，所以我們就把這三個飛行器放在一起進行一體化設計，達到資源優化統籌。比如說，天宮二號需要攜帶很多設備，那重量怎么辦？天宮二號的重量只有8600kg，那就可以少攜帶推進劑。但是少攜帶推進劑，發射入軌以后缺推進劑怎么辦？通過貨運飛船對接，進行推進劑在軌補加。還有比如一些航天員中期駐留的物資也是可以統籌到神舟十一號攜帶的。”“此外，我們想辦法利用艙外空間，構建了艙外載荷實驗平臺，讓大規模載荷實驗可以在艙外開展，這就優化了艙內空間。”最終通過一系列的“多任務融合”系統設計方法，柏林厚的團隊成功解決了天宮二號功能密度大的難題。

天宮二號作為我國第一個真正意義上的空間實驗室，已是小型空間站的雛形，相較于天宮—號，有著諸多創新，主要改進之一就是增加了推進劑在軌補加功能。通過推進劑補加，航天器可以在太空中“加油”，從而大大延長壽命。在太空中實現推進劑補加是世界范圍內的難題，掌握了推進劑在軌補加技術的國家只有俄羅斯和美國，其中實現在軌補加應用的只有俄羅斯，中國是全世界第二個實現推進劑在軌補加應用的國家。2017年4月27日，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室成功完成首次推進劑在軌補加試驗。

“多任務融合聽起來簡單，實際上把每一個任務集成，絲毫不差地完成，并保證可靠性和安全性，難度非常高。對此沒有其他解決方法，只能依靠地面開展大量實驗，來提出問題、解決問題，沒有其他捷徑。天宮二號遇到過很多困難，唯一的方法就是提出很多的方案，然后再靠地面的實驗和仿真去驗證方案的可行性，最后選擇出一種最優的方案，進而實現這個方案。沒有捷徑，只有認真去設計，認真去進行地面的驗證。”沒有捷徑，是柏林厚接受采訪時最常說的一句話。

看到自己研制的飛行器，能夠成功完成任務，柏林厚非常驕傲，為他的團隊感到驕傲，為自己是團隊的一分子感到驕傲。

親身體驗：航天員舒適的“家”

除了攻克一個個技術難題，柏林厚還力求讓天宮二號更加“人性化”。他十分關心航天員在太空的生活，首次提出把天宮二號建造為一個能為航天員提供溫馨家居環境的載人航天器。“為了宇航員中長期駐留更舒適，我們設計人員把自己模擬成航天員，進到艙里去體驗航天員的生活和工作，是載人航天器地面研制過程中必不可少的—個項目。”柏林厚說。

天宮二號要實現航天員在軌中期駐留，駐留30天，為我國至今航天員在軌最長駐留時間。作為設計師，柏林厚自然而然想到要讓航天員在這么長時間中，在軌生活舒服、愜意，因此設計中他力圖模擬航天員的第一視角，提出宜居設計的內容，并吸收航天員的意見，大膽設想各種解決方案，通過反復設計和驗證，最終實現真正的宜居性。

從天宮一號的10天一躍成為天宮二號的30天駐留，為了保持航天員的舒適性，天宮二號首次提出“針對航天員中長期駐留的系統設計方案”，其中包括多項技術方案，比如降噪技術、無線通話技術、廢棄物處理技術等等。

除此之外，柏林厚帶領團隊還特別構建了天地一體化的多媒體系統，航天員在天上可以看地面電視，可以和在地面一樣收看球賽直播;可以和父母打電話、使用無線音箱聽音樂、視頻聊天……沒事的時候還能在太空自行車和太空跑臺上鍛煉一下，保證航天員在微重力環境下身體機能不衰退。就連艙內的把手都提高了硬度，以方便航天員抓握、協助行走。此外，研制人員還制定出嚴格的生活區和儀器區控制指標，以保證航天員不被日夜不停工作的儀器設備發出的聲音搞得身心俱疲，并定期對航天員心血管和身體醫學指標進行監測。相比以往的載人飛船，天宮二號對支持航天員在軌工作、生活、睡眠、娛樂等方面的條件都有了質的提高，為航天員營造出了家的感覺。

2018年，柏林厚被任命為載人航天工程空間站系統副總設計師，這一年，柏林厚38歲。

柏林厚目前的工作重點是空間站的地面研制工作，以及空間站后續運營工作。2019年是柏林厚從事載人航天的第14個年頭。14年間，他從一個普通設計師成長為空間站系統副總設計師、天宮二號總體主任設計師，也見證了中國載人航天事業突飛猛進發展的14年，柏林厚感慨萬千：“這14年中國的載人航天事業高歌猛進，主要得益于最開始國家制定的‘三步走戰略。事實證明這個戰略非常成功，每走一步都為下一步積累了寶貴的經驗，驗證了技術，穩扎穩打，才有了中國載人航天事業輝煌的現在和可期的未來。另一點讓我感觸比較深的是，在整個航天研制過程中，培養了一批年輕的隊伍，這幫年輕人既吃苦耐勞，又勤于鉆研，日后必將成為我國載人航天事業發展的中堅力量，我對我國載人航天事業的未來充滿信心。”柏林厚莊重地說道。

（牛青芷薦自《北京青年周刊》）