八大总师回首飞天之路(二)

firedragon

-顾逸东载人航天应用系统总指挥、总设计师
　　-于志坚测控通信系统总设计师
  
　　-周建平载人航天发射场总设计师
　　-侯鹰着陆场系统总设计师
　　10月16日清晨6时23分，中国首位航天员从太空成功返回。在中国首次载人航天飞行成功的背后，还有许多功臣为此默默奉献多年。他们，为实现中国人几千年的飞天梦想贡献着自己的智慧；他们，为中国首次载人航天飞行的圆满成功默默奉献了自己的青春；他们，为航天员成功返回地面的那一刻默默工作了许多年。本报联合《中国航天报》对中国载人航天工程总设计师王永志及载人航天工程七大系统的七位总设计师进行了专访。顾逸东载人航天应用系统总指挥、总设计师出航那天“风平浪静”
　　早在十一前，顾逸东就一头扎进酒泉发射基地，两耳不闻窗外事，一心只在“神舟”中，记者对他的采访，只能见缝插针。
　　从“神舟”一号到四号，每次飞船发射都携带了大量的实验设备，科学家充分利用这一难得机会在太空进行各种科学和应用实验。与“神舟”飞船的前四次发射不同的是，此次发射“神舟”五号飞船，将不会利用飞船进行科学实验，那么此次载人航天应用系统承担什么样的任务呢？本报记者曾伟(以下简称记)专访了中国科学院载人航天应用系统总指挥、总设计师、中国科学院空间科学应用总体部主任顾逸东(以下简称顾)。
　　-为保航天员安全及活动空间取消科学实验
　　记：听说这次“神舟”五号飞船上没有安排空间科学实验，为什么？
　　顾：由于“神舟”五号飞船是首次带航天员上天，而且返回舱空间极为有限，为确保航天员的安全和活动空间，不让空间科学实验对载人航天产生影响，这次没有安排空间科学实验。
　　记：这一次你们载人航天应用系统主要承担哪些任务？面临什么样的挑战？
　　顾：这一次我们主要承担载人航天的空间环境预报和监测任务。外太空也不是风平浪静的，太空一样也有“暴雨狂风”。太空中的高能粒子，是飞行器和宇航员在飞行中面临的主要危险之一，它们能量巨大，具有极强穿透能力，可射入飞船内部，有时甚至单个粒子就能击中飞船设备的电子芯片，改变飞船指令，导致难以预料的结果。此外，飞船轨道上有无空间垃圾———空间碎片，地磁暴和电离层暴，都会对宇航飞行构成危险。
　　尤其是当太空发生灾害性的空间异常活动，如剧烈太阳活动导致的太阳质子事件，大量喷发的高能粒子甚至能影响高空飞机中飞行员的健康。如果不及时预报，不迅速采取防范措施，高能粒子对宇航员和航天器会造成严重的危害。
　　-实时预报“太空天气”监测太空环境
　　记：你们怎样进行空间环境预报呢？
　　顾：我们中科院的空间环境预报中心将在这期间对空间环境进行实时预报，我们为“神舟”五号制定的“太空天气预报”方案，包括长期、中期和实时的空间环境“天气预报”三个阶段。在发射前三个月，中心对“太空天气”进行长期预测，距离发射大约一个月时，进行中期预测，发射前两周，中心每天进行“太空天气”预报，我们每天发布太阳活动、高层大气、地磁活动的情况，计算空间碎片是否会接近飞船，以确保“神舟”五号飞船能选择一个“风和日丽”的日子出航。
　　记：根据你们的监测，“神舟”五号发射时的“太空天气”情况怎么样？
　　顾：根据我们监测的情况，目前，在整个10月份，都不会有危害飞船和航天员安全的灾害性空间环境事件，不会影响载人航天的顺利实施。
　　-辐射异常区不会对飞船和航天员构成威胁
　　记：在“神舟”五号飞船经过的太空区域，是否存在宇宙辐射较强的危险区域？
　　顾：目前，我们已经探明了“神舟”五号飞船运行轨道的空间环境状况，为“神舟”五号制定了“路线图”，“神舟”五号飞船接触到“南大西洋异常区”的时间比较短，范围也比较小，加上飞船的防辐射措施，所以这些“异常区”不会对飞船和航天员构成威胁。
　　记：在飞船太空航行过程中，我们怎样避免宇宙辐射对航天员健康造成的影响和伤害？
　　顾：这次我们的航天员在太空停留时间比较短，不到24小时，而且在此期间没有类似太阳质子爆发这样的空间灾害事件，宇宙辐射对航天员不会有什么影响。
　　-文/本报记者曾伟于志坚测控通信系统总设计师根据国情建成“天网”
　　-年龄在七大系统的总师中属“小字辈”
　　于志坚是位年轻的“老”总师。论“老”，那是因为资格老，他从最初的立项阶段就参加了载人航天工程，当时的职务是测控通信系统的副总设计师；说年轻，是因为身为专业硕士的他今年只有43岁，在七大系统的总师中属“小字辈”。
　　“老”总师于志坚一副无边眼镜，满脸文质彬彬的书生气，说起话来也完全没有老气横秋的样子，简单几句就把测控通信系统的工作解释得既生动又明白。
　　“这可以用放风筝来打个比方，”于志坚说，“航天器相当于风筝，而测控系统就相当于放风筝的线和放风筝的人。航天器上天以后，只有靠测控系统这一渠道传递信息，如果线断了，恐怕风筝在哪儿都不知道。地面的指挥控制中心就像放风筝的人，对风筝的高低等状态进行控制。”
　　从字面上解释，测控通信系统就是测量、控制和通信。从火箭一点火开始，测控系统就要开始忙碌，一直工作到飞船结束任务返回为止。他们的测控对象不仅有运载火箭、飞船，还有航天员和其它一些载荷。
　　-美、俄建网模式不能照搬
　　于志坚说，在载人航天领域，通信的概念已经远远拓宽。原来卫星发射时也有通信，一般指的是地面通信系统———测控站、测控船等等把信息汇集到指挥中心，中心再把指令通过测控站发到卫星上去。而载人航天除了这些任务，还增加了天地语音通话和电视图像的功能，使航天员和地面可以“面对面”地交流。
　　因此，测控系统的工作还可以比作远程医疗诊断。天上的航天员无论遇到什么难题，都可以由地面的众多专家“会诊”。
　　要实现天地的沟通，首先要建一张航天测控通信网。建“天网”的重任，就落在了年轻的总师于志坚和他率领的团队身上。
　　于志坚他们首先研究了美、俄两家的建网模式。
　　美国早就建立起一张专用的载人航天测控网。它利用自己的政治经济大国的优势地位，在全球布下20多个测控站。但这样一个庞大的网，操作管理非常复杂，经费投入也相当多。于志坚说，据估算，仅每年的操作管理费就要消耗掉3.5亿美元。对中国来说，全球布站不可能，这么庞大的支出也承担不起。
　　俄罗斯建网的特点，是充分利用了当时前苏联较宽的经度覆盖和较高的纬度优势。美、俄还都拥有不少测量飞机和测量船，俄罗斯的测量船最多时达到了11艘。这些优势，我们也没法比。
　　于志坚说：“美国模式和俄罗斯模式都不能照搬，我们定下的方案设计原则是：根据中国的国情，确保关键段，兼顾其它段。”
　　哪些是关键段？于志坚说，一个是上升段，一个是返回段，必须百分之百确保。因为从以前各国的经验来看，出事往往在这两个阶段较多。另外，飞船每绕地球一圈需时90分钟左右，每一圈都要求能与航天员有通话时间，这一点也要在设计布站时考虑进去。
　　-仅用13个站点成功布成“天网”
　　从A4纸大小的世界地图上看，这两段的运行轨迹就像一个“八”字，而每一个测控点的覆盖范围，就是像一枚贰分硬币那么大的一个圆圈。在设计测控站点布局的那些日子里，为了把这“八”字的两笔包住，于志坚他们几乎天天用小圆圈在图上比划来比划去，力争用最少最合理的“圆圈”做到最完美的衔接与覆盖。
　　最终，他们仅仅用了13个站点就成功完成了布网。
　　于志坚有几分骄傲地补充说，他
　　们建起的这个新型测控网，系统不但能满足载人航天的要求，还可以支持卫星发射等其他的后续航天任务，做到“一网打尽”。
　　“神五”发射前夕，于志坚说，自己是“既激动又紧张”。“十几年的时间，我们大家在一起拼搏奋斗，也尝了不少的酸甜苦辣，现在终于要实现载人飞行了，当然很激动；同时也很紧张，因为虽然充分准备，也进行了多次演练，但毕竟人上去是第一次，总有些压力”，这次的感觉和“神舟”一号发射时差不多，开始都有些担心，但飞船上天绕了几圈，根本没问题，一下就踏实了。
　　-文/本报记者乐倩《中国航天报》冯春萍周建平载人航天发射场总设计师关键时刻大显身手
　　中等身材，博学温和，一派学者风范的载人航天发射场系统总设计师周建平，今年47岁，是一位力学博士，“神舟”飞船每一次在发射场出现异常情况时，他的力学知识都派上了大用场，让他在关键时刻大显身手。
　　-精确计算确保“神舟”四号飞船发射
　　“神舟”四号飞船发射前，一场骤降的大雪使发射场气温降至零下28℃。此时火箭能否发射，谁的心中都没底。周建平利用大量数据计算后，得出结论：采取保温措施并推迟塔架打开时间，可以实施发射。结果，“神舟”四号飞船发射获得圆满成功。
　　-11年前结缘载人航天工程
　　1992年，作为国防科大年轻的教授，周建平参加了载人飞船工程的方案论证，历时半年，最终形成了《载人飞船工程技术、经济可行性报告》，为党中央决策提供了重要依据。这一段特殊经历，让他与载人航天结下了不解之缘。
　　1999年，发射场系统急需周建平这样的总体技术人才，当他得知这一消息后，颇为犹豫，因为当时他已是所从事研究领域具有一定知名度的专家，投入一个新领域，意味着放弃自己的所长。最终，周建平来到了大漠戈壁，并很快在载人航天发射场上大显身手。
　　-仅发射预案就经过11次反复讨论修改
　　载人航天发射场是一个集机、电、液、气为一体的大型复杂系统，有数千台(套)设备，任何一台出了问题都可能影响任务的顺利完成。为了确保首次载人发射成功，周建平早就动手重点抓了地面设备的安全性和可靠性，对所有参试设施设备进行全面检修检测，对一切影响航天员安全和产品安全的危险源逐项清理，共查找出39个危险源，一一采取了有效措施。对关键系统和重点设备，如吊车、加注系统、供配电、紧急撤离和逃逸救生系统、USB设备等，进行了多次检测和状态复核。
　　此外，发射场还制定了各类技术方案预案100余份，仅发射预案就经过11次反复讨论修改，测控系统进行了数十次联试联调。“神舟”五号发射前，发射场组织工程各大系统参加了四次人、船、箭、地联合测试，载人飞船全过程没有出现任何差错和失误。
　　-年初就开始分析气象资料为发射选择“良辰吉日”
　　“发射并不是按一下电钮那么简单”，周建平说，发射场的气象条件也直接影响载人航天任务能否按计划顺利实施。为了给首次载人发射选择“良辰吉日”，中心气象工作人员从年初开始对发射月份气象资料进行了全面细致的分析研究。10月8日上午，飞船加注后要转往垂直总装测试厂房与火箭相接，气象预报9点左右发射场有小风，10点后起大风。当飞船刚刚转进测试厂房时，发射场果然狂风骤起，若是再晚一步，恐怕就会给飞船带来隐患。
　　自1999年至今，周建平参加了五次“神舟”飞船的发射任务。当中国首位航天员启程飞向太空的那一刻，周建平的心仿佛也附在了飞船上飞上了太空。看到航天员安然无恙返回到祖国的怀抱，压在他心头多日的一块石头方才落地。
　　-文/特约记者王艳梅侯鹰着陆场系统总设计师大智之后还须大细
　　-主着陆场以空中搜索为主
　　着陆场系统承担着两大任务，一是确保返回主着陆场航天员的安全；二是应急搜救，尽最大可能保证航天员安全，使风险降至最低。虽然当总师的时间还不到一年，可侯鹰参与了着陆场系统的建设和历次“神舟”号飞船回收着陆场方案的完善和优化，并连续四次在内蒙古主着陆场区一线参加回收任务。几年里他对着陆场系统的建设情况了如指掌，侯鹰说，无人飞船和有人飞船搜救有着根本差别。因为早一分钟找到载人飞船返回舱，就是早一分钟的胜利。哪个细小环节出了问题，都是人命关天的大事，所以在大智后面还必须要大细。
　　侯鹰说，按照救援航天员的要求，主着陆场以空中搜索为主，飞船落地前，搜救直升飞机就必须到达预定空域，并在数小时之内完成搜索救援任务。
　　-天罗地网接航天员平安回家
　　为了早一分钟，主着陆场空中的机组人员、搜救人员和医护人员协商很多次，形成了切实可行的操作程序。万一飞船落到海里实施海上搜救时，环境异常恶劣，遇到4到6级的海况，直升机无法起飞，潜水员也下不去，怎么办？在侯鹰的带领下，科研小组设计出了高海况拦截臂打捞网，并经过无数次的计算、试验，最终克服了高海况打捞返回舱救援航天员的难题。
　　在海上搜救遇五六级大风怎么救？在高温高湿条件下怎么救？航天员受了伤怎么救？这些侯鹰都考虑得很细致。
　　去年，在他的指挥下，着陆场系统进行了海上高温高湿返回舱漂浮条件下的航天员耐受和搜索打捞综合性试验。训练还没结束，夜里突然下起了滂沱大雨，漂在海里的模拟返回舱里乘坐着训练员，如果继续试验，万一海况转坏，训练员和返回舱就有危险；如果停止试验，已经取得的结果就会半途而废。是继续训练还是停止，侯鹰在船员的指点下，发现周围的渔船上渔火依然闪烁。渔民还在打鱼，这说明大雨很快会停下来，他坚持继续进行试验。果真半小时后，海面风浪平静了，试验获得了有价值的数据。
　　作为着陆场的第三任总师，侯鹰深有感触地说，从设计到试验再到验证，心里承受着很大的压力，但自己对从事的航天事业无怨无悔，再大的压力也能挺过去。他也深信，着陆场系统这张天罗地网一定会平安地把我国第一名航天员接回家。