中央紀(jì)委國家監(jiān)委網(wǎng)站 柴雅欣
前方是浩瀚星辰，身后是浩渺大洋。
10月31日15時(shí)37分，轟鳴聲響徹南海之濱，橘紅的尾焰在發(fā)射塔架上空噴薄、升騰！在長征五號B遙四運(yùn)載火箭的托舉下，空間站夢天實(shí)驗(yàn)艙成功升空入軌，打響了中國空間站建造收官之戰(zhàn)。
夢天實(shí)驗(yàn)艙是中國空間站第三個(gè)艙段，也是第二個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙。待與空間站組合體交會對接并實(shí)施轉(zhuǎn)位后，中國空間站“T”字基本構(gòu)型將組裝完成，迎來“太空家園”三艙合一的歷史時(shí)刻。
“從天和到問天再到夢天，每次任務(wù)都有新特點(diǎn)，對發(fā)射的要求越來越高，難度也越來越大”
火箭起飛產(chǎn)生的強(qiáng)大推力，即使在約3公里外的測控大廳也感受得到。
約8分鐘后，夢天實(shí)驗(yàn)艙與火箭成功分離并準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道。“此次發(fā)射取得圓滿成功！”指揮控制大廳里，爆發(fā)出如雷掌聲和歡呼聲，工作人員紛紛起身，互相擁抱祝賀。此時(shí)，文昌航天發(fā)射場01指揮員廖國瑞才稍稍舒展了緊繃的脊背。
對廖國瑞來說，這一刻意義非凡：天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙、夢天實(shí)驗(yàn)艙——在空間站建造任務(wù)的三個(gè)艙段發(fā)射任務(wù)中，他都擔(dān)任了01指揮員，每次都不辱使命準(zhǔn)確調(diào)動(dòng)20多個(gè)分系統(tǒng)、發(fā)出近1000條指令。
“從天和到問天再到夢天，每次任務(wù)都有新特點(diǎn)，對發(fā)射的要求越來越高，難度也越來越大。”廖國瑞說。
夢天實(shí)驗(yàn)艙由工作艙、貨物氣閘艙、載荷艙、資源艙四個(gè)艙段組成，艙體全長17.88米，直徑4.2米，發(fā)射質(zhì)量約23噸，跟北京地鐵13號線列車的一節(jié)車廂差不多，是我國迄今為止重量最大的載荷。
對運(yùn)載火箭來說，難在“大塊頭”。“我國空間站的三個(gè)艙段重量均超過22噸，長五B火箭是發(fā)射空間站艙段的最佳選擇。”長五火箭副總設(shè)計(jì)師黃兵告訴記者，長五B火箭是我國目前近地軌道運(yùn)載能力最大的新一代運(yùn)載火箭，近地軌道運(yùn)載能力達(dá)到25噸級。
據(jù)黃兵介紹，為滿足空間站大艙段發(fā)射任務(wù)要求，長五B火箭突破了20.5米國內(nèi)最大整流罩分離、4.1米大直徑艙箭連接分離、大推力直接入軌偏差精確控制等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，并將發(fā)射窗口由“零窗口”拓展為±2.5分鐘的“窄窗口”。
而對飛控團(tuán)隊(duì)來說，夢天任務(wù)的難度體現(xiàn)在對發(fā)射、對接、轉(zhuǎn)位等關(guān)鍵動(dòng)作的精確控制和天地配合。
“夢天實(shí)驗(yàn)艙交會對接前，空間站組合體處于‘L’構(gòu)型，這意味著變軌能力比較有限。而且夢天實(shí)驗(yàn)艙有特有的貨物氣閘艙，貨物和載荷進(jìn)出艙的操作流程也非常復(fù)雜，需要天地密切協(xié)同配合。”北京航天飛行控制中心夢天實(shí)驗(yàn)艙任務(wù)副總師馬傳令告訴記者，為保證交會對接快速、精準(zhǔn)、安全，飛控團(tuán)隊(duì)扎實(shí)開展了各項(xiàng)方案預(yù)案設(shè)計(jì)和軌道復(fù)核工作，多次對空間站組合體進(jìn)行調(diào)向控制，確保其按時(shí)到達(dá)條件十分苛刻的預(yù)定位置。此外，還準(zhǔn)備了1400多個(gè)故障預(yù)案并進(jìn)行了重點(diǎn)推演。
夢天實(shí)驗(yàn)艙主要面向微重力科學(xué)研究，配備8個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，支持開展艙外試驗(yàn)
同為中國空間站的實(shí)驗(yàn)艙段，夢天艙和問天艙長得很像，但分工各有側(cè)重。
“問天實(shí)驗(yàn)艙以生命科學(xué)和生物技術(shù)研究為主，夢天實(shí)驗(yàn)艙則主要面向微重力科學(xué)研究。”據(jù)中科院空間應(yīng)用中心研究員、載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總師劉國寧介紹，夢天實(shí)驗(yàn)艙配備了超冷原子物理實(shí)驗(yàn)柜、高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)柜、高溫材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、兩相系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)柜、流體物理實(shí)驗(yàn)柜、燃燒科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、在線維修裝調(diào)實(shí)驗(yàn)柜等7個(gè)方面的8個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜，支持開展重力掩蓋下的多相流與相變傳熱、基礎(chǔ)燃燒過程、材料凝固機(jī)理等物質(zhì)本質(zhì)規(guī)律研究以及超冷原子物理等前沿實(shí)驗(yàn)研究。
利用空間站的微重力環(huán)境等優(yōu)勢，研制高性能的原子鐘以及高精度時(shí)頻系統(tǒng)，是時(shí)間頻率研究的制高點(diǎn)。
高精度時(shí)頻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過艙內(nèi)不同特性原子鐘組合，將建成世界上在軌運(yùn)行的精度最高的空間時(shí)間頻率系統(tǒng)，為相關(guān)基礎(chǔ)物理研究、工程應(yīng)用、我國標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和國際原子時(shí)精度的提高做出重要貢獻(xiàn)。
空間站超冷原子物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（簡稱超冷柜），是夢天實(shí)驗(yàn)艙主要科學(xué)載荷之一，也是中國首個(gè)微重力超冷原子物理實(shí)驗(yàn)平臺。
中科院上海光機(jī)所副研究員、超冷原子物理實(shí)驗(yàn)柜科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師汪斌表示，利用近地軌道優(yōu)越的永久微重力條件和新型兩級蒸發(fā)冷卻等新方法，超冷柜有望制備地面無法實(shí)現(xiàn)的距離絕對零度以上千億分之一度范圍內(nèi)的超低溫量子氣體，觀測到宏觀量子現(xiàn)象，進(jìn)入量子力學(xué)的奇異世界，有望獲得重大基礎(chǔ)科學(xué)突破。
“在線維修裝調(diào)操作柜是空間站里非常特殊的一個(gè)柜子，可以把它看作‘太空維修工廠’‘裝配車間’，也可以看作一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。”中科院空間應(yīng)用中心、在線維修裝調(diào)操作柜主任設(shè)計(jì)師張璐說，柜子最核心的部分是上面一個(gè)非常大的多功能操作箱，有效操作體積大于360升，可以通過前面透明面板上的兩個(gè)操作孔，利用手套從外部對箱體內(nèi)的載荷進(jìn)行操作，也可以打開透明面板直接操作。箱內(nèi)配備有一套7自由度的靈巧機(jī)械手，可以實(shí)現(xiàn)多種類的精密操作，操作精度可達(dá)0.1毫米。
……
艙內(nèi)“黑科技”，艙外“超能力”。“夢天艙堪稱空間實(shí)驗(yàn)的‘夢工場’。”中國航天科技集團(tuán)八院空間站系統(tǒng)副總師柏合民接受記者采訪時(shí)提到，夢天艙支持開展艙外試驗(yàn)，艙外配置了37個(gè)載荷安裝工位，可為各類科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷提供機(jī)、電、信息方面的能力支持，確保它們在太空環(huán)境下開展各類實(shí)驗(yàn)。
載荷自動(dòng)進(jìn)出艙、小衛(wèi)星在軌釋放等創(chuàng)新技術(shù)首次亮相，夢天實(shí)驗(yàn)艙是從無到有的“中國智造”
載荷自動(dòng)進(jìn)出艙技術(shù)、小衛(wèi)星在軌釋放技術(shù)、北斗短報(bào)文通信子系統(tǒng)……一系列創(chuàng)新技能隨夢天實(shí)驗(yàn)艙首次亮相，“天宮”再次標(biāo)注下中國科技自立自強(qiáng)的嶄新高度。
與問天實(shí)驗(yàn)艙一樣，夢天實(shí)驗(yàn)艙也擁有氣閘艙。但不同的是，后者不由航天員出艙使用，而是作為專供貨物進(jìn)出艙的通道。
中國航天科技集團(tuán)八院空間站夢天實(shí)驗(yàn)艙總體副主任設(shè)計(jì)師孟瑤用一個(gè)生動(dòng)的比喻解釋兩者異同：“如果把問天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙比作‘國際機(jī)場’，那么夢天實(shí)驗(yàn)艙的貨物氣閘艙就好比我們的貨運(yùn)‘洋山港’。”
據(jù)孟瑤介紹，夢天實(shí)驗(yàn)艙配置有載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，運(yùn)送能力可以達(dá)到400公斤，單次運(yùn)送貨物的包絡(luò)可以到達(dá)1.15米×1.2米×0.9米。貨物進(jìn)出艙功能主要通過航天員發(fā)送指令完成，實(shí)現(xiàn)了“指尖上的物流”。
夢天實(shí)驗(yàn)艙還有一項(xiàng)獨(dú)家本領(lǐng)——在軌釋放微小衛(wèi)星。“它能滿足百公斤級微小飛行器或者多個(gè)規(guī)格立方星的在軌釋放需求，解決微衛(wèi)星和立方星低成本進(jìn)入太空的問題。”孟瑤告訴記者，航天員只需在艙內(nèi)把小衛(wèi)星填裝到釋放機(jī)構(gòu)的“肚子”內(nèi)，釋放機(jī)構(gòu)即可搭乘載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)將小衛(wèi)星運(yùn)送至艙外。出艙后，機(jī)械臂抓取釋放機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)到指定的釋放方向，釋放機(jī)構(gòu)就會像彈弓一樣，把小衛(wèi)星彈射出去，實(shí)現(xiàn)在軌“放衛(wèi)星”。
而外界鮮知的是，這些“夢幻”技能并不在最初的方案設(shè)計(jì)中。
“從2011年開始，經(jīng)歷4年方案設(shè)計(jì)、6年初樣研制、2年正樣研制，夢天實(shí)驗(yàn)艙是從無到有的‘中國智造’，飽含著無數(shù)航天人的心血汗水。”作為中國航天科技集團(tuán)八院空間站夢天實(shí)驗(yàn)艙計(jì)劃經(jīng)理，劉慧穎參與了夢天實(shí)驗(yàn)艙的研制全程。在她眼中，夢天艙就像用心培養(yǎng)的孩子，如今迎來人生中最重要的考試。
2014年春節(jié)，夢天實(shí)驗(yàn)艙方案階段工作接近尾聲，此時(shí)卻出現(xiàn)了一個(gè)重大挑戰(zhàn)。劉慧穎告訴記者，夢天實(shí)驗(yàn)艙的曾用名是“巡天艙”。經(jīng)過工程論證，艙內(nèi)原本計(jì)劃搭載的巡天光學(xué)望遠(yuǎn)鏡載荷要采用獨(dú)立飛行器的方案，與空間站保持長期的共軌飛行。
如何調(diào)整夢天實(shí)驗(yàn)艙的設(shè)計(jì)方案？如何才能滿足“建站為應(yīng)用”的要求？這是一場艱苦卓絕的戰(zhàn)斗。
航天人再一次頂住了壓力。他們將拓展應(yīng)用能力作為主攻方向，一次次頭腦風(fēng)暴，從理念和設(shè)計(jì)上創(chuàng)新，提出了“貨物進(jìn)出氣閘”功能：給載荷艙開兩扇天窗，增加貨物氣閘艙，安裝自動(dòng)艙門和載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)貨物自動(dòng)進(jìn)出功能。
“用上海話講就是‘螺螄殼里做道場’，小空間發(fā)揮大效能，妙得很！”劉慧穎說，這套載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)從構(gòu)思到設(shè)計(jì)，時(shí)間非常緊。為此，設(shè)計(jì)部門組織了“華山論劍”，幾個(gè)小組進(jìn)行對決，從7個(gè)方案中選出最優(yōu)方案。為了驗(yàn)證方案可行性，大家四處“淘貨”，搭建了一個(gè)原理樣機(jī)。當(dāng)原理樣機(jī)動(dòng)起來時(shí)，大家興奮得跳了起來。
經(jīng)此一役，夢天實(shí)驗(yàn)艙完美蛻變，也擁有了這個(gè)承載中華民族千年飛天夢想的美麗名字。
偉大精神引領(lǐng)偉大事業(yè)，中國航天獨(dú)立自主完成了空間站從設(shè)計(jì)、制造到測試的全過程，將迎來全面建成的圓夢時(shí)刻
中國空間站長什么樣？
“十年前，我們會三維建模的用三維建構(gòu)型，會二維繪圖的用二維畫構(gòu)型，來不及畫圖的在紙上勾勒構(gòu)型，還有的一個(gè)紙卷就是一個(gè)艙段……在會議室、在食堂，甚至在散步途中，大家不停暢想著‘未來中國空間站’的樣子。”說起過往，中國航天科技集團(tuán)八院夢天實(shí)驗(yàn)艙總體主任師吳軍仍然抑制不住興奮。
中國空間站如何建？
“那時(shí)我們也分析國際空間站的情況，但是我們一開始就深刻認(rèn)識到，中國人建造自己的空間站，必須符合我國國情，契合我國技術(shù)發(fā)展水平，以及中國人的文化和習(xí)慣。”中國航天科技集團(tuán)八院夢天實(shí)驗(yàn)艙責(zé)任總設(shè)計(jì)師羅斌回憶。
十余年間，中國航天獨(dú)立自主完成了中國空間站從設(shè)計(jì)、制造到測試的全過程。劉慧穎記得很清楚，在參與對接機(jī)構(gòu)研制時(shí)，有人對她說過：你們做的是中國的對接機(jī)構(gòu)。
“這是獨(dú)一份的榮耀，更是沉甸甸的使命與責(zé)任，對接機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)為之奮斗了16年。”劉慧穎說，“技術(shù)領(lǐng)先”全都是從零開始，“中國的”三個(gè)字已深深地刻在了骨子里。夢天實(shí)驗(yàn)艙600多臺電子設(shè)備的元器件、新產(chǎn)品的基礎(chǔ)材料和工藝基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化自主可控，在芯片、單板、零件生產(chǎn)、部件組裝、單機(jī)裝配等方面的工藝和測試自主可控，200多個(gè)軟件配置項(xiàng)也都是自主研發(fā)。
在黨的二十大報(bào)告中，加快建設(shè)航天強(qiáng)國的目標(biāo)赫然在列。建造空間站、建成國家太空實(shí)驗(yàn)室，是實(shí)現(xiàn)我國載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略的重要目標(biāo)，是建設(shè)科技強(qiáng)國、航天強(qiáng)國的重要引領(lǐng)性工程。
偉大事業(yè)孕育偉大精神，偉大精神引領(lǐng)偉大事業(yè)。1992年，中國載人航天工程正式立項(xiàng)批準(zhǔn)實(shí)施。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，直接參與工程的研究所、單位有上百家，配合單位多達(dá)數(shù)千家，涉及的科研工作者數(shù)十萬。三十年風(fēng)雨兼程，航天人把“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻(xiàn)”的載人航天精神寫入浩瀚太空；在黨的堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，我們充分發(fā)揮社會主義集中力量辦大事的制度優(yōu)勢，用一次次振奮人心的火箭騰飛，勾勒出實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興中國夢的向上軌跡。
未來，中國空間站怎么用？
“天宮空間站是我國未來10年規(guī)模最大的空間綜合性研究實(shí)驗(yàn)平臺，我們將把它建成水平先進(jìn)的國家太空實(shí)驗(yàn)室，能夠高效開展體系化的空間科學(xué)與應(yīng)用研究和新技術(shù)試驗(yàn)，不斷產(chǎn)出重大科技成果，持續(xù)獲取綜合應(yīng)用效益。”劉國寧說。
遨游于太空的中國空間站，將成為一個(gè)得天獨(dú)厚的太空實(shí)驗(yàn)室，為人類探索浩瀚宇宙貢獻(xiàn)中國力量。目前，已有17個(gè)國家、23個(gè)實(shí)體的9個(gè)項(xiàng)目成為中國空間站科學(xué)實(shí)驗(yàn)首批入選項(xiàng)目。聯(lián)合國外層空間事務(wù)辦公室主任西莫內(nèi)塔·迪皮波表示，中國開放空間站是聯(lián)合國“全球共享太空”倡議的重要組成部分，是一個(gè)“偉大范例”。
決戰(zhàn)序幕已經(jīng)拉開，中國空間站即將全面建成。今年年底前，長征七號和長征二號F火箭將分別發(fā)射天舟五號貨運(yùn)飛船、神舟十五號載人飛船，實(shí)現(xiàn)空間站建造階段所有既定任務(wù)。
在寫給中國空間站的信中，香港培僑中學(xué)學(xué)生陳蔓琳寫道：“仰望天空，好奇它為何如此湛藍(lán)。看著閃爍的星辰在夜空劃過，心想著何時(shí)我也能在天上翱翔、甚至穿梭在群星之中……”
“中國空間站，等你來出差。”在來自太空的回信中，航天員陳冬勉勵(lì)她保持好奇，將來為我國航天事業(yè)做出貢獻(xiàn)。飛天圓夢，逐夢不息。彼時(shí)，在400公里之上的“天宮”，在更加浩瀚無垠的深空，會有更多年輕身影，一次次把祖國的榮耀寫滿太空。