逐夢九天 縱橫蒼穹—我國載人航天工程發(fā)展紀(jì)實(shí)
圖為圓滿完成神舟九號交會對接任務(wù)的航天員安全返回地面。秦憲安攝（中經(jīng)視覺）
10月1日，我國載人航天工程第三批預(yù)備航天員選拔工作正式結(jié)束。18名預(yù)備航天員，包括7名航天駕駛員、7名航天飛行工程師以及4名載荷專家，將參加中國載人航天工程第三步空間站運(yùn)營階段的飛行任務(wù)。
隨著各項(xiàng)工作緊鑼密鼓地展開，中國載人航天闊步邁入“空間站時代”。
回望來路，我國載人航天工程“三步走”的每一步均堅(jiān)實(shí)有力。
自1992年中國載人航天工程立項(xiàng)實(shí)施以來，一代代航天人自力更生、接續(xù)奮斗—從無人飛行到載人飛行，從一人一天到多人多天，從艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)到出艙活動，從單船飛行到組合體穩(wěn)定運(yùn)行，先后突破了一大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，跨越了發(fā)達(dá)國家半個世紀(jì)的發(fā)展歷程。
在這條從艱辛走向輝煌的奮斗路上，我國積累了獨(dú)具特色的創(chuàng)新發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，錘煉出一支技術(shù)精湛、作風(fēng)優(yōu)良的航天人才隊(duì)伍，形成了具有鮮明時代特征的載人航天精神。
選擇一條對的路
提到載人航天，人們可能會想到一系列詞語：復(fù)雜、尖端、深奧、風(fēng)險與挑戰(zhàn)……載人航天代表著一個國家的綜合國力與科技實(shí)力，能夠促進(jìn)多學(xué)科、多技術(shù)領(lǐng)域向前發(fā)展，是大國科技實(shí)力競技的舞臺。
20世紀(jì)60年代，正是美蘇太空競賽如火如荼的時期。繼1961年4月12日加加林首飛太空之后，一位位“飛天英雄”叩響了太空的“大門”。然而，對于“人口多、底子薄”的新中國來說，當(dāng)時搞載人航天真是“心有余而力不足”。
20世紀(jì)80年代，世界范圍內(nèi)掀起了又一輪高科技浪潮，各國紛紛制定自己的航天計(jì)劃，努力搶占21世紀(jì)高科技的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。面對此次機(jī)遇，中國若不奮起直追，將錯失發(fā)展良機(jī)。
1986年3月份，楊嘉墀、陳芳允、王大珩、王淦昌4位科學(xué)家在《關(guān)于跟蹤研究外國戰(zhàn)略性高技術(shù)發(fā)展的建議》中列入了載人航天的研究，這個高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃后來被稱為“863計(jì)劃”。
當(dāng)時，國際上航天飛機(jī)載人天地往返方案眾多，美國航天飛機(jī)已經(jīng)多次往返太空，俄羅斯也完成了“暴風(fēng)雪”號（不載人）航天飛機(jī)首飛，還有不少國家和地區(qū)也在積極論證自己的航天飛機(jī)方案。中國該遵循這些路徑還是另辟蹊徑？
經(jīng)過反復(fù)論證，我國科學(xué)家認(rèn)為，發(fā)展航天飛機(jī)并不適合我國實(shí)際，無論是造價、維修費(fèi)用，還是發(fā)射場建設(shè)都太昂貴了。反觀載人飛船，既可搭乘航天員，又可向空間站運(yùn)輸物資，還可作為空間站軌道救生艇使用，且成本相對較低。
于是乎，中國載人航天發(fā)展從載人飛船起步。如今，美國航天飛機(jī)已經(jīng)全部退役，俄羅斯航天飛機(jī)終止于那次無人飛行，日本、歐洲的航天飛機(jī)也停留在紙面上，世界航天大國全部回到了飛船的方案。
我國的載人航天事業(yè)一直沿著中央批準(zhǔn)的“三步走”戰(zhàn)略穩(wěn)步前進(jìn)，目前已經(jīng)完成第一步載人飛船和第二步空間實(shí)驗(yàn)室的全部任務(wù)，成為世界上第三個獨(dú)立掌握載人航天技術(shù)的國家。
今天，中國擁有世界上兩型現(xiàn)役載人飛船中的一型，即神舟載人飛船；還有世界上載貨效率最高、功能最多的天舟貨運(yùn)飛船；天宮一號、天宮二號兩個天宮空間實(shí)驗(yàn)室則為正在研發(fā)的空間站奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
正如中國載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平所說：“如果按照別人的老路走，我們將永遠(yuǎn)落后于人�！敝袊d人航天工程高起點(diǎn)、高效益、高質(zhì)量、低成本，體現(xiàn)了中國特色，在當(dāng)時工業(yè)基礎(chǔ)薄弱的情況下走出了一條跨越式發(fā)展的道路。
不帶任何隱患上天
載人航天、人命關(guān)天。統(tǒng)計(jì)顯示，目前世界上共有540多名航天員，其中27人在執(zhí)行任務(wù)或訓(xùn)練時不幸罹難。
“不能有航天員犧牲！”神舟號飛船首任總設(shè)計(jì)師、中國工程院院士戚發(fā)軔告訴記者，這是他接到任務(wù)時腦海中冒出的第一個想法。
多年前，戚發(fā)軔曾去蘇聯(lián)參觀載人飛船發(fā)射。發(fā)射前夕，蘇聯(lián)方面總設(shè)計(jì)師對航天員說，“一切都準(zhǔn)備好了，上去吧，一定能回來”，然后便在任務(wù)單上鄭重簽下了自己的名字。
“我們有沒有能力對航天員做出這樣的承諾？有沒有把握簽這個字？”在之后的很多年里，戚發(fā)軔經(jīng)常對團(tuán)隊(duì)成員說：“首先要問一問自己，敢不敢坐自己研發(fā)的飛船？”
很多人并不知道，當(dāng)時神舟一號飛船上大部分重要部件都沒有備份，因此每個細(xì)節(jié)都必須確保萬無一失。為達(dá)成這一目標(biāo)，來自全國110多家科研院所、3000多家協(xié)作單位的數(shù)十萬科研人員付出了全部心血。
載人航天工程是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，也是全國各行業(yè)大協(xié)作的結(jié)晶。正如周建平所說：“實(shí)施這樣宏大的工程，沒有黨中央集中統(tǒng)攬，沒有全國大協(xié)作，是不可想象的�！�
“不帶任何隱患上天”是航天人的底線。
航天產(chǎn)品對可靠性的要求為0.97。因?yàn)橐Ｕ先说陌踩�，載人航天失敗率必須控制在千分之三以內(nèi)。兩個要求同時滿足，故障率必須在三十萬分之一以內(nèi)。
要保障安全性，就必須用上所有可靠性措施�！皬钠痫w到把飛船送到預(yù)定軌道，有8種故障救生模式。飛船入軌后，還有180多種故障對策。實(shí)際上，在大約70萬條計(jì)算機(jī)程序中，只有30%是用于正常飛行的，70%都用于應(yīng)付故障�！逼莅l(fā)軔說。
2002年1月份，神舟三號飛船從北京運(yùn)抵發(fā)射基地組裝，技術(shù)人員檢測出火箭底部有一個插座無法正常通電。技術(shù)人員逐一排查，在火箭內(nèi)共找到73個同類型插座。在對數(shù)千個電線接點(diǎn)反復(fù)檢測后，團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論，不是施工問題，而是插座設(shè)計(jì)有缺陷。
飛船上儀器很多，船艙里布滿了導(dǎo)線，70多個插座一個個換下來，比重新組裝一次火箭還費(fèi)勁。有人建議，為減少損失，等神舟三號發(fā)射后，四號、五號再作更換。指揮部當(dāng)即否決了這一想法，“如果這次放任，以后的質(zhì)量關(guān)也很難把得住，必須立即撤換問題插座，重新設(shè)計(jì)新插座”。
火箭離開發(fā)射場時，許多航天人都哭了。這是中國航天史上第一次火箭進(jìn)場后重新解體，撤場檢修。
載人航天工程技術(shù)難度之高前所未有。僅以長征二號F火箭為例，整個火箭有10個分系統(tǒng)、20多萬個元器件。要把一個元器件的可靠性從90%提高到97%，就得開展200多次試驗(yàn)，而且試驗(yàn)過程中不能出現(xiàn)哪怕一次故障。因此，中國航天人必須在之前的航天標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上“嚴(yán)上加嚴(yán)”。嚴(yán)格到什么地步？比如，火箭從發(fā)射到入軌，只需要短短600秒，但火箭的設(shè)計(jì)壽命卻達(dá)到546小時。
“天宮一號”包含500余臺大小設(shè)備。在太空中，這些設(shè)備無論哪一個出現(xiàn)故障，后果都不堪設(shè)想。中國航天科技集團(tuán)公司空間技術(shù)研究院載人航天總體部型號主管設(shè)計(jì)師李興乾說，研究團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)時就做了充分的地面試驗(yàn)，有的設(shè)備試驗(yàn)次數(shù)超過萬次。科研人員經(jīng)過大量試驗(yàn)，在參考同類設(shè)備實(shí)際飛行結(jié)果數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，針對各種可能出現(xiàn)的故障提前制定了幾百種預(yù)案，從系統(tǒng)到分系統(tǒng)再到單機(jī)，各級、各層面都做了備份。
在天宮二號一項(xiàng)試驗(yàn)過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)，某出口壓力數(shù)值不達(dá)標(biāo)�？蒲腥藛T馬上將壓氣機(jī)拆下來排除故障，發(fā)現(xiàn)一個排氣閥的閥芯上出現(xiàn)了一個0.1毫米的多余物。問題原因找到了，可多余物從何而來？管路內(nèi)還有多少？產(chǎn)生的原因又是什么？為保證100%的可靠性，大家把管路一段一段拆下來檢查、吹除，直到找到多余物來源并清除所有多余物后才放心。
質(zhì)量是航天業(yè)永恒的主題，也是一切航天活動的“生命”。載人航天工程實(shí)施以來，中國先后把11名航天員14人次送入太空，成功率100%，創(chuàng)造了“0失誤”和回收“10環(huán)打靶”的優(yōu)異成績。
就像每一位航天人都會熟記于心的口號：“成功是差一點(diǎn)點(diǎn)失敗，失敗是差一點(diǎn)點(diǎn)成功”“成功不等于成熟、一次成功不等于次次成功”“下次任務(wù)永遠(yuǎn)不會是上次任務(wù)的簡單重復(fù)”“顆顆螺釘連著航天事業(yè)、小小按鈕維系民族尊嚴(yán)”……每句話背后都有一段刻骨銘心的故事，每個字都烙印在航天人的血脈之中。
塔尖上的事業(yè)
如果說，航天科技是塔尖上的事業(yè)，自主創(chuàng)新就是支撐航天人勇敢攀登的精神天梯。
天宮一號是中國人在太空里的第一個“家”，堪稱我國史上最難建造的“房間”，幾乎每個部件都需要創(chuàng)新。在科研人員看來，建“天宮”絕不是件浪漫的事，因?yàn)閺摹耙淮u一瓦”到彌漫在房間內(nèi)的空氣，每個細(xì)節(jié)均需要大量高精尖技術(shù)支撐。譬如，為設(shè)法在“天宮”中制造適宜人類生存的“小環(huán)境”，科研人員專門研制了一款控制微生物和微量有害氣體的裝置，負(fù)責(zé)高效過濾并凈化空氣中人體代謝的皮屑。
天宮二號被稱為我國“最忙碌的空間實(shí)驗(yàn)室”。在這間實(shí)驗(yàn)室里開展的實(shí)驗(yàn)超過10項(xiàng)，是歷次載人航天任務(wù)中應(yīng)用項(xiàng)目最多的一次�？蒲腥藛T還專門在天宮二號上搭載了一個溫度適宜、光照可控的迷你培養(yǎng)箱，這是我國首次完成“從種子到種子”全過程的空間植物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。“天宮二號取得的許多成果都是國際前沿的，中國載人航天也由此進(jìn)入了一個應(yīng)用發(fā)展的新階段�！敝芙ㄆ秸f。
科研是一個不斷“爬樓梯”的過程。在通往太空的天梯上，中國科學(xué)家的探索永不止步。
提起中國的載人飛船，大家最熟悉的莫過于神舟飛船了。自1992年立項(xiàng)以來，神舟飛船先后將11名航天員順利送入太空并安全返回，可謂功勛卓著�？僧�(dāng)中國航天人將目光投向月球以及更遙遠(yuǎn)的深空，神舟飛船、天舟貨運(yùn)飛船這兩款航天器，已經(jīng)無法滿足他們更宏大的夢想。
眾所周知，太空上有一個由16個國家和地區(qū)組織共同建造的國際空間站。在這份長長的名單里，有發(fā)達(dá)國家也有發(fā)展中國家，卻沒有中國。一些國家處心積慮對我國實(shí)行嚴(yán)密封鎖禁運(yùn)，企圖把中國排除在世界空間站“俱樂部”之外�，F(xiàn)實(shí)倒逼中國必須堅(jiān)定走獨(dú)立發(fā)展之路。
如今，我國載人航天工程已經(jīng)全面邁入“空間站時代”。2022年前后，中國空間站“天宮”將正式完成在軌建造任務(wù)，成為長期有人照料的國家級太空實(shí)驗(yàn)室，支持開展大規(guī)模、多學(xué)科交叉的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。在空間站上，我們將部署航天醫(yī)學(xué)、空間生命和生物、材料、微重力燃燒和流體、物理、天文等領(lǐng)域的高水平實(shí)驗(yàn)設(shè)備，科學(xué)家可在空間站開展大量空間科學(xué)前沿領(lǐng)域的研究工作。
2020年5月8日，新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙成功降落在甘肅酒泉東風(fēng)回收著陸場預(yù)定區(qū)域，標(biāo)志著中國載人航天事業(yè)開啟了新的篇章。相比于神舟飛船，新飛船可以飛得更遠(yuǎn)，不僅可送航天員往返中國空間站，還能完成38萬公里外的載人登月，甚至去更遠(yuǎn)的星球探險。同時，新飛船有可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，可以降低成本，使人類更安全、更舒適、更經(jīng)濟(jì)地進(jìn)入太空，開展更遠(yuǎn)的深空探測。
周建平說：“我們的空間站有后發(fā)優(yōu)勢，無論是平臺技術(shù)還是儀器設(shè)備技術(shù)，都在全球居于領(lǐng)先水平，這將推動中國空間科學(xué)研究進(jìn)入全球先進(jìn)行列，也將促進(jìn)國際太空事業(yè)的發(fā)展。譬如，在空間站階段，我們將部署一個巡天望遠(yuǎn)鏡，這將是國際上最先進(jìn)的從事天文學(xué)及物理學(xué)研究的空間天文臺之一。我們計(jì)劃用10年時間，對半個天區(qū)以上的區(qū)域開展巡天觀測，研究暗物質(zhì)、暗能量、黑洞、宇宙起源、天體起源、生命起源等重大科學(xué)問題，加深人類對自然本質(zhì)屬性的認(rèn)識�！�
“中國空間站無疑將加快人類探索、開發(fā)、利用宇宙的步伐�！敝芙ㄆ秸f。（經(jīng)濟(jì)日報(bào)·中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者 姜天驕 通訊員 肖建軍）
