中国航天人“与时间赛跑” 较少成本换来高回报

　　中国空间站“破茧”

　　他们是中国空间事业最具实力的骨干力量，他们是把工作视为生命的航天人，他们用较少的成本换回了巨大的回报，他们推动中国向航天强国迈出了关键的又一步

　　文/《瞭望》新闻周刊记者陈泽伟

　　特约撰稿郭兆炜

　　11月17日19时许，神舟八号飞船在太空巡游17天，与天宫一号成功进行两次空间交会对接后，成功返回地面。天宫一号目标飞行器和神舟八号飞船在轨飞行任务的圆满成功，表明中国空间技术研究人员已经攻克了交会对接这个世界级难题，广阔的载人航天舞台已经向中国敞开，中国人实现在浩瀚宇宙中“驻家”的梦想越来越近。

　　交会对接任务的成功完成，中国航天不仅收获了很多极为重要的空间技术成果，研制成功众多具有自主知识产权的核心产品，更摸索出了一套适用于多型号并行的研制、管理方法，培养出一支虽然年轻，但能力出众、素质过硬、作风顽强的人才队伍。

　　《瞭望》新闻周刊记者近日深入走访了神舟八号和天宫一号抓总研制单位——中国航天科技集团公司空间技术研究院，近距离接触了承担交会对接任务的核心团队。

　　无处不在的备份

　　交会对接技术是世界级难题，对中国来说更是首次。交会对接方案的设计没有现成经验可以依据，全凭神舟人自己一点点摸索出来。据本刊了解，传奇私服变态版，为了确保整个交会对接的无懈可击，试验队在本已完美的飞行实施主方案的基础上，又设置了多套备份，为任务的成功加上了“多保险”。

　　例如，在交会对接过程中，进入数百米的近距离时，CCD相机取代微波雷达、激光雷达接过了测量的“接力棒”，与之相备份的，就是人工手动控制。除了在方案上设置主、备份之外，每个方案，一般都设有互为备份的两套设备，拿CCD相机来说，实际上共有主、备两套，每套CCD又分远场、近场两台，不仅这两套CCD可以互为备份，远场、近场两台CCD也可以互为备份。

　　除了测量设备外，这次飞船的控制系统也进行了更为科学的改进。不同于以往地面发指令，飞船照着做的传统方式，神舟八号的在轨控制更为智能。它可以通过所携带的敏感器获取与目标飞行器之间的相对距离、相对速度、相对角度等数据，来计算出相对变轨的脉冲，再依据分析出的脉冲大小、方向进行自主变轨。它甚至能根据船、器之间的距离远近，来调整计算的精确度，距离越近，精度越高。而传统的地面控制只是作为自主导引的备份，充当起监视和保护的“配角”。

　　神舟八号的执行机构更为灵活、机动。为了保证对接的严丝合缝，神舟八号飞船不仅要控制好自己的位置速度，还要把与目标飞行器之间的相对位置、相对速度、相对姿态角速度调整到最佳，所以神舟八号在原有自控发动机、滚动发动机的基础上，还在正反双方向安装了平移发动机和反推发动机，作为实现多角度、全方位自由控制的备份动力源，以实现飞船能进行各姿态、各角度的灵活多变。

　　可靠性验证精益求精

　　天宫一号、神舟八号飞船总指挥尚志对本刊记者说，交会对接任务有极为鲜明的两个特点，“一是技术新，交会对接任务所涉及的很多技术都是世界级的，对中国航天来说都是首次；二是试验、验证方法新，航天技术发展40多年来，几乎都是针对单一飞行器而开展研制工作的，而交会对接任务是针对多个飞行器而展开”。面对挑战，交会对接试验队用科学的精神，高标准、精要求、严格执行试验、验证“全面性、科学性一个都不能少”这一准则，为飞行任务的圆满完成筑牢了基础。

　　拿神舟八号飞船来说，它的试验验证与“神七”相比，“有过之而无不及”。试验队专门列出了一个共计117项的待验证清单，分交会对接专项、互换性、可靠性安全性、寿命试验、拉偏试验和其他专项六个类别进行了“地毯式”的梳理，确保试验验证能覆盖到飞船每一个疑点。

　　对于交会对接方案的验证是此次试验验证的重中之重。试验队员们对照交会对接过程中远距离导引段、自主控制段和对接段三个阶段，想尽办法，克服天地差异对试验带来的挑战，把各类敏感器装在了改装后的两架“运八”飞机上，来模拟太空中的天宫一号和神舟八号，进行联合校飞试验来验证中远距离导引段的方案。在天津通过车辆的模拟演示，来进行中近距离的试验。通过高精度的九自由度平台来验证对接段的方案。这三个验证阶段彼此间还有交叉的部分，这样就确保了对整个交会对接飞行过程验证的全覆盖。

　　在做到对过程全覆盖的基础上，试验队还通过计算机仿真、半物理仿真、全物理仿真相结合的方式，实现对各种工作情况验证的全覆盖。拿“运八”飞机进行联合校飞试验来说，试验队先进行计算机仿真，得出试验会出现的什么结果这样一个模型，再通过十多次架次实际飞行，来得出典型工况、极端工况下敏感器的工作数据，以此来检验、修正模型的误差，继而再得出新的模型，再通过实际飞行来验证。这样反复的过程中，就能实现对各种工况的全面演绎、验证了。

　　互换性试验是试验队为交会对接“量身定制”的一种试验类型，按照飞行流程，神舟八号和后续的两艘神舟飞船要相继和天宫一号完成对接，可是天宫一号的研制进度要快于神舟九号、神舟十号，等神舟九号、神舟十号整装完毕时，天宫一号早已畅游在太空了，对此，试验队专门设置了互换性试验，在天宫一号发射前，就先把待安装在神舟九号、神舟十号上的十多套产品与之进行验证，以确保配对的敏感器上天之后能“友好相处”。

　　光照、重力、辐射等天地差异性等给交会对接中技术、方案的验证带来了很大麻烦，用现有的技术无法在地面复现太空中的一些场景。面对这一挑战，试验队优化试验方案，在不降低试验标准的基础上，降低试验难度，化一个个不可能为可能。

　　天宫一号和神舟八号在交会阶段的速度达到数万公里/秒，这样的高速根本无法在地面进行模拟。对此，试验队研究发现，可以略去绝对速度这一值，通过模拟二者之间的相对速度来简化试验方案。此外，二者在太空的位置关系是呈三维变化的，这点在地面用传统的方法也不好实现，研究人员通过大量计算，得出其中的两个轴向相比是对调的，并据此理论简化了数学模型，使得地面验证成为了可能。

　　扁平化管理网络快速响应

　　交会对接任务是一个系统工程，天宫一号、神舟八号以及后续的两艘神舟飞船之间，研制流程、飞行动作中的每一个环节都紧密相扣。对此，承接交会对接任务的载人航天总体部结合现代航天器研制的特点，对组织机构进行了大胆革新，不断提升管理的精细化水平。