“太空生命之舟”，中国造！（科技名家笔谈）
发布时间：2024-09-05 22:47:24 来源: sp20240905
近日，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，航天员安全顺利出舱，健康状态良好。 王晓博摄
何宇肖像画。 张武昌绘
何宇（左一）和同事在工作中。 中国航天科技集团供图
近日，神舟十七号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射并进入预定轨道，发射取得圆满成功。 新华社记者 李 刚摄
从神舟一号到神舟十一号的精彩启幕、接连突破，神舟十二号到神舟十五号的组批研制、高质量高效率完成空间站建造阶段任务，神舟十六号、神舟十七号的接力腾飞、完美对接，神舟飞船久经考验，交出了一份份优异答卷。20多年过去了，作为载人航天工程“最资深的型号”，神舟飞船恰风华正茂、活力无限。
可靠安全便捷舒适
神舟载人飞船被誉为“太空生命之舟”，是目前我国唯一型号载人天地往返航天器，也是可靠性安全性要求最高、工作标准要求最高的航天器，这充分体现在诸多方面。
从控制角度来看，神舟飞船除了有自动控制系统之外，还有稳定高效的手动控制系统，两者是“1+1=1”的关系，共同确保完成对神舟载人飞船的各项控制。从系统融合角度来看，神舟飞船是机、电、热、气、液紧耦合的航天器，可谓牵一发动全身，各系统必须完美融合。从“用户体验”即航天员在轨执行任务角度来看，神舟飞船的设计与航天员工作和生活高度匹配协调，特别是确保其发出的每一条指令都顺利得到执行。
作为航天员往返天地的交通工具，神舟飞船的舒适性至关重要。在这方面，我们神舟团队一直在努力提高，尤其是从神舟四号开始，通过改进设计等手段，使飞船人机界面日趋完善，完全能满足航天员实施各项任务的需求和搭乘舒适性要求。
值得一提的是，我们神舟团队通过优化方案，使神舟飞船与空间站核心舱实现快速交会对接，时间周期从之前的两天缩短到6.5小时；使神舟飞船在完成既定任务后能够快速返回地面着陆场，用时由1天缩短到几小时。这些都减少了航天员不必要的体力与精力付出，使太空飞行变得更加舒适。
屡创“首次”功勋卓著
神舟飞船创造了中国航天史多项纪录，见证了中国航天诸多“首次”。神舟七号完成了中国首次在轨释放小卫星；以神舟飞船为主，中国突破并掌握空间交会对接技术；“神舟”飞天，使中国突破并掌握了载人天地往返和出舱活动技术。此外，“神舟”是我国第一个利用国际通信卫星开展数据中继试验的型号；作为天链中继系统的首个用户，“神舟”助力打造中国卫星中继通讯系统；“神舟”还是中国第一个安装舱外摄像机的航天器。
在“神舟”创造的诸多“首次”中，有一个颇为引人瞩目：在中国所有载人航天型号中，神舟十号首次引入自动化测试模式。此后，自动化测试模式进一步发展，经过10年努力，到神舟十二号任务阶段时，该飞船已全面采用自动化测试、远程测试，效率大幅提高，测试进度显著加快。我们积极应用数字化技术，采取自动化测试和远程测试相结合的方式，经过多年努力，逐步打通了型号间、地域间的测试藩篱，实现了人员、数据的跨地域跨型号云共享，把“神舟”自动化测试逐步升级到利用多平台数据，实现了云测试、云飞控，把飞船批产测试能力和效率提升到新水平。
工作方法功不可没
为建造天宫空间站提供支撑，是神舟飞船的使命。在“天宫”在轨建造阶段，神舟载人飞船任务呈现出高密度、常态化、多样化等特点。以2022年为例，神舟飞船按计划执行了两船次返回、两船次发射和交会对接、三船次应急救援待命，涉及神舟十三号至神舟十六号共4艘载人飞船，同时并行开展神舟十七号、神舟十八号地面研制工作。
神舟飞船取得骄人战绩的经验可以归结为诸多方面，其中行之有效的工作法功不可没。我们神舟团队始终坚持“一次做对”“100分才是合格”的理念，并将其落实到每次任务准备、每项判读、每个试验中，率先创行了“四查”“三比”“三性”和首飞“十个最”等一系列工作法。
为有效防控风险，我们神舟团队按照“四查”的维度去检查每项工作的准备情况，即查岗位、查文件、查人员对文件掌握情况、查地面设备状态。
针对数据判读，我们神舟团队坚持“三比”，即纵向比、横向比、关联比。纵向比能通过长期比对，发现缓慢发生的数据漂移；横向比能通过比对多个参数，得到真实准确的数据；关联比能通过因果结合的比较方法，既判数据又判数据变化的原因。
同时，我们把测试覆盖分析升级为测试“三性”分析，即覆盖性、有效性、充分性。其中，覆盖性是指覆盖产品所有功能，要求试验的环境条件必须能够反映飞船在轨的真实状态，试验的强度必须做到位。
我们始终坚持首飞“十个最”标准，即思想意识最重视、岗位人员最齐备、设计验证最覆盖、现场操作最精心、接口闭合最落实、异常疑点最敏感、流程执行最严格、预案准备最充分、风险管控最全面、组织保障最到位，切实做到高标准完成各项工作，全力以赴保障任务取得圆满成功。
“一切通过总体，一切通过试验”是保证任务成功的一大法宝。通过前者，能保证工作的系统性、全面性，完成闭环；通过后者，能发现产品可能存在的缺陷。
例如，我们于2020年在天津航天城开展空间站系统五舱联试，验证各飞行器之间接口的协调性。虽然神舟八号任务就突破并掌握了空间交会对接技术，但考虑到空间站的体量、表面特性等与以前的空间实验室相比，有很大变化，我们还专门做了空间交会对接综合试验。
试验前，我们通过分析认为飞船和空间站对接过程中，在某个距离会产生无线通信的多径效应，干扰数据接收。随后，通过详细的仿真，排除了这种可能。为了充分保证准确性，我们最后还是通过空间交会对接综合试验，验证了仿真结果，证明不会产生多径现象，我们才放心。
“神舟”队伍薪火相传
1994年，我入职航天科技集团第五研究院总体部载人飞船总体室。彼时，中国载人航天正处于起步阶段，各个部门和领域都遇到很大挑战，载人飞船和载人飞船总体室更是如此。我们团队中大多是白发苍苍的老前辈和像我这样初出茅庐的大学生，要克服的难度之多、之大可想而知。
我们这一代航天人虽然很艰苦，但是无疑是非常幸运的，不仅有机会获得
参与中国载人航天事业的难得机遇，而且受到悉心培养。在那个艰苦的创业年代，相关领导和老一代航天前辈，以身作则、率先垂范，同时给我们压担子、对我们提出严要求并诲人不倦、倾囊相授。我还记得，有一次，时任神舟飞船总设计师、中国工程院院士戚发轫拿起我的笔记本，仔细翻阅后热情表扬我内容记得“挺详细、挺工整”。这让我备感温暖、备受鼓舞。
工程一线是最好的课堂，坚持高标准、严要求，在工程一线磨砺成长，是我们成长进步的共同轨迹，尤其是在工程现场目睹飞船发射时刻和返回再入时刻，是深切体会质量就是生命的绝佳课堂。当待发段0号指挥员喊出发射倒计时指令时，当返回之前飞船再入大气层烧蚀变成一个火球时，我们作为神舟飞船团队的一员，目睹当时的情形，会从内心深处真正产生对工程质量的敬畏，会深刻反思自己的工作是否百分之百做到位，我们对“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神会有更深一层理解。
神舟创新永无止境
百尺竿头，更进一步，“神舟”科技创新永远在路上。放眼未来，我们将继续通过各种手段和方式，特别是把更先进的现代信息科技成果应用于神舟飞船，促进其升级迭代。一方面，我们要继续在安全性和舒适性方面下功夫，确保航天员搭乘时不仅安全无忧，而且进一步感受到便捷、快捷和舒适，更好享受飞天旅程。另一方面，我们将继续提升和拓展神舟飞船的性能。具体而言，主要包括以下两点。
一是提升载荷上下行的能力，特别是载荷下行能力。中国空间站具有强大的在轨试验能力，进入运营阶段以后，将有更多实验装备和材料需要运送到“天宫”，也将会产生大量需要返回地面的在轨实验的样品。目前，只有神舟飞船具备携带样品返回地面的能力，其下行载荷能力直接制约着在空间站开展科学实验的成果生成。根据计划，我们在不久的将来，把神舟飞船下行能力升到现在的两倍以上，届时，中国“天宫”的实验效率将提升到新的水平。
二是拓展神舟飞船的用途。目前，神舟主要是载人天地往返航天器，然而其性能可以根据需求进一步拓展，我们非常期待有一天，“神舟”能够衍生出新型货运飞船，用于专门运送由天宫空间站到地面的实验载荷。衍生出的神舟货运飞船，可以沿用现有的厂房、地面工装、测试设备。其飞行方案届时只需在载人飞船基础上做减法即可。同时，载人飞船返回舱里的设备也可以再利用。这样既可以节约成本，又能够大大增加我国天地货物物流交换的能力和选择。
（本文作者何宇为中国空间站载人飞船系统总指挥，由宋皓薇根据作者口述整理）
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