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归来吧,天宫一号

来源:同济医学院关工委编辑录入:OY 2016/6/22 10:07:56 388

来源:《 人民日报 》( 2016年06月22日   24 版)

 

徐善奎 程 前 胡建兵 杨 欣


 摄影:秦宪安

 


“我,想家了……”
 

  2016年3月21日,静默数天的天宫一号,突然在所入驻的微博上发布了这样一条消息。

  同一天,中国载人航天办公室通过人民日报、新华社、中央电视台等正式公布:中国的天宫一号目标飞行器,在完成与三艘神舟飞船交会对接和各项试验任务后,由于已超期服役两年半,功能于近日失效,正式终止了数据服务。

  至此,已在轨运行一千六百三十天、超寿命工作近一千天的天宫一号,将逐渐慢下脚步,独自重返大气层,在回家的路上凤凰涅槃!

  犹如平湖落石,激起千层浪——

  “棒棒哒!”“你就是一座丰碑,我为你骄傲。”“迟归的游子,回来吧!”“你是国人心中最美丽的烟花。”“完美的结束代表更好的开始,加油!中国梦!”点赞瞬间刷屏。

  “筑梦九天,化身星空。功成身去,常思归来。”“作别了西天的云彩,带走了我们永远的思念。”惜别溢满网上。

  “设计寿命为啥不能像国际空间站那样长一些呢?”“多么期待天宫也像神舟那样来去自由。”“真希望天宫是我们永远的太空之家。”期盼不绝于耳。

  天宫一号的铿锵脚步,留下了道不尽的华彩乐章。

  不在“计划”里的发射

  公元2011年9月29日19时,漠北酒泉,黑水河畔,云淡风轻,中国载人航天的通天塔又一次高高耸立。

  金秋落日,褪去了他的炽热和光芒,红彤彤的脸迟迟不肯落入地平线下,余晖中的通天塔金光闪闪。

  “两小时准备!”北京航天飞行控制中心调度的清脆口令在首区指挥大厅响起。

  发射程序进入临射倒计时。

  中国载人航天工程第二任总设计师周建平轻嘘了一口气,缓缓地从指挥席上站起身来,走到指挥楼的露天平台,静静遥望不远处亮丽的通天塔。

  “大漠孤烟直,长河落日圆。”同是边陲大漠,同是秋天傍晚,此情此景,周建平仿佛穿越到盛唐,与身负王命出使塞北的王维神交起来。

  其实,按照我国载人航天工程“三步走”战略部署里原计划的第二步安排,今天的发射不应在实施之列。

  2003年10月16日,杨利伟驾乘“神五”圆满完成首次载人航天飞行,中国载人航天工程第一阶段任务圆满收官。

  第二阶段最核心的任务是空间交会对接。中国航天人最早制定的方案是将神舟飞船的轨道舱改造后留轨飞行,作为目标飞行器与后续神舟“兄弟”进行无人空间交会对接、有人空间交会对接。

  这个方案已比航天大国早期交会对接的试验方法向前迈进了一大步,并且技术风险较小,比较稳妥。

  2008年9月,“神七”乘组圆满完成太空行走任务后,七战七捷的工程实践,使中国载人航天的工程能力和技术储备站到了新的起点。

  下一步的交会对接,是沿袭十多年前制定的方案一步一动,还是按照新的技术水平更大步跨越发展?中国航天人又一次面临着重大抉择。

  一步一动,可能错过创新超越的重大机遇。调整方案,则既需要巨大的勇气担当,又需要创新的底气实力。

  中国航天人经过科学的技术分析和深入的风险评估,认为我们完全具备了进一步跨越发展的条件,建议中央调整原来的计划安排,直接发射八吨级的目标飞行器,兼做空间实验室,一并实现自动交会对接、手动交会对接、中长期太空驻留的第二步目标。

  这一天,中国航天期待再次创造中国奇迹。

  夕阳渐渐隐没,灯火渐渐通明,通天塔双臂在夜幕下缓缓张开……

  “十、九、八、七、六、五、四、三、二、一!”

  “点火!”

  “起飞!”

  21点16分,大地震动,烈焰升腾,托举着天宫一号的神箭缓缓起飞,逐渐加速,尾迹划过空中仿佛一条舞动的玉带,渐渐消失在茫茫苍穹。

  一百五十五秒,“助推器分离!”

  一百五十八秒,“一二级分离!”

  二百一十三秒,“抛整流罩!”

  五百八十二秒,“器箭分离!”

  在首区指挥大厅指挥席就座的发射场系统总指挥崔吉俊、总设计师陆晋荣,火箭系统总指挥刘宇、总设计师荆木春,腾的站起身来,额手相庆,紧紧拥抱!

  这是一次迟来的发射。

  天宫一号原计划8月底发射。但8月18日,酒泉卫星发射中心用长征二号丙火箭发射“实践十一号04星”失利。该火箭与发射天宫一号的火箭为同一系列。出于安全考虑,任务总指挥部决定先彻查故障原因,暂停火箭测试工作,相应推迟天宫一号发射计划。

  但如不能在9月底前发射升空,天宫一号将错失交会对接飞行的最佳“窗口”,整个计划将面临全面调整。

  9月10日,长征二号丙火箭故障归零后,发射场区测试工作重新启动。此时,距离9月底仅剩不到二十天。

  首次新增挠性惯性测量组合、首次使用迭代制导技术、首次采用冯·卡门曲线整流罩……面对这些全新的技术和设备,七千余名参研参试人员,夜以继日,“双想双查”。八次火箭总检查,二百三十四种故障预案处置演练,不到二十天,全部一次性顺利通过。

  近乎完美的发射,又一个中国效率!

  21时36分,“天宫一号准确入轨!”

  振奋人心的喜讯,从北京航天飞行控制中心传来。

  “遨游在太空的感觉真棒,我在这里等着‘神八’的到来!谢谢大家的关注,我会不定期地发回我在太空的所见所闻。”当晚,入驻太空的天宫一号,在腾讯上给地球家人发来了第一条报平安的“太空微博”。

  天宫一号总指挥尚志一字一句反复品味着这短短的四十五个字,一股暖流顿时涌遍全身。

  天宫一号的控制系统、能源系统、动力系统,从里到外,从大件到细节,使用了超过百分之八十的新设备新技术,远远高于新研航天飞行器采用量不超过百分之三十的惯例。他是一个全新的飞行器,首发必须成功,还要稳定运行两年,否则后面的交会对接试验都谈不上。因此,他的每一个表情、每一个状态,都将时时牵动着天宫一号系统专家们的心。

  夜深了。

  当各系统老总们满怀喜悦地走出控制大厅时,星光下那片大漠,那岸胡杨,那些红柳,衬托着远处高高的发射塔架,顿时成了大家眼中最美的风景。秋天的夜晚是那么沉静,大道旁,小路边,红柳、胡杨在轻风的吹拂下,发出沙沙的声响,好像是在分享着成功的喜悦。

  连大漠上的每一颗沙砾,似乎都在幸福地吟唱。

  史上最牛的“吻戏”

  天宫一号升空三十二天之后,2011年11月1日清晨5时58分,大漠秋霜,疾风劲草。神舟八号挥别漠北戈壁的金色胡杨,踏上了与天宫一号相约相会的浪漫之旅。

  按照计划,神舟八号升空两天后,于11月3日1时36分,与天宫一号交会对接。

  10月30日,在太空焦急等待的天宫一号降轨调相,准时来到距地面三百四十三公里的交会对接轨道,面向神舟八号到来的方向,远远眺望。

  11月2日23时08分,经过五次变轨,心情急迫的神舟八号,也准时到达距天宫一号后下方五十二公里处。

  繁星点点,月如弯弓,深夜的北京航天城,静谧而神秘。飞行控制中心指控大厅却灯火通明,各系统的指挥和技术岗位人满阵列,显示大屏的数据瞬息万变,气氛紧张,忙碌有序。自喻是在太空“牵风筝”的测控通信系统专家们,目光须臾不敢离开眼前的屏幕。

  天宫一号和神舟八号的相约拥吻,穿越万里,风险重重。

  两个七八吨重的航天器,从相距上万公里的不同轨道,以每秒七千八百米的速度匆匆赶往约会,途中还要随时机动规避空间碎片的“羡慕嫉妒恨”。引路的难度何其大!

  两个心情急迫的大个子拥吻之前,相对速度不能超过每秒零点二米,横向偏差不能超过十八厘米。控制的精度何其高!

  为了这“旷世之吻”,测控通信系统进行了大量的更新改造:

  加快建设完善天基测控系统,拓展陆基测控站点到五大洲,增加海基测控远望船队新成员,各个测控节点全部进行升级换代。

  点对点的传输方式变更为扁平化信息传输网络。

  ……

  11月3日零时许,飞行控制中心的巨幅显示屏上,传来天宫一号前端摄像机摄录的清晰画面:漆黑的太空冒出了一个亮点。

  “神八!”指挥席上,飞行控制中心主任陈宏敏率先准确判断。

  一公里、四百米、一百米,亮点逐渐变大,“神八哥”追赶的脚步越来越近,身影越来越清晰。

  三十米,神舟八号的摄像头,清晰地展示出天宫一号“张开的红唇”。

  我们的“牛郎”“织女”,穿越迢迢天路,米秒不差地来到了“鹊桥”。

  1时02分,神舟八号的对接机构缓缓推出,向天宫一号张开了双臂。

  1时28分,神舟八号对接环触到天宫一号。测控通信系统总设计师钱卫平终于把视线从面前的屏幕上收了回来,身体后仰,舒展双臂,长出了一口气。

  而与钱卫平指挥席位相隔不远的天宫一号总设计师杨宏和神舟八号总设计师张柏楠,此刻一改往日洒脱,神情变得格外冷峻。

  他们戏称他们的团队将合作导演史上最牛的“吻戏”。但今天这一“吻”,如果“咬不住”不能连接,“咬不紧”不能密封,都将是灾难性的。

  要验证和突破交会对接技术,一般要发射多次、多个航天器进行试验。用一个目标飞行器与多个航天器交会对接,并开展自动与手动交会对接等多项综合集成试验,航天大国也尚无先例。

  让天宫一号与三个航天器接续完成多次自动、手动交会对接,除了要突破对接技术本身外,还要同时解决对接机构的长寿命、高可靠、自诊断技术。同时,还要验证空间实验室技术和航天员中长期驻留技术,为建造空间站铺路。

  交会对接技术是发展载人航天必须攻克掌握的三项基础技术之一,是航天大国秘而不宣的核心技术,只能自主创新,自我突破。天宫一号兼做空间实验室,同时还需要自主突破和掌握空间实验室技术。

  为了这个突破,中国航天人从上世纪九十年代就开始预研,多少个不眠之夜,多少次推倒重来……

  多少人青丝染白雪,从少年到白头,心血和汗水浇灌的创新之花即将绽放,期待和紧张都写在他们的脸上。

  “对接环拉回正常!”

  “对接机构捕获!”

  1时35分58秒,飞控大屏显示,十二把对接锁准确启动,上千个齿轮和轴承同步工作,天宫一号与神舟八号紧紧相牵,成功对接。

  杨宏、张柏楠情不自禁地从座位上跳了起来,紧接着载人航天工程总指挥、副总指挥,总设计师、副总设计师,办公室主任、副主任,各系统的总指挥、总设计师们纷纷起身,握手、鼓掌、击掌、拥抱,现场一片欢庆。

  这一刻,时光定格,星月生辉!

  这一刻,荣光照耀天宇,大地为之欣然!

  这一刻,太空中,“宫舟”相拥,双双张开的太阳能帆板,如梁祝化蝶,翩翩起舞。

  这一刻,黑水河畔,秋风吹起胡杨叶,如金色蝴蝶群飞纷舞,妆亮大漠戈壁……

  喜庆的太空“全家福”

  2012年6月15日,神舟九号航天员乘组正式确定。

  指令长景海鹏,首批十四名航天员之一,神舟六号乘组梯队成员,圆满完成神舟七号任务,再次出征,将成为中国首位两次成功执行载人航天飞行任务的英雄航天员。

  航天员刘旺,首批十四名航天员中最年轻的成员,大家公认的“脑子最灵光的一位”,将操纵神九飞船完成我国首次手动交会对接。十四年的专业磨砺和一千五百多次的手动交会对接地面模拟训练,即将“化蛹成蝶”。

  女航天员刘洋,我国第二批航天员、首批两名女航天员之一,填补了我国航天员队伍的女性缺位,仅用两年多时间就完成原计划需要三至五年的专业训练,即将成为我国首位飞天的真正“织女”“嫦娥”。

  他们将成为进驻中国“太空之家”的首批成员。

  16日18时37分,漠北夏日,天高云阔,神舟飞船第九次踏上了飞天征程。

  18日14时,天宫一号与神舟九号精确自动对接。

  17时04分,景海鹏像鱼儿一样,轻盈地“飘”到了天宫一号实验舱舱门前,顺利打开舱门平衡阀。他小心地从工具箱中取出“钥匙”,缓缓扭动,天宫一号舱门露出一条缝隙。透过缝隙,鲜艳的五星红旗格外醒目、格外亲切。

  17时06分,天宫一号舱门从下向上完全开启,对接通道完全敞开。景海鹏穿过通道,率先进入天宫一号,米黄色的地板、乳白色的墙壁尽收眼底。他将自己的足迹轻轻地印在“太空家园”的“地面”上,第一时间激动地向地面报告:“感觉良好!”

  二十分钟以后,景海鹏接住鱼贯而入的刘旺、刘洋,三人排成行,面向摄像机镜头,露出自豪笑脸,向祖国传回第一张最喜庆的太空全家福。

  霎时,北京航天飞行控制中心大厅掌声雷动。

  欢呼声中,中国航天员科研训练中心主任兼航天员系统总指挥陈善广和专家们率先沉静下来。他们知道,自己的考验此刻才真正开始。

  此前的载人航天飞行,“神五”是一人一天,只在返回舱工作生活;“神六”是两人五天在轨工作生活;“神七”是三人三天在轨工作生活。而内部空间只有十五立方米的天宫一号,仅“神九”任务就要保障三人工作生活整整十天,且还有一名女性。

  这是新的巨大考验和挑战。

  环控生保技术团队,不仅要确保舱内生活环境,还要突破失重条件下的动态水气分离、电解制氧、冷凝水收集储存等一系列再生式环境控制和生命保障核心技术,为未来中长期载人航天飞行做好技术准备。

  时间一点一滴过去,飞控数据显示的组合体内温度始终控制在二十二摄氏度左右,湿度在百分之五十至百分之七十之间,噪声小于六十分贝,空气环境洁净标准远远高于地面大气质量标准。

  “太空家园”里,首次在轨开展航天员心功能检测,首次在轨应用骨骼肌萎缩防治系统,首次在轨进行微生物检测,首次开展失重条件下扑热息痛药代动力学研究……工作有条不紊。景海鹏的自行车骑行,刘旺的口琴演奏,刘洋的太空太极拳……真是一个“太空家园”。

  看着航天员始终快乐的工作生活状态,团队的每个人都一天天轻松起来。

  24日,进驻天宫一号第七天的“神九”乘组暂别天宫一号,重回返回舱。然后由刘旺控制飞船,再次“瞄准”天宫一号,实施一次特殊的“太空打靶”:手动交会对接!

  手动交会对接是自动交会对接异常后的应急手段,是载人航天安全发展的必需备份。只有掌握了手动交会对接技术,才能全面实施空间站建设。

  手动交会对接时,航天员需要同时操纵两个手柄,对飞船进行六个自由度的动态、实时、精确控制。成功的关键,除了手动对接机构的精密性和可靠性外,还取决于航天员稳定的心理素质和精准的操控技术。

  按照工程设计要求,两个航天器对接的角度偏差不能超过四度。但训练中,刘旺把控制精度提高到不超过零点二度。按照正常操作程序,操作手应按照显示屏上的对接图像和参数进行操作,但在训练时,刘旺自我加压,已做到了在仪表没有数据显示的情况下,仅靠对接图像,也能实现精准对接。

  6月24日12时38分,神舟九号在刘旺的操控下,一百二十米、五十米、十米,渐渐向天宫一号靠拢。

  12时55分,浩瀚太空中,“神九”乘组打出了一个完美的“十环”。

  好一个中国精度!

  天地之间的“大讲堂”

  “天何所沓?十二焉分?日月安属?列星安陈?……”战国时期,伟大的爱国主义诗人屈原,就发出了不朽《天问》。

  两千三百年后的端午前夕,共和国的主席亲临东风航天城,亲送“神十”乘组聂海胜、张晓光、王亚平从问天阁出发,巡视九天,作答《天问》。

  2013年6月11日17时38分,烈焰雷鸣、地动山摇,长征二号F运载火箭再次冲天而起,将“神十”送入茫茫太空。

  神州神舟竞渡,艾香粽香传情。

  三名航天员在太空向华夏儿女送上端午节的真挚问候:“我们神舟十号航天员,向全国人民、全球华人致以节日祝福,祝大家端午节快乐!”

  6月20日上午10时,三百公里高空巡游的最高讲台,六千多万学生互动的最大课堂,把天宫一号和华夏大地紧密相连。

  10时11分,执掌教鞭的“美女教师”王亚平闪亮登场,幽默地请自愿当助教的指令长,也是二次出征太空的将军航天员聂海胜做“悬空打坐”。

  七十四千克重的聂海胜,身轻如燕,盘起双腿,立即悬浮在王亚平面前。王亚平俏皮地伸出一根手指,运用“大力神功”轻轻一点,聂海胜便飞了出去。

  刹那间,天地之间掌声雷动,学生们笑成一团。

  此刻,坐在北京空间信息中继传输技术研究中心指挥大厅的该中心主任黄惠明、总工程师孙宝升和满座的技术人员,却无心看这精彩的课程演示,个个神情严肃。

  “太空讲堂”每持续一秒,天宫一号就在太空移动了七千八百米。王亚平的一颦一笑、一举一动,都可能横跨了好几十公里。要保证四十五分钟空中课堂不间断天地传输、每一帧画面清晰稳定,对中国航天测控网是一次全新的挑战。

  五年前,“神七”航天员翟志刚太空行走,限于陆基、海基测控网弧段覆盖能力,只能在特定的测控区域和规定的时限内实施。而今天,神舟十号要在“神舟”兄弟中第一个享受全弧段、高品质测控通信服务。

  这一任务,光荣地落在了“天链”卫星兄弟们的肩上。2012年7月,“天链一号03星”发射成功,“天链”兄弟组成的天基测控网正式组网完毕。今天就是对他们兄弟并肩作战能力的全面检验。

  天宫一号内,王亚平执教的课堂上,神奇单摆、高速陀螺、魔幻水球等失重条件下的物理现象实验,通过张晓光手持的摄像机拍摄传输,一个比一个精彩神奇,一个比一个引人入胜,学生们看得如痴如醉,几乎忘了老师人在太空、课堂远在三百公里高空、讲台移动了两万多公里。

  “飞天梦永不失重,科学梦张力无限!”

  两千三百年前的《天问》,牵衍出中华民族多少美丽动人的飞天神话,多少激情探索的飞天壮举。

  1970年4月24日,太空中的一曲“东方红”,点燃了多少中华儿女征战寰宇的豪迈斗志,支撑了今天的中国太空梦圆。

  在举国上下共筑中华民族伟大复兴中国梦的今天,这堂生动“太空课”播下的科学种子,对中华儿女走向深空、探索未知产生的历史影响,注定会是一座丰碑。

  “神十”乘组圆满完成了所有科研试验任务,就要告别天宫一号了。6月25日,王亚平以女性特有的细腻,逐一整理好天宫一号里的设备器材,又细致打理了当初刘洋精心编织的火红中国结。

  6月26日清晨5时,“神十”乘组面向天宫一号里的国旗敬了一个庄严的军礼,恋恋不舍地回到“神十”返回舱,踏上了回家的路。

  送别神舟十号,天宫一号开始了他的太空“退休”生涯。

  一年九个月太空飞行的丰富实践,数十项空间科学实验的反复历练,携带有效载荷的良好状态,他不甘寂寞,主动请战,老骥伏枥,壮心不已。

  空间应用系统总指挥高铭、总设计师赵光恒等专家,对天宫一号进行全方位审检评估后,爽快地签订了多项“返聘合同”。

  天宫一号搭载的高光谱成像仪继续在遥远的太空深情地守望着祖国大地,并不时传回高质量图像数据。相关数据应用到矿产和油气资源调查、海洋应用、林业应用、土地利用检测、城市环境监测等领域,产生了一大批有价值的应用研究成果。

  同时,高光谱成像仪还参加了澳大利亚火灾、浙江余姚水灾以及云南鲁甸地震等应急监测,为相关部门应急救灾和灾后评估提供了数据支撑。在驰援澳大利亚森林火灾扑救的工作中,进行为期一周的灾情监测,凭借其“火眼金睛”准确判断火灾区域范围一次;确认重大隐患点两个的优异表现,获得了澳方的称赞。

  此外,空间应用系统在天宫一号上部署的空间环境和空间物理探测“哨兵”,时时监测着航天器舱外各个方向电子、质子等粒子的强度和能谱,监测着轨道大气密度、成分、微质量及其时空分布变化,始终尽心尽力地守护着天宫一号的安全。

  公元2016年3月16日凌晨5时左右,天宫一号默默中止了与亲人的联系,将静静踏上归途,找到凤凰涅槃的归宿。

  回家路上,他将看到弟弟妹妹们携着祖国亲人敬献的鲜花和问候,与自己擦肩而过,飞得更高更远……  

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