面對面丨什麼是航太強國?專訪中國空間站系統總指揮王翔

7月24日,中國空間站問天實驗艙成功發射。7月27日,在中國空間技術研究院總體部的展覽館裏,《面對面》欄目採訪了剛剛從文昌發射基地返回北京的中國載人航太工程空間站系統總指揮王翔。

中國空間站變身“太空母港”

按照任務時間表,中國空間站的另一個20噸級的航太器——夢天實驗艙將在今年10月發射。屆時,天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙形成“T”字基本構型,中國空間站在軌建造將最終完成。

據悉,中國空間站今年建成後,後續將迎來一個特殊的小夥伴——我國首個大型空間巡天望遠鏡,按照設計,巡天望遠鏡將與空間站共軌飛行,空間站將為它提供可以隨時停靠的“太空母港”。

王翔:它的觀測計劃也是以10年計的,正常時間也是要對它的健康狀態進行維護維修的,所以我們設計的就是每當它飛到需要人維護維修的時候,它就停靠到空間站上。

記者:這個母港就跟現在的航空母艦似的,走到哪都可以進行補給。

王翔:是的,我們叫太空母港,這個模式其實是可以推廣的,更多的類似需要維修維護的飛行器,可以以這種形式跟空間站對接,把空間站在天上的作用、人在天上的作用充分發揮出來。

為了充分發揮空間站的作用,科研人員還想方設法延長它的使用壽命,在王翔看來,我國空間站的實際使用壽命遠比它10年的設計壽命要長。

王翔:我們就把它設計成可拆卸可更換可維修的狀態,又能通過更換的手段進行升級換代,這些辦法都採取了以後,我們希望能延到15年或者更長的時間。

記者:但如果哪天它的壽命到期了,它是不能回收的,只能再入大氣層銷毀。

王翔:是的,但是它可以更新,它是一個可擴展的開放系統,我們是可以繼續串聯一個擴展艙,這個擴展艙可以帶一個新的節點艙,我又能再擴展,老艙段新艙段它是可以不斷更替的,用這種手段也可以延長我們在軌工作和飛行的時間。

什麼是航太強國?

自神舟八號以來,十一年中,“神舟”系列飛船成功實施10次交會對接任務,中國已經做到了世界領先。

王翔:當時有一個參與國際空間站建設的國家,他們一些參研人員跟我們有技術交流,在交流的過程中就討論他們那個艙上去以後交會對接的這個過程,安排飛行程式的時候,這件事兒必須多少多少秒要幹完,我就突然有一種似曾相識的感覺。我們神六、神七那會兒有這個感覺,那會兒全靠地面測控站,地面站的測控時間特別短,每個站幾分鐘就過去了,這種約束對我們特別大,這種秒秒計較的感覺,結果他也這麼説。我覺得有點奇怪,我就説為什麼你們這個事情非得要有這個時間限制,再延長一段不行嗎?他説可以,但是我們有個測控資源的約束,那我就更奇怪了,我説你們不是有TDRS,就是美國的中繼衛星整個空間站是在這個體系下完成的,他説那個東西我們是要交錢的,他説論秒算錢的。所以雖然理論上有非常充裕的測控條件,但實際上真正對任務實施的時候仍然有著非常嚴格限制,他説你們有沒有這個限制?我説我們曾經有過,但是現在我們有了中繼衛星以後,我們這個星是自己的,我們可以按我們的需要來用這個資源,就不受這個限制了。

中繼衛星相當於天上的數據轉机站,從2008年4月發射天鏈一號01號星以來,我國已經建成了擁有全球覆蓋能力的中繼星衛星系統,為我國的載人航太提供了強力的支撐。

王翔:這件事情對我的觸動還是很大的,包括説誰航太強、誰航太弱,我覺得強的一個體現在於你是不是有一個完整的體系,我們其實恰恰是有了一個非常完備的航太體系,包括測控的能力、全球導航定位的能力、地面支援的能力、火箭的能力、發射場的能力、回收場的能力等等。我們這個體系特別完備,而且完全是自主可控的,為什麼説空間站是航太強國的標誌之一,因為空間站它不是自己一個站在飛行,這個站的背後就是我們有這樣一個完備的強大的航太體系的保障,所以空間站能在天上飛,而且我們作為一個國家能獨立自主幹出空間站在天上飛,就意味著你真的是一個航太強國。

空間站的故事

1992年9月,中央決策實施載人航太工程,代號“921工程”,並確定了“三步走”的發展戰略。就在前一年,王翔考入清華大學的工程力學系。從1992年開始,中國載人航太工程的第一步歷經十年磨礪。這期間,王翔在清華大學本科畢業後直接攻讀博士學位,並在2001年前往德國馬普金屬學研究所從事博士後研究。2003年5月,他回到清華。2003年10月,神舟五號載著楊利偉飛上太空,中國首次實現載人航太飛行,載人航太工程“第一步”取得關鍵性進展。

記者:這件事情對你的影響有多大?

王翔:航太員都上天了,我覺得那個時候可以判斷出來肯定不會是一個短期的一次性的行為,肯定後續是一個飛船也好空間站也好,它是一個大的長遠的發展,而且那會兒才剛剛實現一個人上天,那後面的發展空間還是非常大的,所以我覺得要投身到這樣一個地方還是值得的。

距離清華大學十幾公里遠的航太科技集團五院,是中國主要的空間技術及其産品研製基地。帶著航太夢想,王翔來到這裡遞交求職信。2003年年底,他如願進入航太五院總體部,當時,中國載人航太工程正處於第一步和第二步交接的時間段,第一步的關鍵任務是實現航太員安全往返。而即將開始的第二步,要突破並掌握出艙活動與交會對接技術。

空間站的建設是一個系統工程,受制于一個國家整體的科學技術和工業發展水準。而在交會對接技術研製的初期,研發所需的硬體和軟體與需求並不匹配。研發初期,技術團隊需要通過大量的地面試驗來獲取交會對接技術所需的各項實驗數據。

王翔:包括把這個設備裝在汽車上兩個汽車互相跑,裝在飛機上兩架飛機一前一後間隔幾十公里,一直飛到相隔四五百米,然後把整個測量過程給測出來,實際上是對我們整個測量方案做了一個物理驗證。

記者:這能叫“土辦法”嗎?

王翔:算是一種土辦法,我覺得是最有意思的一個階段之一,就是你總是在想出辦法來解決這些問題。我們有一個長遠的、遠大的目標,我們每天都在向著這個目標往前走,在走的過程中我們排除了障礙,克服了困難,而且我們又獲得了新的知識,我們又獲得了新的長進,我覺得這是一種很有意思的事情。

2011年11月1日神舟八號飛船發射升空,進入預定軌道後,開始執行與已經在軌運作的天宮一號交會對接的任務,身為副總設計師的王翔和團隊經歷了長達兩天的煎熬。空間交會對接被形象地稱為“萬里穿針”,是一個國家航太技術實力的集中體現。兩天之後,神舟八號和天宮一號終於迎來了激動人心的對接時刻。

王翔:最後一下就撞上了,恰恰就是我們期望的、想要的那個狀態,實際上那一次很多人很激動,但是我覺得當時在那個現場,它真正飛到最後的時候,一步一步反倒讓我最後更清醒了,它真的是照著我們的設計預期一步一步走向目標了,你讓我回想,我可以説我們所有的付出,之前做的工作都是有意義的,都是值得的。

幾代人接力 從夢想變成現實

2011年至今,王翔擔任空間站系統總指揮,他帶領團隊完成了空間站型號立項綜合論證,工程關鍵技術攻關,全系統設計和各艙段研製。2021年4月29日,長征五號B遙二運載火箭成功發射天和核心艙,拉開了我國空間站關鍵技術驗證和在軌建造的大幕。

中國載人航太以前所未有的速度向前發展,中國空間站逐漸從夢想變成現實。其實早在20世紀60年代,錢學森等老一輩科學家已經著手我國第一艘載人飛船“曙光一號”總體方案的設想論證,並成立了載人航太工程的專門科研機構507所,只是後來因為各方面科研在當時無法保證,“曙光一號”計劃被擱淺,但中國航太人的研究卻從來沒有停止。

王翔:我去查資料,查到20世紀80年代開始就有一幫老先生做交會對接軌道的分析,當時的文件是全手寫的。

記者:時隔多少年之後在計算紙上跟他們的這種相遇,對你有沒有觸動?

王翔:非常有觸動,現在我有電腦了我有什麼了,但是一位老先生拿著他手寫的稿紙現在還教我呢,真的是有這麼一種感覺,他不一定能想到他能見著這一天,但是他也在默默無聞地而且非常堅定地在做這件事情。

在天和核心艙總裝測試完成後,航太五院專門把一些早期參與過載人航太工程的老前輩邀請到了現場。

王翔:很多老先生非常激動,當時就讓我們在大廳裏擺了一些椅子,説你們忙你們的,我們就坐這兒看看,三五個人就那麼聊著看著,就一直在大廳裏待了很長時間。有一位老師説當年他就參加過863的論證,而且當時作為非常優秀的航太青年工作者,跟著一些航太的前輩們還出訪過美國,看當時的自由號空間站也就是現在的國際空間站前身,當時有地面模型地面産品和一些展示,他説我當時就感慨,我們的空間站什麼時候能建成,我這一輩子可能也見不著了吧,但是今天我在這我見著了,特別激動特別感動,我們這個工程絕對不是説憑空起來的,真的是在這些老先生積累的基礎上我們再往前發展的,他們是真正的巨人,我們是站在他們的肩膀上往前走的。

製片人丨劉斌

記者丨董倩