遙遠(yuǎn)的太空,親近的牽掛
縱然腳下沒有土地,但我依然能夠堅定地邁出每一步。 縱然飛行沒有翅膀,但我依然能夠勇敢地張開雙手。 我知道,前方是浩渺的太空,而身後是你們!在征服宇宙的道路上,我們始終在一起。
——中國航太員
當(dāng)航太員陳冬在中國空間站呼吸著新鮮的空氣,飲用著迴圈水;當(dāng)航太員劉洋在“太空廚房”喝著自製美味酸奶,吃上口味豐富的飯菜;當(dāng)航太員蔡旭哲在中國空間站自如地跑步,在“包間”安心入睡……有一群人,時刻關(guān)注著航太員在天上的一舉一動。
他們,是離航太員最近的人——中國航太員科研訓(xùn)練中心的工作人員。航太員在太空順利度過的每一天,都離不開他們在地面24小時的精心守護(hù)。
作為“中國航太員成長的搖籃”,在載人航太工程中,中國航太員科研訓(xùn)練中心主要肩負(fù)著“培養(yǎng)人、保障人、研究人”的職能使命。
這群在航太員身後默默奉獻(xiàn)的航太科研人員,不斷挑戰(zhàn)一個個技術(shù)難關(guān),攀登一座座科技高峰,用心血和智慧為飛天英雄們搭就一架通往太空的堅實天梯。
以平凡造就非凡,以無名成就有名。今天,我們一同走近該中心的科研人員,探尋飛天幕後的故事。
關(guān)鍵詞 敢為人先
有些事,必須有人先去做,哪怕艱險無比
水深10米、直徑23米的巨大水槽中,空間站水下訓(xùn)練模型如同一個龐然大物,靜靜臥在水底。
這是該中心模擬出艙訓(xùn)練的主要場地。航太員教員趙陽與航太員一起開展水下訓(xùn)練,已很長時間。一旦忙起來,趙陽一天只睡4個小時、吃一頓飯。教員的任務(wù)是分解每個動作,細(xì)化每個姿態(tài),幫助航太員迅速、安全地找到返回的路。
加入航太員大隊後,航太員要經(jīng)過8大類上百門科目的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。其中,訓(xùn)練工作主要由航太員選拔訓(xùn)練室的教員們組織實施。
“甘為人梯,敢為人先。”這是航太員選拔訓(xùn)練室的室訓(xùn),也是每一名航太員教員的座右銘。超重耐力訓(xùn)練、低壓訓(xùn)練、模擬失重訓(xùn)練、野外生存訓(xùn)練……凡是涉及生理極限、有危險隱患的訓(xùn)練,教員都是第一個“吃螃蟹”的人。
自中國載人航太工程啟動以來,13次返回艙均按計劃降落在預(yù)定區(qū)域。不過,世界航太史上也多次出現(xiàn)返回艙“不聽話”的事。
1965年3月18日,蘇聯(lián)一艘載人飛船返回降落時,因故障應(yīng)急降落到烏拉爾山的樺樹林裏。兩名航太員只能一邊在雪地裏寫上求救信號,一邊用隨身攜帶的應(yīng)急手槍抵禦野狼和熊,並生火禦寒。最終,訓(xùn)練有素的航太員靠生存技能擺脫了困境。
無論中國航太員降落在哪,都必須能夠應(yīng)對不同環(huán)境的挑戰(zhàn)。要做到這一點,惡劣條件下的野外生存和應(yīng)急救生訓(xùn)練必不可少。
熱帶叢林中,冒著被野象踩踏和毒蛇毒蟲咬傷的危險,教員團(tuán)隊艱難勘察選址,遭遇過竹葉青蛇,被螞蟥咬傷過……最終,歷經(jīng)8天,他們從3處備選地中確定了訓(xùn)練點。
巴丹吉林沙漠,晝夜溫差高達(dá)39攝氏度,教員團(tuán)隊在此開展48小時預(yù)訓(xùn)練。夜晚,大家擠在沙漠掩體裏,即使用火烤著,後背還是冰涼。就這樣,他們驗證了航太員沙漠生存訓(xùn)練課目設(shè)計的合理性和可行性。
有些事,必須有人先去做,哪怕艱險無比。
2008年9月27日,航太員翟志剛穿著我國自主研製的“飛天”艙外服完成首次出艙活動任務(wù),標(biāo)誌著我國成為第三個獨立掌握出艙活動技術(shù)的國家。
這100多公斤重的艙外服,是航太員執(zhí)行出艙活動的鎧甲。它相當(dāng)於一個人形飛船,充上一定的壓力後,可以保護(hù)航太員的生命安全,抵禦外太空的高低溫、真空、強(qiáng)輻射等環(huán)境因素。
艙外服經(jīng)過嚴(yán)格測試合格後,航太員穿上它之前,還有最後一項關(guān)鍵試驗——需要志願者穿著全新艙外服,進(jìn)入模擬在軌真空環(huán)境的低壓艙,進(jìn)行載人試驗。
這項試驗異常危險。當(dāng)艙內(nèi)泄壓到近乎真空狀態(tài),一旦艙外航太服出現(xiàn)任何細(xì)微的故障,將直接威脅到參試志願者的生命安全。
誰敢冒著生命危險上?雖然艙外服從初樣到正樣,經(jīng)歷過層層測試,確保萬無一失。但是,天底下哪有百分之百的事呢?
2020年9月,艙外服載人低壓試驗再次啟動。此時,距首次試驗已經(jīng)過去12年。
當(dāng)天晚上21時58分,試驗大廳內(nèi)燈火通明。歷經(jīng)17小時,志願者王浩和岳躍慶在艙外服試驗艙中,經(jīng)歷出艙活動任務(wù)中實際泄復(fù)壓過程,順利執(zhí)行完出艙活動程式。
迎著在場人員熱烈的掌聲,王浩和岳躍慶成功出艙,所有人一直懸著的心終於放下來。
志願者王浩和岳躍慶是從踴躍報名的12人中挑選出來的。王浩,曾先後參加過5次艙外服加壓壽命試驗、20多次在懸吊狀況下的機(jī)械臂或艙外裝備維修驗證試驗、2次離心機(jī)超重負(fù)載試驗等,每一次試驗都意味著巨大的挑戰(zhàn)。
新一代“飛天”艙外服是岳躍慶帶領(lǐng)團(tuán)隊進(jìn)行總裝裝配的,他也親身參與了系列航太服的測試。對他來説,艙外服像自己一手撫養(yǎng)長大的孩子一樣。
一次次試驗,一次次改進(jìn)……每一次試驗都面臨著風(fēng)險考驗。對此,家人很是不解:“做航太服,好好當(dāng)個裁縫就行了,幹嗎這麼折騰自己?”
“因為我這個裁縫不一樣,關(guān)係著航太員的安危,關(guān)係著載人航太任務(wù)成敗。” 為了航太服的最佳舒適度與安全性,岳躍慶總是義無反顧地投入到下一次試驗中。
“祖國高於一切,生命高於一切。”這句話,深深烙印在他們心裏。迄今,由該中心組織的2次載人低壓試驗均圓滿成功。
關(guān)鍵詞 自主創(chuàng)新
十年磨一劍,實現(xiàn)“從無到有”到“從有到優(yōu)”的跨越
建成中國空間站,是我國從“航太大國”邁向“航太強(qiáng)國”的重要標(biāo)誌,更是該中心幾代人的夢想。自空間站工程實施以來,為滿足任務(wù)需要,該中心科研人員承擔(dān)了許多開創(chuàng)性任務(wù),既無模式可循,更無經(jīng)驗可鑒。
作為世界第三大航太員中心,自誕生之日起,該中心科研人員就在國外技術(shù)封鎖、國內(nèi)沒有經(jīng)驗的情況下,艱難探索前進(jìn)。
星光不負(fù)趕路人,歲月不負(fù)有心人。
1992年,隨著中國載人航太工程的啟動,該中心迎來了大機(jī)遇大發(fā)展。科研人員集智攻關(guān),團(tuán)結(jié)奮鬥,至今先後圓滿完成5艘無人飛船、8艘載人飛船、天宮一號目標(biāo)飛行器和天宮二號空間實驗室、天和核心艙、4艘貨運飛船的發(fā)射和在軌運作任務(wù)。目前已有14名航太員、23人次征戰(zhàn)太空,實現(xiàn)了中華民族的飛天夢想。
眼下,載人航太工程進(jìn)入空間站建設(shè)階段。面對一道道難關(guān),他們接續(xù)奮鬥,啃下一個個硬骨頭。
該中心環(huán)境控制與生命保障(以下簡稱環(huán)控生保)室,負(fù)責(zé)為航太員在太空撐起一把生命的“保護(hù)傘”。他們在太空艙內(nèi)創(chuàng)造出基本生活條件和適宜工作環(huán)境,保證艙內(nèi)有適合人生存的氣壓、風(fēng)速、空氣品質(zhì)和水等。
神舟十二號太空飛行任務(wù)之前,航太員在太空生存所需的氧氣和水都要從地面攜帶。在空間站任務(wù)中,航太員在軌時長超過3個月,從地球運送物資代價高昂。環(huán)控生保技術(shù)必須在艙內(nèi)實現(xiàn)氧氣和水迴圈使用,這是空間站在軌長期運作的關(guān)鍵技術(shù)。
在一個密閉狹小的空間站艙內(nèi),製造一個類似地球環(huán)境的可迴圈生命保障系統(tǒng)且長時間穩(wěn)定運作,難度可想而知。
2011年,一支平均年齡不到35歲的科研團(tuán)隊,受領(lǐng)這一任務(wù)。從論證到初樣研製再到正樣,他們一路摸著石頭過河,查資料、請專家、做調(diào)研,不斷試驗,在出現(xiàn)問題和解決問題中往復(fù)迴圈、螺旋發(fā)展。
將尿經(jīng)過提純後,變成可飲用的水,在常人聽來似乎不可思議。10多年前,這已經(jīng)成為該中心環(huán)控生保再生子系統(tǒng)尿處理團(tuán)隊研究的方向。
科研人員遇到的最大難題就是如何一邊蒸餾一邊進(jìn)行水氣分離。國際空間站設(shè)計的是雙旋轉(zhuǎn)蒸餾裝置,技術(shù)相對成熟,但是較為笨重。該團(tuán)隊另辟蹊徑,開拓性提出研製重量減半、體積減小、可靠性更好的單旋轉(zhuǎn)蒸餾裝置。
當(dāng)時,國內(nèi)找不到能承接該産品的協(xié)作單位,他們只能自己幹。經(jīng)過一遍遍修改設(shè)計,問題最終迎刃而解。
挑戰(zhàn)接踵而來。一般軸承都在有潤滑油的環(huán)境中工作,但該旋轉(zhuǎn)軸承要在無油、強(qiáng)酸的介質(zhì)中工作。當(dāng)時,市面上沒有一種軸承滿足這種條件。國際空間站上的尿處理裝置,同樣面臨這一問題。
針對這一世界難題,研究團(tuán)隊聯(lián)合國內(nèi)頂尖軸承技術(shù)研究所,選取多種材料和不同的結(jié)構(gòu)方案,反覆實驗對比,找到了最優(yōu)材料和結(jié)構(gòu),將軸承壽命提升到數(shù)千小時。最終,經(jīng)過團(tuán)隊成員近4000個日日夜夜的刻苦攻關(guān)後,性能良好的尿處理裝置成功面世。
同樣面臨微重力條件下水氣分離問題的,還有電解制氧團(tuán)隊。經(jīng)過反覆調(diào)研試驗,團(tuán)隊研製出某種膜材料,可材料的重量和壽命仍不符合相關(guān)指標(biāo)要求。他們集思廣益,跑遍大江南北,走訪請教業(yè)內(nèi)資深專家,創(chuàng)新性設(shè)計出新型膜結(jié)構(gòu)。隨後,他們又用9年時間,將這種膜的壽命提升了10倍,重量下降到原來的1/4。
十年磨一劍。經(jīng)過關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和工程化研製,再生生保團(tuán)隊攻克多項關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)難點,完成再生生保裝置的工程研製。
目前,該中心實現(xiàn)諸多“從無到有”到“從有到優(yōu)”的跨越——
空間站艙外服的功能性、舒適性不斷改進(jìn)優(yōu)化,能夠滿足多次出艙使用,每次出艙時間能長達(dá)數(shù)小時;飛行手冊首次應(yīng)用互動式電子資訊技術(shù),有效提升航太員在軌工作和地面飛控支援效率;航太食品達(dá)到120余種,突出個體化設(shè)計,為航太員長期飛行提供更好保障;空間站系統(tǒng)配置“太空跑臺”等在軌鍛鍊裝備,為航太員提供豐富的鍛鍊方式;研製出先進(jìn)的航太醫(yī)學(xué)實驗平臺,將更加系統(tǒng)深入地探索人類重大醫(yī)學(xué)和健康問題……
關(guān)鍵詞 精益求精
成功是差一點點失敗,失敗是差一點點成功
2秒有多長?不過是秒針滴答2下,而對中心科研團(tuán)隊來説,2秒可能就是個重大事故。
“每起嚴(yán)重事故背後,必然有29起輕微事故、300起未遂徵兆和1000個隱患。”在該中心某訓(xùn)練現(xiàn)場,整整一個墻面上用醒目的黑體字書寫了這個名為“海恩法則”的科學(xué)規(guī)律。
這,既是對所有工作人員的警示,更是科研人員熟知熟記的品質(zhì)箴言。
“成功是差一點點失敗,失敗是差一點點成功。”多年來,該中心參研參試人員始終遵循科學(xué)規(guī)律,精益求精,確保每次任務(wù)萬無一失。
某飛行器發(fā)射前夕,環(huán)控生保系統(tǒng)做最後的系統(tǒng)測試。工作人員發(fā)現(xiàn),一個泄壓閥關(guān)閉過程比以前長了2秒,電流值也有10毫安培的小小抬升。這些微小的變化,不仔細(xì)觀察很難察覺到。
在太空,萬一閥門關(guān)不上,密封艙就與外太空的真空環(huán)境相連通,直接影響航太員的生命安全。此時,任務(wù)已進(jìn)入倒計時狀態(tài)。他們承受著巨大壓力,將産品從飛行器上取下來。
留給他們排除故障的時間只有48小時。環(huán)控分系統(tǒng)迅速成立設(shè)計復(fù)核組、歸零報告編寫組、故障復(fù)現(xiàn)試驗組、異常數(shù)據(jù)整理分析組、歷史數(shù)據(jù)復(fù)查組。各小組分頭行動,高效有序開展工作。
36小時後,産品如期送回。經(jīng)排查,這個産品的內(nèi)腔中有一個100微米的金屬絲多餘物,使閥門運動不暢導(dǎo)致卡滯。如果放過這個疑點,讓産品上天,後果不堪設(shè)想。
除了自主研發(fā)的産品,該中心還與近百家協(xié)作單位一起合作生産。這種情況下,精益求精的品質(zhì)意識顯得更加重要。
那年,一次産品驗收會上,檢驗和設(shè)計師發(fā)現(xiàn),某裝置産品內(nèi)部有一處1釐米左右的細(xì)微裂紋。協(xié)作單位解釋説,是産品表面的油漆出現(xiàn)裂紋,不影響産品功能和性能。
面對看似“合理”的解釋,設(shè)計師卻沒有輕易放過。果不其然,去除表面油漆後,他們發(fā)現(xiàn)産品內(nèi)部結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)裂紋。後來查明,是運輸過程中一次不起眼的小意外,産品受到衝擊所致。
“品質(zhì)高於一切。”嚴(yán)慎細(xì)實、精益求精的基因,早已融入該中心全體人員的血脈——
航太工效既是航太員的“代言人”,也是航太器的“質(zhì)檢員”。空間站任務(wù),涉及艙段多、界面類型雜、研製週期長、介面單位廣,他們堅守底線,找相關(guān)人員一次次溝通,積極推進(jìn)問題解決。
艙內(nèi)評價團(tuán)隊,策劃實施了艙內(nèi)系統(tǒng)間評價試驗。這個試驗為期近2年,有近百名志願者參加,分佈在多個城市多個現(xiàn)場,解決了數(shù)百個工效問題。
機(jī)械臂是在中國空間站上首次應(yīng)用的重大創(chuàng)新。機(jī)械臂評價團(tuán)隊,識別解決上百項設(shè)計問題,通過工效評價,填補(bǔ)了工程設(shè)計多方面的空白……
關(guān)鍵詞 心無旁騖
當(dāng)個人理想與國家需求“交會對接”時,所有的苦都變成了樂
2020年初,新冠肺炎疫情打亂了人們的生活。工廠停工,商店關(guān)門,但該中心科研人員奮戰(zhàn)的步伐沒有停歇。為了不影響任務(wù),中心所有科研人員在辦公區(qū)封閉辦公近兩個月。
航太員醫(yī)學(xué)監(jiān)督與醫(yī)學(xué)保障(以下簡稱醫(yī)監(jiān)醫(yī)保)室中藥組組長劉軍蓮,臉上常洋溢著熱情的笑容,對同事有求必應(yīng)。可是,一提到家人,她的表情立馬黯淡下來。孩子看到媽媽回家,就一個勁兒地催:“媽媽,你趕緊把衣服換下來!這樣你就不會再去加班了。”
在劉軍蓮的日記裏,有這樣一段話:“任務(wù)在即,有多少奔波在路上的腳步,身後就有多少期盼的雙眼;有多少會場上的激烈爭辯,就有多少回家後的緘口不言。都説兒女情長,舐犢情深,任務(wù)裏的航太人,把這些柔情都暫時放在心的最裏面,把最深沉最真摯的愛全部獻(xiàn)給了航太……”
醫(yī)監(jiān)醫(yī)保室微生物研究與檢疫組組長王珩,腳踝嚴(yán)重扭傷,拄著雙杖堅持上班;航太員乘組醫(yī)生仲崇發(fā),放棄了回家見父親最後一面的機(jī)會,把遺憾藏在心底;航太員總體室副主任翟志宏,勞累過度暈倒在辦公室,輸完液又回去加班;航太員系統(tǒng)副總設(shè)計師吳大蔚,隨身帶著速效救心丸……
無論外面的世界有多麼喧鬧,該中心科研人員守在航太城一角,心無旁騖,一心一意搞科研。
虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練器負(fù)責(zé)人陳學(xué)文帶領(lǐng)團(tuán)隊,開發(fā)了一套出艙活動模擬程式。只要戴上VR眼鏡,立馬仿佛置身空間站,操作助力手柄,開艙門,出艙……站在艙外,瞭望緩緩轉(zhuǎn)動的美麗地球,體驗者説:“仿佛到了真的太空一樣!”
其實,研製這套程式的研究人員,誰也沒有上過太空。他們花了整整2年時間走訪各試驗現(xiàn)場,建立三維虛擬模型,開發(fā)軟體。陳學(xué)文説:“有倖生在這個時代,趕上這項任務(wù),參與開發(fā)這麼有意義的重大項目。人的一生,有這麼一次機(jī)會,值!”
歷次載人航太飛行任務(wù)中,人們在電視機(jī)前總能聽到這樣的聲音:“航太員,我是醫(yī)監(jiān)醫(yī)生,你現(xiàn)在感覺怎樣?”這個聲音的主人,就是中國航太員健康中心主任李勇枝。
1996年,李勇枝博士研究生畢業(yè)。她了解到,我國已經(jīng)開始著手選拔預(yù)備航太員。一直從事中醫(yī)藥研究的她,敏銳地意識到,航太員醫(yī)監(jiān)醫(yī)保工作必將成為傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)一個嶄新的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。於是,她放棄更加優(yōu)越的生活和科研條件,成為航太醫(yī)學(xué)領(lǐng)域一名普通科研人員。
醫(yī)監(jiān)醫(yī)保醫(yī)生被稱為航太員的“生命守護(hù)神”。任務(wù)前訓(xùn)練,航太員晝夜節(jié)律被打亂,容易出現(xiàn)頭疼、暈眩、食欲減退等病癥。對此,傳統(tǒng)中醫(yī)中藥正好派上用場。白天上班,李勇枝緊張地處理業(yè)務(wù)工作,組織科研攻關(guān);下班之後,她還要接待求診的患者,有時直到晚上八九點才吃上飯。
不知多少個日夜,李勇枝忙完已是淩晨。當(dāng)年的同學(xué)曾經(jīng)好奇地問她:“你這樣忘我加班,薪酬一定很高吧?”她淡淡一笑:“沒有加班費,都是我自願的。”
“祖國的載人航太事業(yè)讓我驕傲,我想在這裡實現(xiàn)自己的價值。”焦飛飛是電解制氧團(tuán)隊裏的年輕人。6年前,他從英國某高等學(xué)府博士畢業(yè),懷著對載人航太的熱愛,慕名來到中心工作。
天和核心艙成功發(fā)射後,再生生保子系統(tǒng)進(jìn)行首次在軌測試。那時,焦飛飛剛做完一個小手術(shù),就返回崗位。值班席上,他臉色蒼白,仍一直堅守……
是什麼讓他們保持這樣一種熱情和淡定?答案濃縮為一個字——愛,對祖國的愛、對載人航太事業(yè)的愛。
航太員系統(tǒng)總設(shè)計師黃偉芬説:“當(dāng)個人理想與國家需求‘交會對接’時,個人的潛能就會被極大地激發(fā),所有的苦都變成了樂。”