為國問天 筑夢長空
北斗三號最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星點(diǎn)火升空。新華社發(fā)
神舟十三號航天員英雄凱旋。新華社發(fā)
嫦娥五號著陸月球模擬圖。新華社發(fā)
天問一號“著巡合影”圖。來源于國家航天局
【到新時(shí)代新天地中去·守護(hù)航天夢】
航天事業(yè)的意義不止于科學(xué)技術(shù)本身。一個(gè)民族探索宇宙的雄心，幾代中國人提振信心的努力，無數(shù)青年人揮灑的智慧與熱情，匯聚于此。
五四青年節(jié)前夕，當(dāng)記者撥通幾位青年航天科學(xué)家的電話，他們已整裝出發(fā)，行進(jìn)在去往酒泉的路上。
又是一次代表人類探索宇宙知識邊界的非凡之旅！
話語專業(yè)度高，時(shí)間緊，記者發(fā)現(xiàn)很難用簡短文字記錄他們的心路歷程，他們的研究與大眾認(rèn)知也還有很長距離，但可以肯定的是，只言片語里，能觸摸到這些不凡青春的輪廓——
把所有精力集中于尚未達(dá)到的目標(biāo)，用凌云壯志才能點(diǎn)燃的心，去攀登那些無法輕而易舉抵達(dá)的高峰，成就不朽的事業(yè)。
攀登，向著時(shí)代之夢
墨子號升空
二○一六年八月十六日，我國自研的世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射。
海上發(fā)射火箭有多難？
負(fù)責(zé)長征十一號海上發(fā)射系統(tǒng)全部地面設(shè)備建設(shè)的中國科學(xué)院力學(xué)研究所空天飛行科技中心發(fā)射支持部主任胡小偉，可以把這個(gè)問題拆得很細(xì)：用什么船、在哪里發(fā)射、從哪個(gè)碼頭出發(fā)，又如何把火箭安全轉(zhuǎn)移到發(fā)射船上、在晃動狀態(tài)下初始對準(zhǔn)、讓工作人員在發(fā)射前快速撤離……
2017年年初，胡小偉著手論證海上發(fā)射平臺的可行性。
為何一定要在海上發(fā)射火箭？
“海上發(fā)射更容易滿足低傾角衛(wèi)星的發(fā)射需求，可以解決火箭殘骸落點(diǎn)的安全性問題，相當(dāng)于增加了我國的火箭發(fā)射工位，擴(kuò)大了發(fā)射能力。”胡小偉這樣解釋。
建設(shè)海上發(fā)射平臺不是一件容易的事，擺在胡小偉面前的難題有很多。為了解決動態(tài)條件下火箭初始對準(zhǔn)的難題，胡小偉團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量比較論證，為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際狀態(tài)一致，他們開展出海試驗(yàn)。“那是我們所有研制人員第一次出海，我們做了詳細(xì)試驗(yàn)方案。測試平臺上沒有生活設(shè)施，條件十分艱苦，吃飯要靠小船來回送。為了等一個(gè)惡劣的天氣來檢驗(yàn)設(shè)備與方案的可行性，我們在海上持續(xù)試驗(yàn)了很多天。”胡小偉回憶。
2019年6月5日12時(shí)6分，托舉著七顆衛(wèi)星的長征十一號運(yùn)載火箭從黃海騰空而起，首次海上發(fā)射圓滿成功。胡小偉在保障船上見證了這一刻：“激動！火箭升騰的那一刻，從論證到設(shè)計(jì)研制過程中所有的畫面，似乎在眼前一一浮現(xiàn)。”
那次發(fā)射，胡小偉沒能以試驗(yàn)人員身份參加任務(wù)，有些遺憾。但攀登者不停步，向著新的高峰進(jìn)發(fā)。此時(shí)的胡小偉已經(jīng)投身我國運(yùn)載能力最大的固體運(yùn)載火箭的地面設(shè)備保障工作。
這一次，胡小偉帶隊(duì)攻堅(jiān)，攻克了多油缸起豎同步載荷設(shè)計(jì)和工藝實(shí)現(xiàn)難題，通過了135噸火箭起豎試驗(yàn)的驗(yàn)證。這一創(chuàng)新，降低了固體運(yùn)載火箭的發(fā)射保障條件，提升了其響應(yīng)速度，為我國的固體運(yùn)載火箭研制技術(shù)達(dá)到世界最強(qiáng)水平提供了重要支撐。
胡小偉說：“當(dāng)前，火箭發(fā)射向低成本、高可靠、批量化的趨勢發(fā)展，地面設(shè)備也要響應(yīng)更高要求。咱們沒趕上大航海時(shí)代，那么在大航天時(shí)代，一定要做些事情。”
嚴(yán)謹(jǐn)，懷揣對知識的敬畏之心
北斗三號升空
二○二○年六月二十三日，北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射。
中國科學(xué)院力學(xué)研究所空天飛行科技中心結(jié)構(gòu)部主任張延瑞在單位有許多外號。
同事們說，他文質(zhì)彬彬，專精領(lǐng)域垂直度深，是個(gè)“沒有短板的清華博士”，是“最科學(xué)家”的科學(xué)家。
張延瑞認(rèn)真解釋道：“這個(gè)印象估計(jì)跟我的頭發(fā)白有一定關(guān)系。老一輩航天人為了航天事業(yè)付出了心血、熬白了頭發(fā)，所以大家心目中的科學(xué)家是這種形象。”
可80后的張延瑞為何滿頭白發(fā)？“頭發(fā)白其實(shí)與染不染關(guān)系最大。”輕松話題，張延瑞依然嚴(yán)謹(jǐn)作答，“研究生階段做仿真計(jì)算課題時(shí)，頭發(fā)就有些白的跡象了，那時(shí)染過。工作后發(fā)現(xiàn)科研工作又不用亮相，就不再管它了。”
方案設(shè)計(jì)、地面試驗(yàn)、仿真分析……青絲換白發(fā)的光陰里，張延瑞在一件件復(fù)雜的工作面前，潛下心來，在各個(gè)火箭型號研制的任務(wù)中，尤其是結(jié)構(gòu)分離技術(shù)領(lǐng)域，攻克了大量難題，展現(xiàn)了出色的技術(shù)實(shí)力和深厚的理論基礎(chǔ)。就這樣，張延瑞頂著一頭疏于打理的白發(fā)，成了大家眼中“科學(xué)家”應(yīng)有的樣子。
張延瑞告訴記者：“對于航天工作而言，能夠認(rèn)識到的都不是問題，問題往往出在認(rèn)識不到的環(huán)節(jié)，因此，航天人的工作態(tài)度永遠(yuǎn)是嚴(yán)肅認(rèn)真，懷著敬畏之心的。”張延瑞堅(jiān)守的“嚴(yán)肅認(rèn)真”，正是“中國航天十六字方針”之首。而在科研之外，張延瑞有著隨和風(fēng)趣的一面。
同事們說，張延瑞是年輕人“最好的導(dǎo)師”，因材施教，毫無保留，團(tuán)隊(duì)成員成長速度非常快。同事們還說，張延瑞是“天橋上的張師傅”，是“圈內(nèi)貼膜名人”，誰有手機(jī)貼膜的需要，都第一時(shí)間找他。
“傳幫帶、老帶新，是我國航天事業(yè)人才輩出的重要原因，團(tuán)隊(duì)是一個(gè)大家庭，最重要的是平等與尊重。”在給新人制訂工作項(xiàng)目和培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)，張延瑞總是將性格特質(zhì)和職業(yè)規(guī)劃結(jié)合起來：“有些同事喜歡安靜地搞計(jì)算、搞設(shè)計(jì)，有些則喜歡參與協(xié)調(diào)、跟蹤生產(chǎn)、組織試驗(yàn)，要幫他們找到適合的成長路徑。”
走出單位，張延瑞褪去了科學(xué)家的標(biāo)簽，化身千萬個(gè)“老張”中的一員，但嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娘L(fēng)格如一。“回家聽安排，家人交給的‘任務(wù)’，我也認(rèn)真對待。”他笑著說。
有關(guān)外號的故事還沒講完，“老張”突然接到了新的任務(wù)，他匆匆告別，再次趕往發(fā)射基地。
統(tǒng)籌，總體思維下尋找最優(yōu)解
嫦娥五號“落月”
二○二○年十二月一日，嫦娥五號探測器在月球著陸。
在同事們眼中，中國科學(xué)院力學(xué)研究所空天飛行科技中心總體部主任史曉寧，就是“忙碌”一詞的化身，仿佛一刻也不休息。
在技術(shù)攻堅(jiān)上，其他分系統(tǒng)干不了的工作、無法定位隸屬的工作、技術(shù)歸零的工作，都需要總體設(shè)計(jì)師頂上。長期從事運(yùn)載火箭總體設(shè)計(jì)工作的史曉寧，常年眼睛腫脹、干澀，甚至曾在工作中累到嘔吐，在就醫(yī)后短暫休整，便回到工作中。
在超負(fù)荷狀態(tài)下，史曉寧仍保持著對航天事業(yè)的熱情。談話間，他提到最多的就是責(zé)任心，這份責(zé)任心源自全局意識和總體思維。
“總體設(shè)計(jì)師要加強(qiáng)與各系統(tǒng)間的溝通和交流，對每個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)都心中有數(shù)，找到問題的最優(yōu)解。”在史曉寧看來，工作中所需要的學(xué)習(xí)能力、溝通能力、知識儲備等，都是在為總體思維和全局意識服務(wù)。
史曉寧是這樣理解的，也是這樣做的。總體設(shè)計(jì)師需要根據(jù)運(yùn)載火箭項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)展編寫很多技術(shù)報(bào)告，每一個(gè)運(yùn)載火箭型號都需要專業(yè)程度高、指導(dǎo)性強(qiáng)的材料。每一次總體材料都由史曉寧親自撰寫，日積月累，材料摞起來早已超過他的身高。他用奉獻(xiàn)、奮斗、堅(jiān)持的精神感染整個(gè)團(tuán)隊(duì)。
在協(xié)調(diào)“力箭一號”與搭載衛(wèi)星的過程中，史曉寧所帶領(lǐng)的總體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)曾遇到一個(gè)棘手的難題。當(dāng)開展地面試驗(yàn)后，大家發(fā)現(xiàn)某項(xiàng)力學(xué)環(huán)境參數(shù)超過初期提出的條件，衛(wèi)星反饋存在單機(jī)產(chǎn)品失效的風(fēng)險(xiǎn)。如何用最小的代價(jià)排除隱患，大家一籌莫展。
史曉寧帶領(lǐng)總體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，從系統(tǒng)全局入手，充分了解衛(wèi)星的技術(shù)狀態(tài)，綜合分析成本、進(jìn)度、技術(shù)更改復(fù)雜程度等因素，提出開展星箭聯(lián)合設(shè)計(jì)。團(tuán)隊(duì)廢寢忘食、爭分奪秒，在不斷模擬、試驗(yàn)下，找到了對現(xiàn)有系統(tǒng)影響最小的綜合解決方案，消除了隱患。
作為新一代航天青年，對于如何做好總體設(shè)計(jì)工作，史曉寧有自己的認(rèn)識：“時(shí)刻保持總體思維，利用多元化的信息渠道，多學(xué)習(xí)和了解各系統(tǒng)、各專業(yè)的技術(shù)細(xì)節(jié)，才能提出兼顧各方的最優(yōu)方案。”
洗練，在行業(yè)前端采擷創(chuàng)新寶藏
神舟十三凱旋
二○二二年四月十六日，神舟十三號載人飛船凱旋。
1天，100天，1000天……這是一場無法預(yù)期的漫長實(shí)驗(yàn)，可能成功的喜悅會在某一次嘗試后，猝不及防地充滿整個(gè)心房，但大多數(shù)時(shí)候，只能記錄下失敗的數(shù)據(jù)，用一個(gè)夜晚整理情緒，然后再次發(fā)起挑戰(zhàn)。作為長期攻關(guān)戰(zhàn)略性、前沿性火箭項(xiàng)目的科研人員，北京中科宇航技術(shù)有限公司創(chuàng)新中心總經(jīng)理?xiàng)詈屏猎缫蚜?xí)慣了這一過程。
“航天人的創(chuàng)新，來自沉淀和磨煉。”即便身處最具前瞻性、引領(lǐng)性的行業(yè)之一，這位80后火箭總體設(shè)計(jì)師推崇的并非“靈感”或“迭代思維”，而是老一輩身上的“務(wù)實(shí)”。因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)告訴他——創(chuàng)新一定不是無中生有，而是深厚的理論土壤中生發(fā)的新芽，是大浪淘沙后洗練的寶藏，是一次次試錯(cuò)中磨礪的珍珠。
隨著全球在小衛(wèi)星賽道的競爭日趨激烈，楊浩亮和團(tuán)隊(duì)一度將目光瞄準(zhǔn)其中的關(guān)鍵技術(shù)——星箭分離。“傳統(tǒng)的分離主要為火工式，但存在分離沖擊大、可靠性低、環(huán)境污染等問題。目前，國際上正在研制非火工的分離方式，我們也加入此列。”他們希望研發(fā)出一種釋放沖擊小、可重復(fù)使用的航天器分離裝置。
第一步，是把基礎(chǔ)調(diào)研做扎實(shí)。他們梳理出小衛(wèi)星對于分離方式的需求，面向航天、船舶、汽車等其他工業(yè)領(lǐng)域，廣泛且不設(shè)限地搜集一切可能符合需求的樣例；查閱大量資料，去學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)可能用到的新材料和新結(jié)構(gòu)。第二步，是把論證做嚴(yán)謹(jǐn)。回到基礎(chǔ)理論層面，逐一分析、驗(yàn)證選定的材料或工藝，提出改進(jìn)的方向和措施。第三步，是自己上手去試。其他行業(yè)的工業(yè)產(chǎn)品對小衛(wèi)星適不適用？某一新理論能否運(yùn)用于迭代現(xiàn)有產(chǎn)品？在全部設(shè)想付諸實(shí)踐之前，沒人能知道答案。
電磁分離試過了，但過程中產(chǎn)生的電磁干擾會影響通電，不行……
氣動分離試過了，但高溫中氣體會發(fā)生膨脹或者縮小，導(dǎo)致氣體流量不穩(wěn)定，不行……
記憶合金試過了，材料在加熱和冷卻過程中發(fā)生的相變和逆相變可以帶來較大的力，那么是否可以利用該特點(diǎn)進(jìn)行星箭分離？繼續(xù)……
有時(shí)全部推倒重來，有時(shí)部分改進(jìn)。在最終選定記憶合金材料并固定為航天產(chǎn)品之前，他們大概嘗試了420次，持續(xù)了一年半時(shí)間。
這個(gè)過程，被楊浩亮比作“大浪淘沙”，科研人員付出大量時(shí)間和耐心去淘洗靈感的沙礫，最終沉淀下來的，就是創(chuàng)新的寶藏。
“航天人也是這樣。”楊浩亮說，唯有經(jīng)歷百般磨礪，練就一身“內(nèi)功”和一顆“大心臟”后留下的人，方能成為建設(shè)航天強(qiáng)國的主力。
協(xié)同，重塑制研合作模式
天問一號“落火”
二○二一年五月十五日，“天問一號”著陸火星。
近期，80后青年、中國科學(xué)院力學(xué)研究所空天飛行科技中心高級工程師廉潔接過一項(xiàng)頗具挑戰(zhàn)的任務(wù)——給一個(gè)起飛重量135噸、近地軌道能力達(dá)1.5噸的“大塊頭”裝上“大腦”。
這個(gè)“大塊頭”可不簡單，它是一枚直徑大、運(yùn)載能力強(qiáng)的固體火箭，幾乎與當(dāng)前世界上運(yùn)載能力最強(qiáng)的“織女星”相當(dāng)。廉潔團(tuán)隊(duì)要設(shè)計(jì)的，是如“大腦”一般操控這枚火箭的飛行控制系統(tǒng)。
這個(gè)工作有多精細(xì)？人眨眼的時(shí)間是0.2~0.4秒，而衛(wèi)星入軌的速度是七千米/秒，也就是說，火箭在眨眼之間就會飛出兩公里左右，需要極致精細(xì)地控制時(shí)序、飛行軌跡、姿態(tài)等。這個(gè)工作有多復(fù)雜？它涉及十余個(gè)專業(yè)、數(shù)十個(gè)系統(tǒng)接口，彈道、氣動、載荷、環(huán)境、結(jié)構(gòu)、分離、導(dǎo)航、制導(dǎo)、姿控、仿真、軟件……
如此大型、復(fù)雜的研制任務(wù)，考驗(yàn)的不只有研發(fā)人員的技術(shù)水平，還有協(xié)同作戰(zhàn)的能力。“在航天領(lǐng)域，歷來有質(zhì)量問題技術(shù)、管理‘雙歸零’的好傳統(tǒng)，因?yàn)樵S多技術(shù)問題都能追溯到管理上的薄弱環(huán)節(jié)。”廉潔想，將不同專業(yè)接口的研發(fā)人員聚在一起時(shí)，如何以管理激活技術(shù)，在全箭維度最大程度釋放設(shè)計(jì)余量，是研發(fā)的前提和關(guān)鍵。
為此，廉潔帶著團(tuán)隊(duì)不斷創(chuàng)新工作方法。他們自學(xué)管理學(xué)知識，借鑒指標(biāo)細(xì)分、過程控制、標(biāo)準(zhǔn)管理等理念，設(shè)計(jì)了一套多級項(xiàng)目計(jì)劃管理模式。每周，部門統(tǒng)籌編制一份工作清單，廉潔作為負(fù)責(zé)人，為大家梳理難點(diǎn)，明確周度、月度目標(biāo)。有人形象地比喻，過去大家是“蒙著眼跑步”，悶頭跑自己的，不知哪里是終點(diǎn)，現(xiàn)在一塊兒梳理清單、細(xì)分任務(wù)，“教練員”帶著“運(yùn)動員”一起沖刺。
他們向互聯(lián)網(wǎng)、傳媒等領(lǐng)域的現(xiàn)代化企業(yè)取經(jīng)，引入“小團(tuán)隊(duì)、大協(xié)同”的工作模式。在這次固體運(yùn)載火箭任務(wù)中，他們按專業(yè)接口關(guān)系成立了“彈道-制導(dǎo)運(yùn)載能力優(yōu)化”“動力-伺服-分離-姿控穩(wěn)定性優(yōu)化”“導(dǎo)航-慣性器件-GNSS模塊設(shè)計(jì)優(yōu)化”等跨部門協(xié)同小組，小組之間不再是上下游關(guān)系，而是流程再造后的協(xié)作關(guān)系。
這群80后、90后火箭設(shè)計(jì)師，用新時(shí)代年輕人特有的信息融合眼光和知識遷移能力，突破“老一套”，再造了一套適應(yīng)當(dāng)前火箭研發(fā)新變化的協(xié)作模式。近期在研的固體火箭中，這套模式“大顯身手”，使團(tuán)隊(duì)如期完成各項(xiàng)設(shè)計(jì)。
“當(dāng)前，空間站建設(shè)、載人航天、行星探測等重大突破給了我們更多方向和機(jī)會，人工智能、信息融合、類腦科學(xué)與傳統(tǒng)飛行控制相結(jié)合，為完成更復(fù)雜的太空任務(wù)提供了可能。”廉潔相信，面向未來的火箭和航天產(chǎn)品研發(fā)，比拼的絕不只有技術(shù)的深度和廣度，還有各專業(yè)協(xié)同開發(fā)、多學(xué)科聯(lián)合優(yōu)化的實(shí)力和水平。
堅(jiān)定，下水滴石穿的功夫
羲和號“探日”
二○二一年十月十四日，“羲和號”發(fā)射成功，我國步入“探日”時(shí)代。
記者采訪朱永泉時(shí)，他已前往酒泉。電話中他語氣溫和，但在他的故事中感受到的，是“堅(jiān)定”二字。
作為中國科學(xué)院力學(xué)研究所空天飛行科技中心信息電子技術(shù)部主任，朱永泉率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)“力箭一號”航電系統(tǒng)的抓總研制和系統(tǒng)集成測試交付。
對于運(yùn)載火箭的航電系統(tǒng)，朱永泉做了個(gè)生動的比喻：“如果運(yùn)載火箭是一個(gè)人，那動力系統(tǒng)就是心臟，為火箭飛行提供動力；結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是筋骨，支撐火箭在各種載荷條件下的結(jié)構(gòu)承載特性；而航電系統(tǒng)就是大腦與神經(jīng)，控制火箭飛行。”
復(fù)雜系統(tǒng)，難題千頭萬緒，一旦出現(xiàn)疏忽，將導(dǎo)致不可估量的后果。整個(gè)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了很大的工作壓力，尤其是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人朱永泉，團(tuán)隊(duì)所有壓力都集中在他身上。不僅如此，他還要疏導(dǎo)團(tuán)隊(duì)所有成員的負(fù)面情緒，將壓力轉(zhuǎn)化為工作動力，這需要常人難以想象的意志力。
朱永泉曾經(jīng)在短時(shí)間內(nèi)遇到大量技術(shù)難題，就像答一張全是超綱題的試卷，答完一張，還有下一張，限定時(shí)間必須答完，不得有一絲拖延，這幾乎是不可能完成的任務(wù)。但朱永泉主動擔(dān)當(dāng)，頂住壓力，憑借超強(qiáng)的意志力將每一份試卷都答成了滿分。“打不敗的朱永泉”，同事們開始這樣稱呼他。
2020年10月至2021年9月近一年的時(shí)間里，朱永泉和團(tuán)隊(duì)泡在航電系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)室，300多天沒有回家。測試期間，大大小小的問題出現(xiàn)了200多個(gè)，然而白天需要配合開展正常的測試任務(wù)，有些問題只能晚上進(jìn)行排查。朱永泉每天都堅(jiān)持到后半夜，甚至通宵達(dá)旦。
同事們都說，正是朱永泉意志堅(jiān)定、從不言棄的榜樣力量，鼓舞團(tuán)隊(duì)成員一起攻堅(jiān)克難。大家緊密合作，互相鼓勵(lì)，最終所有問題實(shí)現(xiàn)閉環(huán)處理，為該型號火箭順利轉(zhuǎn)入飛行試驗(yàn)階段奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
“每個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)師都需要沉下心來，站好自己這班崗。”朱永泉說，在航天事業(yè)中，堅(jiān)持不懈的精神很重要。航天事業(yè)不是一代人能完成的，每個(gè)其中的個(gè)體都要準(zhǔn)備好：去經(jīng)歷歲月的磨礪，肯下水滴石穿的功夫。(本報(bào)記者 陳煜 秦偉利 李丹陽)