神舟十三號：為“天宮”建造打下重要基石

文/趙聰

神舟十三號載人飛船是中國空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證階段的最后一次任務(wù)，飛船由中國航天科技集團(tuán)有限公司研制。此次飛行，它將驗證空間站建造和運營所需的最后幾項關(guān)鍵技術(shù)，為中國建造“天宮”打下重要基石。

倘若一切順利，大約6 個月后，搭乘神舟十三號飛船升空的3 名航天員將返回我國東風(fēng)著陸場。中國載人航天工程將正式轉(zhuǎn)入下一階段——空間站建造階段。

神舟之“神”

神舟十三號載人飛船發(fā)射前，我國空間站天和核心艙、天舟三號貨運飛船和天舟二號貨運飛船已經(jīng)形成了“一”字構(gòu)型。

10 月16 日，“神舟十三號”抵達(dá)太空后，與“天和”“天舟”組合體順利進(jìn)行了首次徑向交會對接，即在“一”字下方與天和核心艙快速交會對接。“徑向交會對接是關(guān)鍵，也是‘神舟十三號’飛行任務(wù)要驗證的關(guān)鍵技術(shù)之一。”神舟飛船總體副主任設(shè)計師高旭告訴記者。

中國此前的載人航天飛行任務(wù)從未進(jìn)行過徑向交會對接，而只有掌握徑向交會對接技術(shù)，才能確保在未來的載人航天飛行任務(wù)中，天和核心艙可以從其“前向”“徑向”同時對接兩艘飛船，進(jìn)而實現(xiàn)6 名航天員同時在軌飛行。

太陽光被遮擋可能造成飛船能源供應(yīng)不足。飛船設(shè)計師的解決方法是“借”——飛船與天和核心艙對接后，兩者實現(xiàn)并網(wǎng)供電，當(dāng)飛船能源缺乏時，可由天和核心艙為其供電。

遮擋還帶來熱控問題。“飛船一半很熱一半很冷，太陽照射到的地方130 多攝氏度，照不到的地方零下130多攝氏度。”神舟飛船熱控分系統(tǒng)主任設(shè)計師付楊說。為此，來自航天科技集團(tuán)中國空間技術(shù)研究院的熱控團(tuán)隊在飛船表面鋪設(shè)了熱控管路，為飛船返回艙設(shè)計了新的涂層，同時采用返回艙艙壁加熱的方式，保證船體熱量均衡。

除此之外，研制團(tuán)隊還解決了徑向交會對接帶來的控制、軌道、測控等難題。飛船的對接機構(gòu)也進(jìn)行了升級，提高了橫向緩沖能力，以便順利完成徑向交會對接。

神舟十三號飛船要驗證的另一項關(guān)鍵技術(shù)是6 個月長期在軌飛行，這將創(chuàng)下中國航天員最長太空駐留紀(jì)錄。高旭介紹，從“神舟八號”起，神舟飛船就按照180 天在軌時間進(jìn)行研制。“完成180 天任務(wù)，我們是有信心的。”

神舟十三號飛船是中國空間站轉(zhuǎn)入建造階段前發(fā)射的最后一艘飛船，自有其“神奇”和“獨特”之處。徑向交會對接和180 天在軌飛行是實現(xiàn)中國空間站多人同時值守和長期有人照料的關(guān)鍵，只有掌握它們，中國才能擁有一個堅不可摧的“天宮”。

“五船”并行

嚴(yán)格來講，神舟十三號任務(wù)不僅僅是一艘飛船的任務(wù)。它是對中國航天生產(chǎn)制造和管理能力的一次“大考”，這種能力對中國建造和運營空間站至關(guān)重要。

今年8 月，對剛剛進(jìn)駐發(fā)射場的神舟飛船試驗隊而言，“神舟”呈現(xiàn)“五船”并行狀態(tài)：一艘在天上，兩艘在發(fā)射場，一艘在測試中心，一艘在總裝廠房。神舟飛船副總指揮常躍東告訴記者，隊伍要合理安排好“神舟十二號”的回收任務(wù)、“神舟十三號”的發(fā)射任務(wù)、“神舟十四號”的應(yīng)急救援任務(wù)、“神舟十五號”的測試任務(wù)以及“神舟十六號”的交付任務(wù)。

如此高密度、高強度，恰恰是后續(xù)中國進(jìn)入空間站建造和運營階段的新常態(tài)。可見，建造和運營中國空間站除了要掌握必要的關(guān)鍵技術(shù)外，還要經(jīng)得住對生產(chǎn)制造和管理能力的全面考驗。

記者在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心采訪時了解到，今年8 月，神舟飛船試驗隊進(jìn)駐發(fā)射場時，距離神舟十二號飛船從太空返回還有一個月時間。其間，他們一方面要準(zhǔn)備新的飛船發(fā)射任務(wù)；另一方面也要準(zhǔn)備“神舟十二號”的回收任務(wù)。而鑒于載人航天采取的應(yīng)急救援模式，新飛船發(fā)射又要同時兼顧神舟十三號和神舟十四號兩艘飛船。

常躍東介紹，我國計劃在明年春季發(fā)射神舟十四號飛船。按照規(guī)劃，神舟十五號飛船作為其應(yīng)急備份，也應(yīng)在明年隨試驗隊一同進(jìn)場，目前這艘飛船正在北京進(jìn)行測試。而“神舟十六號”作為下一批次飛船的首艘，交付節(jié)點也迫在眉睫。綜合起來，試驗隊就有5 艘“神舟”在手。運營難度可想而知。

如何駕馭這支“神舟”艦隊，才能使多船有序并行？

高旭介紹，一方面需要隊伍提高管理水平，合理安排好各項工作；另一方面也需要培養(yǎng)多面手，提高人員的復(fù)用率，擴(kuò)展人員調(diào)配余地。此外，他們還要通過數(shù)字化手段和產(chǎn)品化思路提高研制生產(chǎn)效率。高旭解釋，產(chǎn)品化就是要達(dá)成產(chǎn)品狀態(tài)、流程等的固化，提高產(chǎn)品的通用性。他舉例說，現(xiàn)在神舟飛船的部分單機產(chǎn)品就實現(xiàn)了和天舟貨運飛船通用，明顯提高了研制效率。

神舟“密碼”

在神舟飛船試驗隊中，通過創(chuàng)新變革帶來效率提升的例子很多，綜合測試就是其中的典型代表。

綜合測試是指從總裝到發(fā)射對整船工作進(jìn)行數(shù)據(jù)判讀，確保每一個時間節(jié)點都達(dá)到相應(yīng)的狀態(tài)。“如果達(dá)不到，可能會觸發(fā)故障機制，嚴(yán)重時甚至中止發(fā)射。”神舟飛船綜合測試主任設(shè)計師刁偉鶴說。

當(dāng)前，神舟飛船的高密度發(fā)射對綜合測試的專業(yè)能力提出了較高要求。靠人海戰(zhàn)術(shù)去拼顯然不可取，再說，哪來那么多測試人員？

經(jīng)過幾年探索，“神舟”團(tuán)隊找到了新的測試模式。刁偉鶴總結(jié)為：以機器為一崗、人員為二崗的數(shù)據(jù)判讀模式；北京和發(fā)射場的遠(yuǎn)程異地協(xié)同測試模式；測試過程的兩個“一鍵式”。新模式的核心是自動化。“機器比人更可靠，人為影響小了，測試結(jié)果也會更加可靠。”他說。

如何保證新模式是有效的？神舟十二號飛船電測之前，研制團(tuán)隊把所有分系統(tǒng)相關(guān)人員召集過來，專門花了4 個月時間對6000 多個參數(shù)進(jìn)行了判據(jù)的設(shè)計、推演和驗證，不僅驗證了正常數(shù)據(jù)，還通過“釣魚執(zhí)法”人為制造了一些故障數(shù)據(jù)，結(jié)果，被一一識破。

累計1800 多小時的驗證，最終打消了各方的疑慮。“不會漏判、不會錯判，因為每一條我們都做了驗證。”刁偉鶴說。

新模式變革帶來的效益非常顯著。完成一艘飛船的綜合測試，“神舟十一號”需要40 人，“神舟十二號”是30人，到了“神舟十三號”僅需要20 人。時間也壓縮了，“神舟十一號”是70 天，神舟十二號任務(wù)時兩艘船僅需70 天，神舟十三號任務(wù)時兩艘船進(jìn)一步壓縮到45 天。

刁偉鶴說：“在自動化判讀上，我們追求‘一勞永逸’，因為我們面對的是空間站10 年運營的考驗。同時我也相信，別的型號不會有這么大的驅(qū)動力。”

神舟飛船的每一次發(fā)射升空都是全國人民關(guān)注的焦點。隨著中國空間站建造任務(wù)的推進(jìn)，“神舟”團(tuán)隊面臨空前的考驗，他們正以最大的努力、最積極的思考、最主動的行為、最廣泛的智慧去推動航天制造業(yè)的變革。

或許，這才是這支隊伍能夠接下一個個難如登天的任務(wù)、順利完成中華民族“神舟筑夢”的密碼。