不凡的跨越 更非凡的礪煉

李衛

2011年10月的某天，酒泉衛星發射中心夜幕下，飛船系統兼目標飛行器系統指揮，以及我們飛船系統總體的幾位同事，相約去東風航天城的外環路上散步，等候迎接成功發射不久的天宮一號目標飛行器過境。

這或許是在發射場緊張工作之余的消遣，更像是一次鄭重的儀式。只因為沒有多少天，神舟八號飛船即要升空與天宮一號目標飛行器相約握手，載人航天工程交會對接關鍵技術的首發飛行驗證即將拉開帷幕。

“過來了！”我們在繁星點點的清朗夜空中，覓得了緩緩而來的亮點，又目送它向東方遠去，并期待著與它“近距離”再相見，圓了多年的夢。

突破并牢固掌握交會對接關鍵技術，是中國載人航天“三步走”的第二步目標之一。為實現這一不凡的技術跨越，載人航天器研制團隊經歷了又一次非凡的磨礪。那一夜，我不免想起了三年多來艱辛且充實的歷程……

1 殫精竭慮求是

為突破并牢固掌握交會對接關鍵技術，基于載人航天工程一期，神舟飛船增添配備了對接機構、交會對接敏感器和控制裝置，以及用于平移運動的發動機等設備，并進行了繼承功能產品的優化和換代研制，擬通過神舟八號～神舟十號及天宮一號飛行任務的實施，進行充分驗證。這對于飛船研制隊伍而言，是站在前輩肩膀上的一次跨越，也是不小的挑戰。

神舟八號飛船初樣階段前期進行設計復核時，系統總體遇到了一個棘手的問題：飛行過程交會對接階段，系統的能量平衡沒有裕度。是否定神舟八號方案設計之初為減小質量而作的太陽翼配置，新增一組太陽翼，且重新安排投產，還是增加電池作為備用，不傷大“雅”？另外，對于再次浮出的系統質量超標問題該如何處置，以滿足運載火箭對起飛質量的約束？

新的神舟飛船，其使命不僅是用于突破交會對接關鍵技術，更是空間站建造、運行階段的實用天地往返運輸器。能源，是保障航天器可靠安全飛行的重中之重。新增設備的能耗是否還會突破？未來在軌長期?？?，電池儲存壽命會不會面臨問題……為此，我主張“新增一組太陽翼，一勞永逸”。

盡職盡責，盡心盡力，勇于擔當，是飛船系統的傳統，體現在團隊每一位成員的身上。系統總體做出了“新增一組太陽翼”的決策。大約半個月的時間，總體和電源分系統研制團隊便拿出了總體方案和分系統設計，并完成了能量平衡和系統總質量的再復核。

電能充裕了，但系統再次質量超標達數十千克，比之前的質量超標數據有過之而無不及！電纜優化、單機設備再減小質量，還有多少油水？當前的絕大部分數據可都是與終結產品偏差不大的實測數據！

怎么辦？技術進步及先進技術產品的運用，或許才是解決問題的唯一途徑。有哪些是技術長足進步的領域？有沒有可以再被改進的設備？系統梳理后發現，人控及儀表系統仍是有很多潛力可挖的，遂提出了以下思路：將返回艙人控用潛望鏡光學設備(借鑒國外飛船的仿制產品)由攝像設備替代；利用二代儀表系統配置多功能顯示器且備有視頻通道的設計，實現人控“潛望觀測”功能，進而達成減小質量的目標。

方案設計完成后的再復核結果顯示，減小質量的目標能夠順利實現。其顯著效果不僅來自于小巧的攝像機替代了體積大、質量大的原光學系統，更來自于省去了返回艙內為老式潛望鏡的配重，著實體現了進取精神與系統思維相結合解決難題所具有的優勢。

2 不遺余力求實

進入載人航天二期新歷程，飛船系統面對的挑戰，不僅僅只是技術層面的復雜問題攻關，更為緊迫且必須解決好的難題還有：并行研制神舟八號和天宮一號，加之批量研制3艘飛船，人員拆分精簡后隊伍能力的保持和提升；新一代地面集成、驗證、測試系統和設備，以及外場專用驗證設備，必須提前保障到位；多項技術及產品攻關的進展協同，以及單機與分系統、分系統之間及分系統與系統研制進展的協同。歸納起來就是：能持續打硬仗、打勝仗的隊伍，高質量的研制條件保障，以及應對更復雜系統的工程研制和管理能力。盡力去破解這些難題，是現實的必需，更是推進載人航天事業可持續、高質量發展的不懈追求。

2008-2011年3年多的鏖戰，令我刻骨銘心的是：電性船測試、神舟八號初樣船和正樣船測試與試驗，累計系統級集成測試時間達到3600多小時?？梢哉f，這是飛船研制團隊面對新挑戰竭力務實的真實寫照之一。

基于電性船開啟系統測試，其目的之一是初步驗證部分新狀態產品的合格性和匹配性，而更多的考慮則是未雨綢繆，為應對后續更加嚴峻的挑戰奠定必要的堅實基礎。期望獲得的成果包括：有效提升新一代集成測試系統的成熟度；使一支由較多新人組成的管理和測試隊伍得以迅速成長；有力促進集成測試流程和方法的優化，以及測試過程管理的規范化。

神舟八號初樣船測試及正樣船出廠前測試，累計約3000多小時。這組數據，除去研制流程規定的階段標志性測試項目的貢獻外，更多的是來自于在每個分時段內，對于某個或某幾個新功能、新狀態或新產品的不斷迭代驗證和求真排錯；更多的是與多條并行攻關線及外場驗證等進程相呼應，去強化推進關鍵技術的突破和新技術產品的成熟度提升。

技術攻關設備初樣II整船集成測試即將結束之前的某天，負責攻關研制差分導航接收機(交會對接遠距離導引關鍵設備之一)單位的領導及研制團隊告知我們，精心優化再研制的初樣II已通過單機例行試驗和新搭建的地面模擬導航衛星系統嚴格測試，懇請將存在較多硬軟件固有設計缺陷的初樣I替代下來，并追加完成新產品在整船環境下的系統驗證。初樣II的確不在原計劃內，實屬自發研制。但在深入了解了研制單位針對原產品健壯性問題而作的系統且卓有成效的工作后，整船集成測試團隊的同事們欣然接受了初樣II，并加班加點組織完成了又一輪供電檢查、分系統匹配測試和模飛測試，并為初樣II的順利通過而高興。

2008-2011年神舟飛船系統級測試期間，遇到的類似情況似是一種常態。換言之，只要能夠獲得產品和系統質量的不斷提升，多出幾十個小時的測試是常態；為了保證計劃節點的按期完成，“712”(每周7個工作日，每天12小時以上工作時間)是常態。

集成測試累計時間新紀錄的誕生，標示了神舟飛船集成測試團隊力求不斷提升能力和超越自我。在這一過程中，確有不少甚或是難言的艱辛，但更多的意味著不懈礪煉，求實求真。

3 孜孜不倦求精

軟件，是系統的靈魂。其質量和安全性對于載人航天更是至關重要。載人航天工程是國內軟件質量管理乃至軟件工程化實踐的先行者。得益于較為全面和嚴格的軟件質量管理，確保了神舟飛船一期飛行任務的圓滿成功。但也在實踐過程中暴露了由于管控工作滯后和系統性欠缺，急需強化完善的方方面面。

防患于未然。更加系統、更加專業化體現的載人航天二期軟件工程化專題研究和工作策劃提上了日程。為此，成立了載人航天二期軟件保證專項工作組，核心成員來自于系統總體、數管和控制等分系統的大型A類軟件研制骨干，他們都曾親歷了一期軟件研制的摸爬滾打，參與了不計其數的軟件問題歸零和軟件專項復查等工作。

研究、醞釀的那些日子，圍繞著“摸不著，但要力求‘看’得清、‘管’得住”，我們的思考和議題既廣泛又深入，諸如：軟件研制工作滯后的原因分析；軟硬件聯合設計的建議與方法；與漸進式開發模式相協調的技術流程要素管理。軟件常見病案例綜合和原因再剖析；需求規格說明書及軟件接口控制文檔的細化要求；多進程沖突(如中斷沖突)故障的分析與防范；實時操作系統運用于大型復雜軟件的建議與管理辦法。研制流程各環節質量保證要素的再分析；C語言/匯編語言編程規范；編譯器、落焊等工具、環境和過程的管控；自下而上逐級分層的覆蓋性測試要求；第三方評測要求。

用于規范和指導神舟八號飛船和天宮一號目標飛行器軟件研制的《載人航天二期軟件工程化實施細則》的編制，力求以載人航天工程總體發布的軟件工程化要求文件為依據，力求更加切合飛行器研制實際，力求做到更具操作性的細化分解，是一個嚴謹務實又不乏進取的過程。也不知伏案疾筆了多少個日日夜夜，也記不清又作了多少次意見再征詢，終于在神舟八號和天宮一號初樣階段伊始向全系統發布了。

上述實施細則的發布，標志著我們邁出了提升軟件保證水平的至關重要的一步。其執行和落實，對于“看”得清、“管”得住的作用是有目共睹的。更為可喜的是“高起點的統一認識”，極大促進了技術手段的再進步和產品保證工作的更細化，相繼取得的成果包括：數管分系統、控制分系統和儀表分系統等相繼基于成熟的商用實時操作系統開發了適用于自身任務的操作系統軟件；普及了單元/組裝測試工具；強化了C語言/匯編語言編程規范；借鑒軟件工程化思想，針對可編程邏輯門陣列(FPGA)的特點，制定了相應的工程化實施細則；強化了軟件和FPGA產品應對空間單粒子效應的分析與防護。

2011年11月3日，北京航天飛行測控中心。完成神舟八號發射任務，匆匆趕回北京的我，受邀與中央電視臺現場直播主持人共同解說神舟八號與天宮一號在軌“相見和握手”的實況過程。當在大屏幕上看到飛船向目標飛行器逐漸靠近的實時圖像畫面時，我仿佛將轉播間當作了測試現場；當那幅地面測試中無數次看到的靶標“十”字不偏不倚地映入眼前時，我只是不斷重復著“很好！很好！”，聲音沙啞，很平靜，不緊張，好像只是在完成又一次的地面測試驗證……

盡心竭力，艱辛礪煉之后，能進入一種“放空”的境界，感覺真的很好！