鄒維榮+韓阜業(yè)

船箭運抵文昌航天發(fā)射場

天舟一號貨運飛船于2017年2月5日從天津港啟程， 2月13日安全運抵海南文昌航天發(fā)射場，長征七號遙二火箭于3月2日從天津港啟程，3月11日安全運抵文昌航天發(fā)射場，天舟一號貨運飛船與長征七號遙二運載火箭等飛行產(chǎn)品相繼開展發(fā)射場區(qū)總裝和測試工作。

天舟一號是我國自主研制的首艘貨運飛船，采用兩艙構(gòu)型，由貨物艙和推進艙組成，總長10.6米，艙體最大直徑3.35米，太陽帆板展開后最大寬度14.9米，起飛重量約13噸，物資上行能力約6噸，推進劑補加能力約為2噸，具備獨立飛行3個月的能力，具有與天宮二號空間實驗室交會對接、實施推進劑在軌補加、開展空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗等功能。

長征七號是我國新一代中型運載火箭的基本型號，可為我國載人航天工程發(fā)射貨運飛船，也可用于發(fā)射人造衛(wèi)星等其他載荷。該型火箭采用液氧煤油發(fā)動機等新技術(shù)，近地軌道運載能力13.5噸，于2016年6月25日在文昌航天發(fā)射場成功完成首次發(fā)射飛行任務(wù)。在首飛試驗結(jié)果分析基礎(chǔ)上，長征七號遙二火箭按照發(fā)射天舟一號貨運飛船的狀態(tài)變化要求，開展了相應(yīng)優(yōu)化設(shè)計，進一步提高了相關(guān)產(chǎn)品的可靠性，滿足發(fā)射任務(wù)要求。

航天科技集團公司五院貨運飛船系統(tǒng)機械總體主任設(shè)計師、天舟一號機械總體主任設(shè)計師賈東永說，天舟一號貨運飛船的設(shè)計理念非常先進，這使得航天器設(shè)計研制效益大為提升。

——數(shù)字化。貨運飛船系統(tǒng)建立了基于全三維模型的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計模式，并已經(jīng)在空間站工程等航天器研制上獲得推廣應(yīng)用，為數(shù)字空間站建設(shè)奠定了堅實基礎(chǔ)。后續(xù)，賈東永和他的團隊還將把三維數(shù)字化研制模式推廣到所有分系統(tǒng)、所有載人型號中，推動載人航天器研制向深度數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

——型譜化。針對運輸?shù)呢浳锏牟煌愋秃托枨螅熘巯盗胸涍\飛船設(shè)計了“全密封”“半開放”“全開放”三種型譜，其中天舟一號設(shè)計為全密封型譜狀態(tài)。

在建設(shè)航天強國的征途上，天舟一號貨運飛船開啟的我國載人航天器型譜化設(shè)計的先河，讓載人航天器的設(shè)計更規(guī)范化、更具有預(yù)見性，符合載人航天器通用化、批量化、系列化發(fā)展的要求和未來趨勢。

——模塊化。按照模塊化思路，貨運飛船設(shè)計有推進艙模塊，以及全密封、半開放和全開放三種類型的貨物艙模塊。根據(jù)任務(wù)要求，不同的貨物艙模塊與推進艙模塊組合成不同型譜狀態(tài)的貨運飛船。

模塊化設(shè)計提高了貨運飛船任務(wù)適應(yīng)能力，便于任務(wù)拓展，飛船建造類似于搭“積木”。模塊間技術(shù)和產(chǎn)品實現(xiàn)共享和通用，降低了研制成本，縮短了周期，可以通過有限的飛行試驗快速提高平臺可靠性。

首艘貨運飛船多個系統(tǒng)升級

天舟一號貨運飛船是我國目前體積最大、質(zhì)量最重的航天器，它的個頭比天宮二號和“神舟”系列飛船都要大。如此龐然大物要在天地間往返自如，首先需要強大的能源系統(tǒng)。

據(jù)中國航天科技集團公司五院貨運飛船系統(tǒng)總體主任設(shè)計師于磊介紹，天舟一號貨運飛船的能源系統(tǒng)是基于貨運飛船的任務(wù)目標(biāo)和自身特性所量身打造的全新體系——100伏高壓全分散配電體系。

100伏傳統(tǒng)航天器配電多采用集中式，存在損耗大、環(huán)節(jié)多等問題，無法充分發(fā)揮高壓母線的優(yōu)勢。于磊團隊提出的100伏高壓全分散配電的技術(shù)方案，為天舟一號打通了“奇經(jīng)八脈”。

簡單來說，100伏高壓全分散配電體系就是將高壓母線直接輸送到各個負(fù)載設(shè)備，由負(fù)載設(shè)備直接進行電源變換至所需的電壓。只需“一級變換”，使能源利用率提高了8%，減少了環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)可靠性，并有效地發(fā)揮了高壓母線的優(yōu)勢。

除此之外，天舟一號還采用了鋰離子電池，相較于以往載人航天器上采用的鎘鎳或氫鎳蓄電池，鋰離子電池具備能量密度高、溫度適應(yīng)性好、自放電率低等諸多優(yōu)點，有效減小了儲能電池在供配電系統(tǒng)重量中的占比，降低了發(fā)射成本，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計和系統(tǒng)綜合論證，電源系統(tǒng)重量優(yōu)化了近19%。

與“神舟”系列飛船和天宮二號空間實驗室等航天器相比，貨運飛船不僅僅增加了載重量，各系統(tǒng)的復(fù)雜度也成倍增加，需監(jiān)控的參數(shù)類型和數(shù)量成倍增長，對儀表顯示系統(tǒng)的功能要求提高很多。

因此，以往神舟飛船儀表顯示單元“命令行操作界面”及按鍵式的人機交互方式，已經(jīng)不能滿足貨運飛船復(fù)雜頁面的切換及操作要求，迫切需要貨運飛船綜合顯示單元向“圖形化操作界面”跨進。

中國航天科技集團公司五院510所研制的貨運飛船綜合顯示單元就是其“動態(tài)體檢表”，為完成載人航天貨運任務(wù)起著至關(guān)重要的作用。

該計算機平臺是我國載人航天工程中的首次應(yīng)用。研制過程中，研制組主要確保了在復(fù)雜宇宙射線和高能粒子條件下，高速硬件系統(tǒng)正常工作的能力，進行了上百次仿真和實物實驗，解決了高速電子線路抗輻照加固這一難題。

510所研制組克服的第二個難題就是設(shè)計適應(yīng)太空環(huán)境的“顯卡” 系統(tǒng)，實現(xiàn)了大屏幕的顯控技術(shù)。航天員著艙內(nèi)航天服操作時，無法操作常見的電容式和電阻式觸摸屏，為此設(shè)計人員設(shè)計了適應(yīng)空間環(huán)境的紅外觸摸系統(tǒng)，根據(jù)紅外光線接收強弱得出屏幕觸摸坐標(biāo)，軟件的紅外觸摸技術(shù)通過復(fù)雜的算法實現(xiàn)類似鼠標(biāo)輸出的準(zhǔn)確坐標(biāo)，實現(xiàn)“圖形化操作界面”的觸摸操作，從而減輕了航天員的操作負(fù)擔(dān)，確保在空間環(huán)境中有效地進行觸摸操作。

510所研制組克服的第三個難題就是高可靠性。地面常用的操作系統(tǒng)是娛樂辦公性非實時系統(tǒng)，會出現(xiàn)時滯、死機等現(xiàn)象，不能應(yīng)用于有著高可靠性、高安全性、高實時性的航天器系統(tǒng)中。因此軟件設(shè)計人員設(shè)計了符合航天規(guī)范的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的圖形化用戶接口技術(shù)，就是為“圖形化操作界面”提供技術(shù)支撐的軟件中間件，是復(fù)雜人機界面的基礎(chǔ)，代碼量很小，采用特殊的內(nèi)存管理技術(shù)，不會出現(xiàn)死機、藍屏等現(xiàn)象，是航天器顯示系統(tǒng)實現(xiàn)“圖形化操作界面”的軟件基礎(chǔ)。

在未來建設(shè)運營空間站的過程中，貨運飛船將承擔(dān)貨物運輸?shù)闹匾氊?zé)。綜合顯示單元作為貨運飛船唯一的交互儀表，將繼續(xù)為航天員提供貨運飛船健康狀態(tài)等信息，為空間站運行、航天員安全保駕護航。

同時，中國航天科工集團公司二院25所研制的交會對接微波雷達將再次助力“天神之吻”。天舟一號上的微波雷達相比第一代功勛雷達進行了一系列優(yōu)化設(shè)計，體積、重量減少一半，功耗減小三分之一。在成功“塑身”實現(xiàn)外在美的同時，也將功能進一步提升。測量、通信功能一體化設(shè)計讓雷達與應(yīng)答機從“含情脈脈”變?yōu)椤吧钋楦姘住?。此次天舟一號貨運飛船搭載著一個重要部件——石英撓性加速計，這個部件是由中國航天科工集團公司三院33所研制，主要用于測量飛船飛行過程的線加速度，為飛船確定自身方位提供信息；此外，該產(chǎn)品還將對載荷六自由度的空間運動做精確測量，幫助平臺精準(zhǔn)消除振動。

此外，航天科工集團公司集聚技術(shù)優(yōu)勢，孵化出一系列高科技技術(shù)和產(chǎn)品，很多都應(yīng)用在了本次飛行任務(wù)中：二院23所研制的內(nèi)定標(biāo)鐵氧體微波前端實現(xiàn)了微波遙感的定標(biāo)與校準(zhǔn)工作；23所的聲表面波器件負(fù)責(zé)濾除噪聲信號，保證載波信號傳輸流暢，不失真；二院203所研制的晶體元器件被稱為電子設(shè)備的“心臟”，成為天舟一號穩(wěn)定跳動的“脈搏”，也保障了天舟一號在遙遠的太空中和地面能夠互相“看得見”“聽得清”；三院306所為天舟一號的低溫鎖柜研制生產(chǎn)了氣凝膠隔熱材料的保護外衣，再次充分發(fā)揮了該材料高超的隔熱保溫性能；河南航天研制生產(chǎn)的百余套高壓自鎖閥、電磁拖動機構(gòu)等關(guān)鍵零部件保障了空間試驗室順利在太空中進行變軌、調(diào)姿；4200余件管路連接件為飛行器打造了靈活的“關(guān)節(jié)”，確保了系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)；航天精工生產(chǎn)的各類緊固件產(chǎn)品，打造了天舟一號的“鋼筋鐵骨”。

據(jù)悉，從神舟一號到神舟十一號，中國航天科工集團公司已經(jīng)圓滿完成了所承擔(dān)的歷次保障任務(wù)，為實現(xiàn)飛船天地安全往返，航天科工打造出了天地一體化安全保障體系；在本次與天舟一號對接的天宮二號上，也有航天科工四院為航天員傾力打造的 “太空廚房”“太空醫(yī)院”和“太空空調(diào)”等多項生活保障產(chǎn)品，將為建造載人空間站、解決有較大規(guī)模的長期照料的空間應(yīng)用問題提供有力支撐。

最多發(fā)動機、最大載貨比、最新型材料

如果說“神舟”系列載人飛船是天地往返的小客車，那么“天舟”系列貨運飛船就是天地間的大卡車。眾所周知，客車與卡車之間的最大區(qū)別就是動力系統(tǒng)，而“神舟”系統(tǒng)載人飛船與天舟一號貨運飛船之間，動力系統(tǒng)也有很大的區(qū)別。

中國航天科技集團公司六院負(fù)責(zé)研制長征七號和天舟一號全系列動力。據(jù)六院院長劉志讓介紹，在此次飛行任務(wù)中，他們?yōu)樘熘垡惶栘涍\飛船提供了4種共36臺不同推力量級發(fā)動機，就數(shù)量而言，就比天宮系列目標(biāo)飛行器增加了近一倍，使得天舟一號成為我國發(fā)動機數(shù)量最多的航天器。

貨運系統(tǒng)是中國建成空間站需要突破和掌握的關(guān)鍵技術(shù)，天舟一號將使中國具備向在軌運行航天器補給物資、補加推進劑的能力。這一能力，是確保未來中國空間站在軌長期載人飛行的基本前提。

天舟一號的運載量大，要求發(fā)動機工作時間和工作次數(shù)成倍地增加，也就意味著發(fā)動機的可靠性降低。36臺發(fā)動機如何密切配合，才能使飛船“俯仰有度，動靜自如”？

中國航天科技集團公司六院801所研制團隊對發(fā)動機的技術(shù)狀態(tài)進行了適應(yīng)性改進，在不改變性能的前提下，降低了發(fā)動機工作溫度。

發(fā)動機工作涉及霧化、燃燒等復(fù)雜的物理化學(xué)過程，是一個世界性的難題，不僅需要理論分析和仿真計算，還需要大量的試驗驗證。801所研制團隊有時為了獲取一個數(shù)據(jù)，就要連續(xù)進行1個多月的試驗。

辛苦是值得的，天舟一號的軌道機動、姿態(tài)調(diào)整以及與天宮二號的交會對接、分離等，每一個精準(zhǔn)動作的表演，都閃耀著科技工作者們辛勤的汗水和璀璨的榮光。

貨運飛船就是要盡可能多地運送貨物，而在動力一定的情況下，飛船“體重”越輕，就意味著載重量越大。也就是說， 天舟一號貨運飛船在上崗前，必須要經(jīng)歷“減肥塑形”。

“減肥塑形”對于誰來說都是個萬分頭疼的事兒，中國航天科技集團公司五院529廠的研制人員迎難而上，充當(dāng)了一把“私人教練”。

經(jīng)過多次試驗驗證，“私人教練”把貨運飛船的連接框設(shè)計成鏤空形式，將非受力部分的重量去除掉。最后，每個連接框的重量都降低到原來的50%左右，而受力強度一點沒下降。

天舟一號的壁板厚度雖然只有不到3毫米，但“私人教練”通過嚴(yán)格控制加工溫度、切削速度等參數(shù)，在不影響性能的前提下，盡可能讓壁板變薄。在研制人員的努力下，最后壁板重量又減少了30千克左右。

隨著2016年天宮二號的發(fā)射成功，我國已全面進入空間實驗室和空間站任務(wù)實施階段。及時的貨物補給就成了航天員長期駐留并開展系列空間科學(xué)實驗的必要保障，而本次承擔(dān)貨運補給任務(wù)的正是天舟一號貨運飛船。天舟一號搭載了一個低溫鎖柜，被用于物資保存，其對于隔熱保溫材料的性能有著極其嚴(yán)格的指標(biāo)要求，既要絕熱，又要輕薄，這是傳統(tǒng)隔熱材料不能實現(xiàn)的。

氣凝膠是當(dāng)今世界已知的最輕的固體材料，具有超高的比表面積和極低的導(dǎo)熱系數(shù)。多年來，中國航天科工集團公司三院306所一直致力于滿足我國航天產(chǎn)品對高性能隔熱復(fù)合材料的需求，研制開發(fā)出的系列化氣凝膠材料產(chǎn)品使用溫域覆蓋-100℃至2500℃，不但解決了我國多個型號裝備的關(guān)鍵材料問題，也在建筑、電子電器、石油化工等民用領(lǐng)域獲得了推廣應(yīng)用。

在去年長征五號的發(fā)射任務(wù)中，306所研制的高性能納米氣凝膠隔熱氈產(chǎn)品為火箭燃?xì)夤苈废到y(tǒng)提供了有效的隔熱保溫手段，為成功發(fā)射提供了有力保障。而這一次，該所氣凝膠隔熱材料大顯身手的部位從長征五號的燃?xì)夤苈纷兂闪颂熘垡惶柕牡蜏劓i柜，再次充分發(fā)揮了氣凝膠材料超絕的隔熱保溫性能。

這次任務(wù)中，他們將現(xiàn)有的氣凝膠材料“真空化”，即“有氣”的凝膠變成“無氣”的凝膠，由此他們研制出了基于氣凝膠材料的“真空絕熱板”，成為天舟一號低溫鎖柜的保護外衣。

據(jù)航天科技集團五院貨運飛船總設(shè)計師、天舟一號總設(shè)計師白明生介紹，天舟一號還匯集了很多的技術(shù)創(chuàng)新成果——

此次任務(wù)將首次以天基測控體制為主實施飛行控制，避免了在地面或海上的地域限制，實現(xiàn)了對航天器在軌飛行的關(guān)鍵事件的全程跟蹤，降低了人力物力財力等成本；首次大規(guī)模實現(xiàn)核心元器件自主可控，將未來空間站建設(shè)的關(guān)鍵命脈牢牢握在手中；首次實施主動離軌受控隕落，避免自身成為太空垃圾、避開離軌過程中的不可控因素，又能為打造潔凈、安全的太空環(huán)境做出自己的貢獻……

白明生認(rèn)為，天舟一號所取得的技術(shù)突破已經(jīng)遠遠超出貨運飛船本身，對整個航天事業(yè)都起到了促進作用。

“這些開創(chuàng)性的技術(shù)必將被廣泛應(yīng)用于今后的各類航天任務(wù)中，推動我國航天技術(shù)的又一次全面升級，使我國具備更先進的太空探索能力。”國際宇航聯(lián)空間運輸委員會秘書長、中國航天科工集團二院二部研究員楊宇光預(yù)測道。

能力越強，責(zé)任越大。楊宇光認(rèn)為，天舟一號飛行任務(wù)的成功，為中國航天探索更深遠的太空提供了堅實基礎(chǔ)。他大膽設(shè)想：“只要具備一定程度的太空貨物運輸補給能力，建設(shè)月球基地甚至火星基地都將成為可能。”

組合體垂直轉(zhuǎn)運至發(fā)射塔架

天舟一號貨運飛船與長征七號遙二運載火箭等飛行產(chǎn)品是4月17日完成總裝測試等技術(shù)區(qū)各項工作。

17日7時30分，承載著長征七號遙二運載火箭與天舟一號貨運飛船組合體的活動發(fā)射平臺駛出總裝測試廠房，平穩(wěn)行駛約 2.5小時后，垂直轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)。

完成船箭組合體垂直轉(zhuǎn)運的活動發(fā)射平臺由中國航天科技集團公司一院15所設(shè)計，519廠總裝制造，長26米，寬23米，高約64.5米，整體自重達1800噸。在活動發(fā)射平臺上豎立的白色裝置是長七火箭的臍帶塔，里面承載著火箭的加注管道、供氣管道、空調(diào)管道以及電纜等。

在轉(zhuǎn)運任務(wù)中，這臺巨大的活動發(fā)射平臺由底部的4個行走裝置來驅(qū)動前行，每個行走裝置有4部電機、4個輪組。在32個輪子的帶動下，將火箭由技術(shù)區(qū)垂直轉(zhuǎn)運至發(fā)射陣地。

平臺上有6個伸出的擺桿，這些“手臂”像擁抱孩子一樣與火箭緊密連接?；顒影l(fā)射平臺可在8級大風(fēng)中安穩(wěn)前進，據(jù)長七火箭負(fù)責(zé)發(fā)射支持系統(tǒng)的副總師范虹介紹，“轉(zhuǎn)運時，若與火箭一起乘坐發(fā)射平臺，如果不是周圍的景色變化，人是不太能感覺到移動的?！?/p>

除了過程的平穩(wěn)，最后將火箭送到目標(biāo)位置也極其重要，因為這直接與火箭發(fā)射瞄準(zhǔn)精度密切相關(guān)。據(jù)一院15所的發(fā)射平臺主管設(shè)計師黎定仕介紹，長七的活動發(fā)射平臺的?？烤瓤蛇_15毫米以內(nèi)。

轉(zhuǎn)場的路程近3公里，長七火箭需要拐4個彎。這是因為在發(fā)射場內(nèi)，為保護椰林、節(jié)省占地面積，長七火箭與長征五號火箭共用一個轉(zhuǎn)運軌道，所以長七火箭要前往發(fā)射陣地就需要拐彎來調(diào)整方向。

如此碩大的火箭要在垂直狀態(tài)下完成拐彎可不是件容易的事，黎定仕介紹，相比以往的大型平臺，“彎道行走功能”是長七活動發(fā)射平臺的“獨特技藝”。為了實現(xiàn)這個功能，平臺上多了許多轉(zhuǎn)彎關(guān)節(jié)設(shè)計，因此而獲得了可以適應(yīng)彎道行走的自由度。另外，轉(zhuǎn)彎時內(nèi)外側(cè)輪組采用了差速控制，減少了彎道行走的阻力。

可是平臺沒有眼睛可以看路，是怎么知道走到哪里就要拐彎了呢？原來，在轉(zhuǎn)運軌道的兩側(cè)，科研人員早就布置了許多傳感器，發(fā)射平臺根據(jù)傳感器的提示就可以在遇到彎道時自動適應(yīng)并觸發(fā)啟動“差速控制”。

在行走裝置的上方、發(fā)射平臺的內(nèi)部有一間神秘的“駕駛室”。垂直轉(zhuǎn)運過程中，在這狹小的空間內(nèi)有多名工作人員執(zhí)行各類操作和監(jiān)測工作。

火箭的活動發(fā)射平臺是一個集機、電、液、氣一體的復(fù)雜系統(tǒng)。

發(fā)射：“一二三！”向空間站出發(fā)

4月20日，海天之間，椰林深處。

中國文昌航天發(fā)射場，距離海邊約800米的發(fā)射平臺上，高大挺拔的長征七號運載火箭托舉著中國首艘貨運飛船天舟一號，靜待出征。乳白色的箭體上，一面鮮艷的五星紅旗圖案在燈光照射下，格外醒目。

此次發(fā)射任務(wù)這是天舟一號的第一次飛行、長征七號的第二次飛行、文昌航天發(fā)射場的第三次發(fā)射任務(wù)。

這“一二三！”正標(biāo)志著從第一代運載火箭到新一代運載火箭，從神舟一號到天舟一號，中國航天正在向空間站時代大步邁進。

“5、4、3、2、1，點火！”

19時41分，文昌航天發(fā)射場01指揮員王光義下達“點火”口令。伴隨著震耳欲聾的轟鳴聲，烈焰從長征七號運載火箭底部噴射而出，托舉天舟一號貨運飛船飛向太空。

這是收官的一步——按照中國載人航天工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，天舟一號飛行任務(wù)不僅是空間實驗室飛行任務(wù)的收官之戰(zhàn)，也是突破空間對接技術(shù)階段的收官之戰(zhàn)。

這是嶄新的一步——天舟一號此次飛行，一個重要的任務(wù)是開展推進劑在軌補加技術(shù)驗證，即人們俗稱的“太空加油”。作為我國空間站技術(shù)的“最后一公里”，“太空加油”的實現(xiàn)，意味著中國人探索太空的腳步可以走得更遠。

位于發(fā)射場附近的銅鼓嶺測控站，是測控系統(tǒng)的重要一環(huán)，像一雙敏銳的眼睛，將從火箭點火的那一刻起就緊緊追隨著天舟一號。

發(fā)射任務(wù)前夕，銅鼓嶺測控站各系統(tǒng)工作人員正在緊張進行發(fā)射前最后一次全區(qū)演練。

站在銅鼓嶺測控站遠眺，椰林叢中發(fā)射場清晰可見，搭載著天舟一號貨運飛船的長征七號火箭被包裹在回轉(zhuǎn)平臺中靜待發(fā)射，獨特的地理位置讓這里成了觀測發(fā)射的絕佳地點。作為火箭發(fā)射后的第一個測控站，它監(jiān)測到的軌跡、數(shù)據(jù)對后面的持續(xù)跟蹤至關(guān)重要。“就是要做到萬無一失，因為火箭飛行只有一次，我們必須確保這一次就能把目標(biāo)測得準(zhǔn)，捕得上，把我們的數(shù)據(jù)送得出，這樣才能完成我們的任務(wù)。 ” 測控站主任張鳳祥說。

在發(fā)射當(dāng)中，任何的微小誤差都有可能導(dǎo)致任務(wù)的失敗，因此對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求極高。在執(zhí)行長征五號運載火箭首飛任務(wù)時，銅鼓嶺的技術(shù)工程師就在核對數(shù)據(jù)時及時糾正了0.2微秒的數(shù)據(jù)誤差，避免了不可挽回的后果。

文昌航天發(fā)射場銅鼓嶺測控站技術(shù)工程師張康益說：“對于雷達來說，這個0.2微秒對應(yīng)測距上就是60米的距離，我們作為首區(qū)的一個測控雷達，雷達作為安控判決的重要因素，偏出60米，會對安控判決造成非常重大的影響，有可能會造成火箭的誤炸?！?/p>

“因為發(fā)射中，后續(xù)的跟蹤數(shù)據(jù)會成為判斷發(fā)射成功與否的重要依據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有異常，安全控制系統(tǒng)的指揮員可以以此來決定是否要啟動火箭的自毀程序。”文昌航天發(fā)射場指控中心計劃處處長尚培濤表示，天舟一號發(fā)射任務(wù)是文昌航天發(fā)射場第一次應(yīng)用發(fā)射，每一個環(huán)節(jié)都要做到盡善盡美。

“火箭飛行正常！”

“跟蹤正常！”

……

發(fā)射場指揮控制大廳內(nèi)，來自各方測控點的報告聲此起彼伏。

夜空中，長征七號運載火箭劃過的航跡越來越長。

古城西安，西安衛(wèi)星測控中心的工作人員內(nèi)心激動不已，中心所屬的各參試測控站觀測目標(biāo)的弧段有限，測控最佳時機可能稍縱即逝，他們要時刻嚴(yán)密監(jiān)視著顯示器上任務(wù)狀況數(shù)據(jù)，不放過任何一個細(xì)微變化。

“三亞發(fā)現(xiàn)目標(biāo)！”

在火箭起飛40秒左右，三亞測控站靈敏的雷達準(zhǔn)確捕捉到天舟一號令人期待的身影。簡潔響亮的報告聲像火種一樣點燃了人們心中的欣喜。

“西沙跟蹤正常！”

“長江七號發(fā)現(xiàn)目標(biāo)！”

很快，來自祖國各地多個測控站的報告聲陸續(xù)傳來。源源不斷的數(shù)據(jù)從四面八方匯集起來，現(xiàn)場指揮調(diào)度的聲音此起彼伏，令人振奮。

處理各種數(shù)據(jù)的軌道計算和分析人員，不斷檢測著飛船的運行狀況，做好飛船和火箭分離的準(zhǔn)備。

北京航天飛行控制中心指控大廳的大屏幕上，飛船實際飛行的紅色曲線與事先計算好的綠色理論曲線，基本重合。最直觀地告訴人們，飛船飛行狀態(tài)一切正常。

19時54分，“太陽帆板展開！”只見天舟一號的太陽帆板緩緩張開。各項參數(shù)顯示，天舟一號已順利進入預(yù)定軌道。

隨后，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心主任、發(fā)射場區(qū)指揮部指揮長張學(xué)宇宣布：天舟一號貨運飛船發(fā)射取得圓滿成功！

發(fā)射成功固然值得喜悅，但成功入軌還只是一個起點。貨運飛船入軌后，將按預(yù)定程序與在軌運行的天宮二號先后進行自動交會對接、自主快速交會對接等3次交會對接，3次推進劑在軌補加，以及空間應(yīng)用和航天技術(shù)等領(lǐng)域的多項實（試）驗。其間，天舟一號與天宮二號組合體在軌飛行約2個月，天舟一號獨立飛行不少于3個月。完成既定任務(wù)后，天舟一號將受控離軌，隕落至預(yù)定安全海域；天宮二號留軌繼續(xù)開展拓展試驗和應(yīng)用。

北京航天飛行控制中心副總工程師、天舟一號總工程師孫軍介紹說，北京航天飛行控制中心在執(zhí)行天舟一號飛行控制任務(wù)中，將面臨推進劑在軌補加實施周期長、軌道控制頻繁、在軌試驗多等難點。針對全新的挑戰(zhàn)，北京飛控中心突破了推進劑補加地面控制、共軌飛行軌道控制等關(guān)鍵技術(shù)，已做好了充分的任務(wù)準(zhǔn)備。

交會對接：耀眼陽光下的相會

當(dāng)人們沉浸在貨運飛船發(fā)射成功的喜悅之中時，測控崗位上的航天人卻一直沒有休息。

如果把飛船發(fā)射比作航天大戲的精彩開幕的話，接下來的大量精彩表演，就要由北京航天飛行控制中心來完成了。北京航天飛行控制中心是中國載人航天工程任務(wù)的指揮調(diào)度、飛行控制、分析計算、數(shù)據(jù)處理和信息交換中心。

在4月22日天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室的首次交會對接中，他們不僅要承擔(dān)著軌道計算和控制策略計算，還要對天舟一號、天宮二號飛行軌跡的空間環(huán)境進行監(jiān)視計算，為它們保駕護航，開辟出一條安全通道。

中心的指控大廳內(nèi)，一排排測控設(shè)備整齊排列，身著藍色工作服的科技人員，全神貫注地盯著眼前數(shù)據(jù)的變化。

“天舟轉(zhuǎn)自主控制狀態(tài)！”

22日10時02分，北京航天飛行控制中心總調(diào)度劉冰一聲令下，天舟一號貨運飛船開始了向天宮二號靠攏。

天舟一號自20日順利升空以來，中心科技人員已經(jīng)對天舟一號進行了五次遠距離導(dǎo)引，從近地點抬高、到軌道面修正、再到遠地點抬高和軌道圓化，每一次控制環(huán)環(huán)相扣，精準(zhǔn)到位、分毫不差。

“此次交會對接有一個顯著特點，這就是我國新研制的光學(xué)成像敏感器首次在陽照區(qū)開展工作?！敝袊臻g技術(shù)研究院主任設(shè)計師劉宗玉介紹，這要求光學(xué)成像敏感器等設(shè)備，在非常刺眼的環(huán)境下，能夠快速找到目標(biāo)。

這就好比人們對著陽光找天上的飛鳥，這次交會對接也被形象地稱為“耀眼陽光下的牽手”，將有力檢驗我國交會對接“全天時”作戰(zhàn)能力。

指揮大廳的屏幕上，能夠看到兩個航天器各自視角的畫面在切換。從天宮二號看天舟一號，是一個背光的景 象，浩瀚無垠的太空中一個亮點閃著光暈逐漸變大、變亮，天舟一號的太陽帆板漸漸顯現(xiàn)出來。而從天舟一號看天宮二號，卻是一片神奇的逆光，一條條光芒排列成如同時空隧道一樣的景象，色彩斑斕，無比震撼。

飛控大廳直播區(qū)的人們開始逐漸興奮，各路“長槍短炮”對準(zhǔn)了大屏幕開始用“咔嚓咔嚓”打著拍子。指揮大廳的大屏幕上，數(shù)據(jù)不斷跳動出興奮的節(jié)奏，就連屏幕上星下點曲線也顯得更加優(yōu)美。各個崗位的飛控人更忙個不停，鼠標(biāo)點擊聲與鍵盤敲擊聲與各種聲響協(xié)奏出了一曲歡快的圓舞曲，令人陶醉，讓人著迷。

北京航天飛行控制中心副總工程師孫軍介紹，4月22日的第一次對接是后向?qū)?，對天地協(xié)同、密切配合提出了非常高的要求，稍有偏差，會影響后續(xù)推進劑補加等任務(wù)的實施。前期，中心在設(shè)備調(diào)試、人員訓(xùn)練等方面做了大量的準(zhǔn)備工作，對每一種異常情況都制定了應(yīng)急預(yù)案，確保任務(wù)萬無一失。

大廳里的電子屏幕上，交替顯示著天舟一號和天宮二號的運行軌跡、參數(shù)和三維動畫。

“渭南發(fā)現(xiàn)目標(biāo)！”

“渭南跟蹤正常！”

“青島發(fā)現(xiàn)目標(biāo)！”

……

各測控站傳來的測控狀態(tài)報告此起彼伏。

緊接著，天舟一號運行到距天宮二號120米的停泊點。

時間在一分一秒地過去，這個“擁抱”比人們想象的漫長和珍貴。

“天舟轉(zhuǎn)30米保持！”

總調(diào)度劉冰洪亮的聲音又把大家從如夢如幻中拉回，這是飛船交會對接過程中需要進行的最后一次停泊。

美妙的音樂和絢爛的景象，交會對接在不知不覺中過去了2個小時，在這個輝煌的殿堂中，伴隨著熟悉的調(diào)度口令，人們也仿佛穿越了中國載人航天走過的二十幾載春秋。

在這里，人們目睹了神舟飛船的11次成功發(fā)射，中國航天員14人次前往太空并安全返回；在這里，人們欣賞了神舟飛船分別與天宮一號、天宮二號進行的6次“太空之吻”；在這里，人們見證了航天員在軌駐留時間從1人1天，到3人15天，再到2人30天的跨步飛躍。

飛控大屏幕上，已經(jīng)能夠清楚貨運飛船的十字準(zhǔn)星向天宮二號的靶標(biāo)不斷對準(zhǔn)。10米，7米，5米……

數(shù)字的遞減，意味著距離的拉近，更仿佛是給這個“太空牽手”進行著倒計時。人們緊盯著大屏幕，心里在心照不宣地默數(shù)倒計時，此時此刻，不需要任何的呼喊，就足以讓每一名華夏兒女為之振聾發(fā)聵。

只見天舟一號宛若一只翩翩起舞的蝴蝶，向天宮二號緩緩靠攏。

距離越來越近。所有人都屏住了呼吸，目光緊緊鎖定大屏幕上的數(shù)據(jù)和圖像。

“對接機構(gòu)捕獲！”

隨著總調(diào)度一聲令下，經(jīng)過接觸、捕獲、緩沖、校正、拉回等技術(shù)動作，兩個航天器完成了對接，它們像一對久別重逢的朋友緊緊擁抱，連接成一個組合體，以優(yōu)美的姿態(tài)飛行在茫茫太空。

大廳里響起了期待已久的總調(diào)度口令：“天舟一號與天宮二號交會對接完成，后續(xù)工作按計劃進行！”

天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室交會對接如期順利完成。掌聲雷動，飛控大廳的科技工作者都站起來了，大廳里有幾位科技人員緊緊擁抱在一起，為天宮二號與天舟一號的“牽手”而慶賀歡呼。

這一刻，成功勝利的喜悅洋溢在每個人的臉上。為了這一刻，他們不知道付出了多少的智慧和汗水。多少個漫漫長夜夜晚加班加點，多少個周末假日放棄休息，多少次方案論證修改完善……

這一刻，所有的付出都是那么甜蜜。這一刻，光輝和榮譽屬于每一個航天人。

這一刻，中國航天事業(yè)邁入空間站時代的“號角”正在吹響。

首次在軌補加、首次快速交會對接、首次自主繞飛

在此次任務(wù)中，需要進行三項國內(nèi)首次重大試驗，分別是推進劑在軌補加試驗、快速交會對接試驗和自主繞飛試驗。

推進劑在軌補加試驗，即所謂的“太空加油”，這將為我國后續(xù)大型空間站建設(shè)奠定基礎(chǔ)?！疤占佑汀钡募夹g(shù)和關(guān)鍵設(shè)備是由中國航天科技集團公司六院801所獨立自主研制的，該技術(shù)的成功將突破國外技術(shù)封鎖，填補中國航天領(lǐng)域的空白，實現(xiàn)我國空間推進領(lǐng)域的又一次技術(shù)跨越。

國內(nèi)空間飛行器只含有單一的推進系統(tǒng)，為飛行器提供動力，貨運飛船除含有滿足常規(guī)推進功能的推進系統(tǒng)外，還具有為空間實驗室和空間站進行在軌補加推進劑的補加系統(tǒng)。

801所將推進系統(tǒng)和補加系統(tǒng)進行了一體化設(shè)計。所謂一體化設(shè)計，就是推進系統(tǒng)與補加系統(tǒng)之間連接起來，在不影響各自獨立功能的前提下，實現(xiàn)補加系統(tǒng)推進劑供應(yīng)推進系統(tǒng)發(fā)動機的工作，推進系統(tǒng)的推進劑可以用于補加，從而實現(xiàn)推進劑的最大利用。另外，在某個系統(tǒng)故障時，可以通過隔離及切換，確保推進和補加功能均可順利完成。

推進和補加系統(tǒng)一體化設(shè)計方案目前是國內(nèi)首創(chuàng)，其充分繼承了“921工程”神舟飛船和空間實驗室的成熟設(shè)計經(jīng)驗，同時根據(jù)貨運飛船的任務(wù)特點，通過801所設(shè)計團隊的集體智慧，完善并優(yōu)化了系統(tǒng)設(shè)計，經(jīng)各項試驗驗證，可滿足飛行任務(wù)各項功能需求。

有人說空間交會對接，就好比在茫茫大海中穿針引線。但此次天舟一號需要進行液體推進劑補加技術(shù)的空間交會對接，要求精度提高一倍。

“接到液體補加要求的精度指標(biāo)，我們著實苦惱了一陣。”中國航天科技集團公司八院對接機構(gòu)主任設(shè)計師邱華勇說，“因為要進行液體補加，對接精度要大幅度提升。為此，要通過導(dǎo)向板、機構(gòu)和導(dǎo)向銷套三個措施來進行校正，以此來保證精準(zhǔn)插合。”

對接機構(gòu)不僅要確保液路補加能夠高精度地對上，還要確保能夠百分百分得開?！熬秃孟皲摴P和筆帽的關(guān)系，若筆帽卡的過緊，有可能拔不下來了?！鼻袢A勇順手拿起桌上的一支鋼筆，用筆帽和筆身做著比喻。

航天科技集團公司八院對接機構(gòu)副主任設(shè)計師丁立超介紹說：“萬一出現(xiàn)狀況，對接機構(gòu)的分離推桿便開始工作。大量計算和力學(xué)試驗表明，我們的分離推桿力能夠克服故障狀態(tài)下的分離力，能夠航天器能夠正常分離。”

交會對接只是這次任務(wù)的開始。天舟一號此行的重要使命是進行推進劑在軌補加。由八院研制的補加驅(qū)動器終迎來展示風(fēng)采的舞臺。補加驅(qū)動器是在軌補加任務(wù)中的關(guān)鍵單機，是智能的管路控制單元。它在接收到系統(tǒng)指令后，控制液體管路閥門的開關(guān)，同時調(diào)節(jié)流量、流速，保證推進劑補加過程安全進行。

“與天宮二號相伴的大半年時光里，補加驅(qū)動器早已熟悉了太空中的各項工作和環(huán)境，并多次開展在軌試驗驗證，只等天宮二號與天舟一號交會對接后大展拳腳。這將是我國第一次在軌驗證和實施空間飛行器燃料加注與回收技術(shù)?！备敝魅卧O(shè)計師丁承華說道。

自承擔(dān)載人航天工程相關(guān)任務(wù)以來，八院控制所已先后承制了載人飛船、空間實驗室、貨運飛船、空間站中對接機構(gòu)推進分系統(tǒng)的控制單機，產(chǎn)品也從最初較為簡易的綁線結(jié)構(gòu)發(fā)展至多種類的層疊式結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)優(yōu)化使產(chǎn)品體積重量減小至原本的70%，為“寸土寸金”的貨運飛船留出了更多運輸有效載荷的空間。

航天科技集團公司五院載人航天總體部主任黃震介紹說，“未來，我們要建造和長期運營空間站，就需要依托貨運飛船，輸送航天員所需的生活工作物資、空間站運轉(zhuǎn)所需的推進劑等補給?！?/p>

航天科技集團一院火箭專家陳風(fēng)雨將貨運飛船肩負(fù)的任務(wù)歸納為四項：除了承擔(dān)“太空加油”和運輸貨物的重?fù)?dān)，還要負(fù)責(zé)將廢棄物帶回大氣層燒毀，并配合空間站（空間實驗室）進行組合體軌道和姿態(tài)控制，支持開展適應(yīng)貨運飛船能力的空間應(yīng)用和技術(shù)試驗。

在本次飛行任務(wù)中，還要驗證快速交會對接技術(shù)，這項技術(shù)也是空間站建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)，是由中國航天科技集團公司五院502所開發(fā)的。

快速交會對接，顧名思義，核心和難點在“快速”，從發(fā)射到具備交會對接條件的時間短，從以天來計算縮短到了僅僅幾個小時，此前從發(fā)射到交會對接，飛船需繞地球30多圈，而采用快速交會對接后僅需幾圈。

20世紀(jì)60年代至今，人類已經(jīng)進行了上百次交會對接活動。我國是繼美國、俄羅斯之后第三個獨立掌握近地軌道交會對接技術(shù)的國家。

目前，2到3天交會對接策略是地面向國際空間站運送航天員的主要方式，包括聯(lián)盟飛船、航天飛機與國際空間站及神舟飛船均采用了此方式。從2012年起，俄羅斯科學(xué)家分別采用進步號貨運飛船和聯(lián)盟號載人飛船與國際空間站成功實施了7次快速交會對接試驗，飛船從入軌到對接成功僅用時6個小時，快速交會對接也逐漸成為國際航天領(lǐng)域的“時尚”方式。

以往神舟飛船的交會對接從發(fā)射到具備交會對接條件需要大約2天時間，過程中還需要大量的人工參與，本次驗證的快速交會對接，從入軌到對接成功僅需要幾個小時，且以飛船的自主制導(dǎo)和控制為主。這基本上相當(dāng)于乘坐高鐵從北京到上海的時間，也就是說如果這個試驗成功，以后我們和航天員同時出發(fā)，我們坐高鐵從北京到上海，就在我們下火車的時候，航天員就已經(jīng)在遙遠的空間站里跟我們打招呼了。

從人的方面說，快速交會對接可以縮短航天員在飛船狹小空間中滯留的時間，減少航天員不必要的體力與精力付出，使載人太空飛行變得更加舒適、愜意；從任務(wù)角度來說，快速交會對接還可保障科研用品，特別是生物制劑等無法經(jīng)歷長期運輸?shù)呢浧繁M快送達空間站，這對某些試驗可能是至關(guān)重要甚至是決定性的；從安全的角度來說，如果空間站等航天器突遇緊急情況，快速交會對接可以快速地對故障實施搶修與緊急救援等工作?！啊焖?、可靠、舒服也是我們載人交會對接任務(wù)的目標(biāo)所在?！?02所貨運飛船副總設(shè)計師張強說。

不久的將來，我國將建成自己的空間站?？臻g站建成后重量將達到百噸級，當(dāng)有飛船造訪進行交會對接時，不可能為了迎合飛船而大幅度調(diào)整姿態(tài)，而只能是飛船說“你別動，我去找你！”——全自主繞飛就是中國航天科技集團公司五院502所專門為飛船自動尋找空間站對接口而發(fā)展的技術(shù)。天舟一號貨運飛船繞天宮二號的全自主繞飛就是為了驗證該項技術(shù)。

天舟一號貨運飛船從海南文昌航天發(fā)射中心發(fā)射升空后，首先與天宮二號進行了第一次重要的擁抱合體，通過交會對接完成了萬眾矚目的推進劑在軌補加，隨后天舟一號撤離天宮二號，伴隨著天宮二號180度轉(zhuǎn)向，通過全自主繞飛，加速趕到天宮前方，從“前”側(cè)與天宮二號進行了第二次的對接。

繞飛是一種高難度的太空工作，需要飛行器進行多次變軌和姿態(tài)機動來完成。繞飛主要應(yīng)用于空間站多個艙段組裝或是載人飛船（貨運飛船）已經(jīng)在某個對接口，需要騰空對接口時，繞飛技術(shù)需要確保航天器能從多個方向與空間站對接，是交會對接技術(shù)的進一步發(fā)展，是空間站建造和運營的關(guān)鍵技術(shù)之一。此次貨運飛船的繞飛以及在繞飛基礎(chǔ)上的交會對接可謂一次成功探索，將為空間站建設(shè)奠定積累更多的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，為未來復(fù)雜對接做準(zhǔn)備。

與神舟十號載人飛船在地面人員支持下進行的繞飛不同，此次貨運飛船繞飛過程中的制導(dǎo)、調(diào)姿及進入5000米保持點均是船上軟件自主規(guī)劃完成，即當(dāng)繞飛指令發(fā)出，飛船上制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)的計算機便開始自主規(guī)劃繞飛軌跡，自主進行變軌控制，自動進行姿態(tài)機動，不需要地面人員干預(yù)，可謂“聰明”和“自立”了很多，這種全自主不僅極大減輕了地面支持人員的工作強度，更重要的是可以實現(xiàn)測控區(qū)外的自主繞飛。

“如果把神舟十號的繞飛比作是‘領(lǐng)著小朋友學(xué)走路，那么此次貨運飛船的繞飛則是‘看著小朋友自己走路?！?02所貨運飛船副總設(shè)計師張強說。

空間繞飛，精彩但暗含巨大風(fēng)險，兩個重達十幾噸的飛行器在以每小時29萬公里的高速飛行中完成“上下繞圈”和“翻跟斗”，其最大的風(fēng)險就是碰撞，所以，要求兩者的軌跡和姿態(tài)必須精準(zhǔn)受控。除了要避免碰撞，“全自主”還需要規(guī)劃出最優(yōu)的繞飛軌跡，“自主”完成在特定位置的變軌控制，在預(yù)定的時間點到達預(yù)定的位置，以消耗盡量少的燃料。

同時，飛船還要根據(jù)目標(biāo)飛行器的狀態(tài)進行協(xié)同控制，包括相對位置、相對速度、相對姿態(tài)、相對角速度等，所有因素都必須“完美”。有人把這種繞飛比作空中芭蕾，但有哪一場芭蕾有如此精密、強大的后臺呢？超高的可靠性和安全性，高可靠的控制系統(tǒng)產(chǎn)品以及具有自主故障診斷和系統(tǒng)重構(gòu)能力的智慧軟件……這一切，都是航天科技人員拼搏奮斗的結(jié)晶。

在軌補加：“太空加油”，中國加油！

4月末的北京航天城，春暖花開，綠柳婆娑，春與夏正在悄悄地“牽手”，而航天人對此卻無暇顧及，令他們“魂牽夢繞”的是距離地面393公里的另一個“牽手”。

4月22日，我國首艘貨運飛船天舟一號與天宮二號成功“牽手”，一場被譽為“太空加油”的推進劑在軌補加試驗隨即開始。

4月23日7時26分，試驗正式開始。

幾十位科技工作者在指揮大廳里正襟危坐，檢查開關(guān)、監(jiān)控狀態(tài)、設(shè)定時序，還要時刻操控著組合體的速度和位置，任何一個環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，容不得半點馬虎。

經(jīng)過了24個小時，在軌補加系統(tǒng)終于成功建立。

從空中加油到“太空加油”，變化的不僅是名稱，高出的也不僅是離地面的高度，更是技術(shù)復(fù)雜程度。

在指揮大廳里，北京航天飛行控制中心副總工程師孫軍正在指揮著各項工作，試驗從開始到現(xiàn)在他還沒來得及睡覺，布滿血絲的雙眼一直緊緊盯著大屏幕，語速緩慢地說：“在太空實施推進劑補加，涉及氧化劑、燃燒劑兩種推進劑，對設(shè)計的安全性、可靠性提出了更嚴(yán)、更高的要求；需要考慮兩個目標(biāo)、上百個閥門、幾百米長的管路，以及幾十種關(guān)鍵設(shè)備、軟件的控制。”

這個過程并不容易。

能夠想象一張白紙上密密麻麻寫滿數(shù)字的感覺嗎？北京航天飛行控制中心汪廣洪博士說，如果把這次“太空加油”涉及的參數(shù)信息放到白紙上，四五百個參數(shù)恐怕可以寫滿好多張——這些參數(shù)信息就是“太空加油”是否正常進行的生理指標(biāo)。

“太空加油”期間，有一幅畫面從未離開飛控大廳正中央的大屏幕，那就是“推進劑補加態(tài)勢圖”。

這幅態(tài)勢圖出自該中心年輕的軟件工程師王兆巖和張楠兮之手，是基于推進劑補加原理和管路原理而設(shè)計，采用模型構(gòu)建和邏輯抽象方法，實現(xiàn)了推進劑補加過程的動態(tài)可視化展示。

透過飛控大廳的大屏幕，能夠清晰地看到，在蔚藍色的星空背景里，天舟一號和天宮二號實施推進劑補加的一條條管路、一個個閥門、一個個參數(shù)以及用不同顏色標(biāo)識的貯箱等圖形元素都清晰可見。

一天的時間，從“態(tài)勢圖”里可以看到，天舟一號的推進劑已經(jīng)有部分進入到了天宮二號的燃料貯箱里。

4月25日清晨，試驗第三天。

在軌道室里，軌道專家孔靜在忙著對組合體的軌道進行驗證。

“天舟一號任務(wù)技術(shù)狀態(tài)變化大，這給軌道計算的準(zhǔn)確性和實時性帶來了很大考驗?！笨嘴o的工作主要是給航天器定軌，在她心里，只要能快一點、準(zhǔn)一點，航天器就能安全一點，任務(wù)離成功就能近一點。

不知不覺中，試驗已經(jīng)過去四天時間，“態(tài)勢圖”也能清楚看到，天宮二號的“肚子”越來越滿了。

雖然連續(xù)四天的高強度工作，但指揮大廳中的科技人員依然精神飽滿。

“氧化劑貯箱隔離！”

“氧化劑貯箱抽氣開始！”

……

天舟一號任務(wù)總調(diào)度賀勇，每一句口令都鏗鏘有力、聲如洪鐘。

當(dāng)被問及累不累時，賀勇一下子站起來，拍著胸脯說：“我們干的就是加油的活兒，自己怎么能先沒油呢！”

100多個小時過去了，“態(tài)勢圖”里的天舟一號已經(jīng)“兩手空空”，所有人都翹首以待，這意味試驗即將完成。

4月27日17時，正在執(zhí)行的是推進劑補加試驗最后一個步驟“管路填充”，這是一項收尾工作，就是把“油管”中殘留的推進劑清除干凈，確保兩個航天器分離時不會有殘存的推進劑擴散到太空里，污染對接機構(gòu)和航天器表面。

此時，距離試驗結(jié)束還有不到1個小時。時鐘在一秒一秒地跳動，大廳里的氣氛開始變得熾熱起來，每個人的臉上都略帶著微笑，像是一股自信，更像是一種從容。

突然，一陣嘹亮的總調(diào)度口令在大廳中回蕩：“推進劑在軌補加試驗完成，后續(xù)工作按計劃進行！”

掌聲緊接著就響起來了，飛控大廳的科技工作者都站了起來，為這首次“太空加油”而慶賀歡呼。

總體主任設(shè)計師姜萍一邊笑一邊鼓掌，眼中似乎閃動出了淚花，這幾個月來她幾乎沒有陪伴過孩子，今天卻收到了孩子送來的一份神秘禮物——一張字條，上面歪歪扭扭寫著幾個字：媽媽加油！中國加油！

中國人探索太空的步伐又向前邁進了一步，這一步屬于那些奉獻青春、殫精竭慮的航天人，也屬于那些為之日夜操勞、在背后默默守候的家屬們，更屬于在神州大地上與中國航天同喜同樂同甘共苦的每一位華夏兒女。

突破和掌握推進劑在軌補加技術(shù)，填補了我國航天領(lǐng)域的空白，實現(xiàn)了空間推進領(lǐng)域的一次重大技術(shù)跨越，為我國空間站組裝建造和長期運營掃清了能源供給上的障礙，使我國成為世界上第三個獨立掌握這一關(guān)鍵技術(shù)的國家。

總指揮部：北京航天飛行控制中心多項技術(shù)突破助力天舟一號

2017年，對于北京航天飛行控制中心將是意義非凡的一年。

天舟一號和嫦娥五號任務(wù)接踵而至，這也是我國載人航天工程“第二步”和探月工程兩大任務(wù)的收官之戰(zhàn)。同時，中心還承擔(dān)著嫦娥四號、空間站工程等大型航天任務(wù)的準(zhǔn)備工作。多任務(wù)并行推進已成為常態(tài)。

任務(wù)如山，挑戰(zhàn)當(dāng)頭，時間逼人。如何盡快適應(yīng)新形勢，推動任務(wù)備戰(zhàn)邁入精干高效的快車道，成為飛控人思考最多的問題。

2016年12月，天宮二號與神舟十一號載人飛行任務(wù)完成后不久，中心大膽改革型號制度，在任務(wù)型號團隊中推行管理瘦身、軟件獨立和操控集成。他們精簡型號團隊人員，進一步減少管理層級，明確崗位職能；成立全新的軟件支持團隊，集中研發(fā)面向操控人員的軟件平臺；組建任務(wù)操控團隊，設(shè)立操控主任和操控工程師，實現(xiàn)專業(yè)化軟件操作和流程控制。

新團隊的組建徹底改變了中心以往軟件平臺“誰開發(fā)誰操控”的現(xiàn)象，實現(xiàn)了軟件開發(fā)與任務(wù)操控的分離，大大提高了軟件設(shè)計開發(fā)和任務(wù)聯(lián)調(diào)演練的效率。

注入崗位負(fù)責(zé)人陳俊剛對這次型號制度創(chuàng)新有著深刻的體會。他告訴我們，與其他航天任務(wù)相比，載人航天和深空探測工程的數(shù)據(jù)注入流程非常復(fù)雜，產(chǎn)品化實現(xiàn)非常困難。為了攻克“數(shù)據(jù)注入面向操控人員”這一難關(guān)，他們連續(xù)奮戰(zhàn)兩個多月，成功研發(fā)出注入數(shù)據(jù)生成驗證操作平臺。平臺利用友好的操作界面，大大提升了數(shù)據(jù)注入的快捷性和安全性。

對型號制度創(chuàng)新有著同樣深刻感受的還有中心軟件團隊軟件系統(tǒng)設(shè)計師郭崗?！败浖毩ⅰ弊屗麄冞@些軟件人可以將更加先進的理念、更加充足的時間、更加專注的目光聚焦在軟件設(shè)計和用戶體驗上。從目前任務(wù)效果來看，他們團隊研發(fā)的軟件系統(tǒng)表現(xiàn)出色，在天舟一號任務(wù)中實現(xiàn)了巨大作用。

談起這次型號制度創(chuàng)新，中心李劍主任作為決策者和推動者感受最深，他說：“型號制度改革是我們瞄準(zhǔn)建設(shè)世界一流飛控中心目標(biāo)創(chuàng)新發(fā)展的第一步。面對未來重大航天任務(wù)高密度發(fā)射和常態(tài)化航天器運管需求，飛控人必須打破傳統(tǒng)思維，依靠創(chuàng)新實現(xiàn)超越?！?/p>

由于此次任務(wù)發(fā)射場的改變，天舟一號入軌后，遠望七號測量船僅能跟蹤3分鐘，這對軌道計算的精度提出了更高的要求，3分鐘必須解決戰(zhàn)斗。

計算時間的縮短，意味著協(xié)同配合的難度就要增大。自待發(fā)段起，所有遙測人員便正式開始了對飛行器的監(jiān)視判斷。來自飛行器的下行數(shù)據(jù)是檢查確認(rèn)飛行器狀態(tài)的唯一依據(jù)，而所有的下行數(shù)據(jù)都會匯集到北京航天飛行控制中心的遙測人員的手中。

在天舟一號飛行的整個過程中，每半秒便會有下行數(shù)據(jù)傳至地面。雖然工作程序已經(jīng)基本實現(xiàn)了自動化，但測控人員絲毫不敢放松。因為這雙“千里眼”看到的數(shù)據(jù)就是判斷天舟一號是否按照預(yù)定指令做出正確反應(yīng)的依據(jù)。

任務(wù)準(zhǔn)備過程中，他們準(zhǔn)備了幾百個故障模式，制定了上千頁的有預(yù)案故障處置協(xié)同工作程序。通過“雙想”與推演，所有遙測崗位的人員都將預(yù)定發(fā)射過程及應(yīng)急預(yù)案熟記于心，如遇突發(fā)情況，他們必須立即為飛行器“診斷”，確保任務(wù)的順利執(zhí)行。

副總工程師孫軍 介紹，中心在天舟一號飛行任務(wù)中面臨六大難點。一難是任務(wù)狀態(tài)新，貨運飛船瞄準(zhǔn)空間站任務(wù)功能設(shè)計，新狀態(tài)新技術(shù)新設(shè)備要求很多飛控工作要從“新”開始。二難是在軌時間長，天舟一號至少在軌飛行5個多月的時間，這是目前中心執(zhí)行載人航天任務(wù)時間跨度最大的一次，對飛控系統(tǒng)穩(wěn)定性可靠性提出了更高要求。三難是交會模式復(fù)雜，交會對接軌道調(diào)整為300多公里后，增加了發(fā)射窗口計算和遠距離導(dǎo)引段的不確定性因素，對飛控系統(tǒng)的動態(tài)適應(yīng)性提出了更高要求。四難是軌道控制頻繁，任務(wù)期間中心要先后實施十幾次軌道控制，而且控制要求多樣，實施難度非常大。五難是推進劑在軌補加實施周期長、風(fēng)險高。任務(wù)中，中心將控制天舟實施我國首次“太空加油”，持續(xù)5天時間，步驟繁多，風(fēng)險很大。六難是快速交會對接控制精度要求高，首次實施快速交會對接，天地配合復(fù)雜、控制約束很多、精度要求很高。

盡管難點很多，挑戰(zhàn)巨大，但大家仍是信心滿滿。經(jīng)過半年多艱苦卓絕的努力，已經(jīng)攻克了動態(tài)交會對接模式設(shè)計、共軌飛行軌道控制等多項關(guān)鍵飛控技術(shù)，準(zhǔn)備了科學(xué)完備的飛控實施方案及應(yīng)急控制實施方案，開展了上百次正常和應(yīng)急過程聯(lián)調(diào)演練，軟硬件系統(tǒng)非常可靠。

海上支援：遠望7號海洋測量船大展身手

作為此次任務(wù)海上測控的唯一力量，遠望7號船首次單船出海，為船箭分離、初軌確定、飛船太陽帆板展開及狀態(tài)設(shè)置等提供了測控通信支持。遠望7號船作為飛船最低發(fā)射要求，其任務(wù)中起到的關(guān)鍵性作用，不言而喻。

遠望7號船船長周云山介紹，遠望7號船主要承擔(dān)著天舟一號貨運飛船入軌段和運行段的海上測控通信任務(wù)。將面臨首次在任務(wù)中同時跟蹤火箭和飛船，首次采用變航向測量和雙頻段衛(wèi)通進行雙平面高碼率數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c難點。

為此，遠望7號船針對任務(wù)準(zhǔn)備時間緊、測控難度大和技術(shù)狀態(tài)復(fù)雜等諸多挑戰(zhàn)，扎實開展技術(shù)交流對話、變航向航位訓(xùn)練、應(yīng)急預(yù)案演練、聯(lián)調(diào)演練、針對性考核和跟蹤過境目標(biāo)等一系列準(zhǔn)備工作，不斷提高指揮協(xié)同、狀態(tài)監(jiān)視和應(yīng)急處置能力。

自4月10日出航以來，遠望7號船針對出航任務(wù)準(zhǔn)備時間緊、測控難度大和技術(shù)狀態(tài)復(fù)雜等諸多挑戰(zhàn)，扎實開展技術(shù)交流對話、變航向航位訓(xùn)練、應(yīng)急預(yù)案演練、聯(lián)調(diào)演練、針對性訓(xùn)練考核和跟蹤過境目標(biāo)等一列準(zhǔn)備工作。

然而，天有不測風(fēng)云，蔚藍色的大海，充滿著詩情畫意，然而浪漫情懷之下也有波詭云譎、暗藏兇險。4月11日，出航第二天，航海氣象預(yù)報員報告：前方海域一個熱帶低壓氣旋正在生成，極有可能發(fā)展成熱帶風(fēng)暴，屆時風(fēng)力將達到8級，浪高將達到4米以上。航海人都知道，面對大海，萬噸巨輪也猶如扁舟，海上安全來不得半點僥幸。面對險情，船領(lǐng)導(dǎo)進行緊急氣象會商，最后果斷決定：重新調(diào)整航線，繞道而行躲避風(fēng)暴。經(jīng)過幾個小時的全速奔襲，終于避免了風(fēng)暴的圍追堵截，大家緊張的心終于松了口氣。

一波未平，一波又起。大洋上航行最怕“心臟”出故障。

4月12日下午，集控室主機顯示面板突然傳來主機燃油油壓報警，聽到報警聲后，輪機部門崗位人員與廠所師傅迅速趕到故障現(xiàn)場，經(jīng)過仔細(xì)現(xiàn)場勘察，最終將故障定位于泵體內(nèi)部球形軸承損壞，導(dǎo)致機械密封破損漏油，影響主機燃油進機壓力?！叭绻涣⒓催M行維修將導(dǎo)致主機安全閥起跳停車?！贝袄宪墶表椥l(wèi)東講道，一旦停車，這就意味著船舶將失去動力。在浩瀚的大洋上，船舶失去動力，后果不堪設(shè)想。

隨即，一場大洋上的緊急搶修在狹窄的機艙展開，項衛(wèi)東帶領(lǐng)崗位人員對供給泵本體進行拆解更換，經(jīng)過5個多小時的緊張維修，最終排除了故障，使設(shè)備恢復(fù)了正常運行。由于機艙平均溫度達50℃，噪音達80分貝，故障排除后，參加“搶修”人員的衣服已經(jīng)渾身濕透。

雖然任務(wù)海域是臺風(fēng)生成區(qū)，但受赤道東風(fēng)氣流影響，海況較好，2米多高的涌浪對萬噸巨輪沒有造成很大搖晃。但海上測控，船體越平穩(wěn)，測量精度越高。此時，在輪機部門的操作下，遠望7號船放下“秘密武器”——減搖鰭，船體兩側(cè)伸展出兩對“大翅膀”如同鯤鵬展翅支撐在洋面上。

“嘀鈴鈴……一級測量部署，人員按部署就位！”

4月20日19時11分，長達30秒的部署警鈴再次劃破大洋上的寧靜，遠望7號船進入30分鐘準(zhǔn)備程序，實戰(zhàn)前的最后準(zhǔn)備工作緊張有序展開，靜待飛船騰空而起。

此時，船指揮大廳里的氣氛越發(fā)緊張。大家目不轉(zhuǎn)睛地盯著大廳里三個巨大顯示屏上不斷變動著的各種數(shù)據(jù)，緊張而又期待著發(fā)射時刻的來臨。

甲板上，兩個十多米直徑長的測控天線和大口徑經(jīng)緯儀一齊“注視”著西北方地平線，那里是火箭升起的方向……

“一分鐘準(zhǔn)備！”人們的心跳開始加快，精神高度緊張?！?、4、3、2、1”“點火！”“起飛！”……

19時41分，遠望7號船指揮大廳里傳來海南文昌發(fā)射中心的指揮調(diào)度聲，中國最南端的海南文昌發(fā)射中心，長征七號運載火箭托舉著天舟一號貨運飛船騰空而起，直刺蒼穹，漸漸變成一個小小的亮點，最后隱匿在天際間。

火箭在上升，風(fēng)馳電掣般向東南方向飛來。遠望7號船是飛船入軌海上測控的唯一力量，此時，大家的心都提到了嗓子眼。最緊張的要數(shù)船伺服主操作手吳昊，他雖然有過在神舟十一號、長征五號等任務(wù)中擔(dān)任主操作手的經(jīng)歷，但面對如此重大任務(wù)，他絲毫不敢馬虎，全神貫注地端坐在主控臺前，神情嚴(yán)肅，眼睛死死盯著屏幕，等待著目標(biāo)出現(xiàn)。

6分14秒后，楊穩(wěn)競眼前的電腦屏幕上閃現(xiàn)一個亮點……“長江七號發(fā)現(xiàn)目標(biāo)！”楊穩(wěn)競及時發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，雙手穩(wěn)健地操控著碼盤和操作桿，將亮點拉入示波器中心位置牢牢鎖住。

天舟，我們牽住你了！

“長江七號雙捕完成！”

隨后，遠望7號船及時將飛船的初軌根數(shù)發(fā)送至北京航天飛行控制中心。

完成飛船入軌段跟蹤測控任務(wù)的遠望7號船，顧不上休整，又急速奔赴下一個測量點，準(zhǔn)備飛船運行段的測控和通信任務(wù)。

此時，飛船如同一只雄鷹，朝著南太平洋海域急速飛去？

遠望號在離開祖國領(lǐng)海、任務(wù)實戰(zhàn)等關(guān)鍵節(jié)點，會通過開展“向祖國再見”“請祖國檢閱”等具有遠望特色的儀式教育，鼓舞船員士氣、激發(fā)打贏動力。

對于長期漂泊在大洋上的遠望人來說，緊張的工作之余，最輕松的時刻是參加船上的運動會。每次出航船上都會組織趣味拔河、集體生日Party、乒乓球比賽、攝影展、播放電影等具有海天特色的文體活動，緩解船員緊張的工作情緒、緩解身心壓力。

遠望人是堅強的，但面對家人時卻是柔情的。4月23日，遠望7號船在返航途中組織的集體生日Party中，一份“家人問候視頻”激起了船員們濃濃的愛意，紛紛點贊。船員浦弋杰看到正處于熱戀中的女友在視頻里鼓勵自己要努力工作，為航天事業(yè)多做貢獻時，感動地流下了眼淚。

7號船黨委書記陳波說，為了祖國的航天事業(yè)，船員們長期在大洋深處默默守望，失去了太多，放棄了太多。我們現(xiàn)在能做的，只有通過觀看家屬視頻的方式讓船員和家屬們“團聚”。

作為遠望船員，他們的時間和青春都被硬生生地分割成幾份。一部分給了自己的小家，更多的是給了遠望這個大家。大洋可以見證，當(dāng)船員們在碧海藍天間完成一個個航天測控任務(wù)，護送一顆顆中國星順利升天時，也同時將自己的精神坐標(biāo)鐫刻在九天之上。

載滿勝利返航中的遠望7號船，來不及放松休整，又投入到后續(xù)任務(wù)準(zhǔn)備中。