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神舟十号与天宫一号成功实现手控交会对接(资料照片)。启闻/CFP |
国家科技进步奖两个特等奖采录
本报记者 付毅飞
《地心引力》是最近挺火的一部美国大片,剧中女主角在太空遇险,经历了从美国空间站到俄罗斯空间站、再登上中国“天宫”,最终搭乘“神舟”飞船回到地球的逃难过程。
与普通观众一样,中国载人航天工程总设计师周建平也喜欢这部电影。他表示,目前世界三个航天大国的航天器均在片中出现,比较符合实际情况,也反映了外界对我国载人航天工程所取得成绩的认可。
20多年来,中国载人航天事业成就斐然。其中载人航天空间交会对接工程于近年实施了天宫一号和神舟八号、九号、十号四次飞行任务,圆满实现了四次自动交会对接和两次人控交会对接。周建平说,该工程全面完成了预定任务目标,取得了大批具有自主知识产权的技术创新成果。其顺利实施,使中国成为世界上第三个独立掌握交会对接技术的国家,为空间站建设打下了坚实的技术基础,对实现我国载人航天工程“三步走”战略目标具有决定性意义。
在2014年国家科学技术奖励大会上,我国载人航天空间交会对接工程获国家科学技术进步特等奖。
四次飞行任务圆满完成预定目标
2005年2月,中央政治局批准实施我国载人航天空间交会对接工程。此后8年多时间里,工程总体与航天员、空间应用、载人飞船、长征二号F运载火箭、酒泉发射场、测控通信、着陆场以及空间实验室八大系统,完成了研制攻关和任务实施。
2011年9月29日,我国首个目标飞行器天宫一号发射并成功入轨。一个月后,神舟八号飞船起飞,向着“天宫”追去。11月3日凌晨1点36分,两个航天器在太空“牵手”,完成了我国首次空间飞行器自动交会对接,标志着我国成为全世界第三个独立掌握自动交会对接技术的国家。
航天员景海鹏竖起大拇指、刘旺紧握右拳、刘洋脸上露出灿烂的笑容……这是2012年6月18日神舟九号与天宫一号首次人控交会对接成功时,北京航天飞行控制中心大屏幕上出现的一幕。这次任务中,三名航天员首次进入“天宫”,并首次完成了人控交会对接、分离及组合体姿态控制,标志我国已完整掌握空间交会对接技术。
2013年6月11日17时38分,神舟十号带着航天员聂海胜、张晓光、王亚平升空。任务中,他们开展了“天宫”内部装饰材料更换试验,为航天器在轨维修积累了经验;举办了妙趣横生的太空讲堂,以激发广大青少年崇尚科学、热爱航天的热情;再次完成人控交会对接,进一步验证了相关技术;完成了我国首次航天器绕飞交会试验,验证了航天器绕飞及多方位交会技术,为后续空间站工程建设积累了经验。
工程实施取得大批创新科技成果
载人航天空间交会对接是复杂的系统工程,需要八大系统密切配合和协同,并对各系统提出了更高要求。周建平说,例如运载火箭要满足更严苛的入轨精度要求;载人飞船和目标飞行器要具有适应空间严酷环境的高精度相对测量能力,以及自动和人控交会对接能力;发射场系统要确保“零窗口”发射;测控通信系统要具备对两个航天器同时测控的能力,并完成远距离阶段交会导引等。
他表示,我国通过载人航天空间交会对接工程的实施,取得了大批具有自主知识产权的技术创新成果。
该工程中,我国掌握了自动、人控交会对接技术,设计了科学合理的交会对接方案;突破了交会对接制导、导航与控制技术;研制了目前国内最复杂的空间机电设备——异体同构周边式对接机构,突破了对接机构的设计、分析、试验与制造技术;突破了交会对接自主测量技术。
在原神舟飞船和长征二号F运载火箭基础上,我国改进研制出可靠性更高的载人天地往返运输系统,成为全球现役的两大载人天地往返运输系统之一。同时研制出国内首个试验性空间实验室,建成了支持航天员在轨中短期驻留的载人空间试验平台。突破了新一代空间电源、航天器姿态控制、长寿命载人平台、组合体控制与管理等一系列技术。
我国还掌握了交会对接大型地面试验设备研制与试验技术,自主研制了具有国际一流水平的交会对接地面试验设施,提升了航天可持续发展能力。此外,我国载人航天发射、测控和着陆回收综合保障能力也得到大幅提升。
中国载人航天工程空间应用系统总设计师赵光恒介绍,工程中开展了大量空间科学应用试验,涉及空间生命科学和生物技术、空间材料科学、微重力物理、空间天文和天体物理学等10多个领域,取得了丰富的科学成果。
载人航天技术为国民经济增长作出巨大贡献
“交会对接工程突破和掌握了大批新技术、新材料、新工艺和新方法。”周建平说。这些成果不仅在航天领域其他工程中得到应用,更是对提升国民经济的科技含量,促进产业结构的优化与整体跃升,培植国民经济新的经济增长点作出了巨大的贡献。
以“天宫”、“神舟”上各类测量设备为例,高光谱成像仪可以探测、辨别农田污染情况,为人们吃上放心菜、安全粮提供新的保障;成像式敏感器装在工业机械臂上,能大大增加生产制造行业的自动化程度,还能在核电站辐照度监测岗担当“安全员”。此外,源于载人飞船生命保障系统的矿用救生舱产品,可容纳6至16人同时避险,提供长达120小时以上的生命保障,将在矿难事故发生后为工人撑起保护伞;用于神舟飞船内部保温隔热的热控涂层技术,已应用到民用建筑隔热涂料研制中,该涂料具备反射隔热、辐射隔热、阻隔隔热等综合保温效果,隔热温差可达23摄氏度,成为了家居建材的新宠儿。
中国载人航天工程办公室主任王兆耀表示,载人航天工程涉及众多高新技术领域,除突破和掌握了一系列关键技术外,还有力推动了能源、信息、控制等领域的发展,带动了电子、材料、制造、化工、冶金、纺织多个行业的工艺创新和产业提升,形成了巨大的拉动和辐射效应,为国民经济建设作出了突出贡献。
年轻队伍推动我国进军世界航天高尖端领域
上世纪90年代初期,载人航天工程尚处论证阶段,张柏楠便已参与其中。当时他还不到30岁,在所处系统中年龄最小。
经过20多年发展,我国载人航天队伍成功完成了新老交替。“如今我是空间技术研究院载人航天总体部年纪最大的。”张柏楠说,总体部当前平均年龄仅32岁,其中30岁以下的年轻人占70%左右。队伍虽然年轻,却已具备独立完成重大任务的能力。
从载人航天工程立项开始,就把人才培养作为重要目标之一。周建平认为这个目标完成得很好。他介绍,目前各系统总设计师的年龄主要在40岁到50岁之间;副总设计师多为40出头,最年轻的仅30多岁;大部分主任设计师不到40岁。“年轻人在工程实战的磨炼中成长很快,经验越来越丰富,具备很强的攻关能力。”他说,“这为我国继续进军世界航天高尖端领域奠定了坚实的人才基础。”
除造就了这支能够站在世界科技前沿的年轻航天人才队伍,我国载人航天工程还形成了创新的管理模式,通过航天系统工程的综合集成,实现了“一加一大于二”的效果。
中国载人航天工程实施的是矩阵式的管理体系,在平时和飞行任务期间分别实行两种管理模式,由总指挥和总设计师分别负责行政、技术两条线。尽管全国直接承担载人航天核心研制建设任务的单位达100多家,各系统、分系统、子系统的协作或配套单位更多,但指挥和技术两条线自上而下纵向贯通,各单位载人航天办公室横向管理,形成一个矩阵式的管理网络,让整个载人航天系统实现高效运转。这一管理经验,被其他各行业纷纷借鉴。(科技日报北京1月10日电)