焦點訪談：習近平主席在二〇二三年新年賀詞中指出：“今天的中國，是夢想接連實現的中國。”在2022年中國人實現的夢想里，就包含了中國空間站。從1992年立項到2022年年底中國空間站全面建成，30年時間，航天人特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻，走出了一條中國式的載人航天發展道路。2月24日，“逐夢寰宇問蒼穹——中國載人航天工程30年成就展”在國家博物館開展，展廳里的一件件展品，都是中國航天追求卓越、不斷創新的印跡。 在國家博物館，中國載人航天工程30年成就展上的這些展品不斷被觀眾用相機記錄下來。許多觀眾不僅看熱鬧，還要看看里面的門道。 大眾從看熱鬧到看門道，背后是中國載人航天30年，尤其是新時代十年以來快速的發展。2022年，中國載人航天“三步走”最后一步完美收官，中國空間站在軌建造完成，迎來新的里程碑。 中國載人航天工程新聞發言人、中國載人航天工程辦公室主任助理季啟明：“經過測試和評估，證明了我們空間站所設計的各項功能性能指標都圓滿完成，甚至有很多指標都優于我們原先的設計，應該說是中國載人航天幾十年以來堅持自力更生、自主創新的最終成果的集成。” 從1992年到2022年底，30年時間里，中國載人航天從無人飛行到載人飛行，從短期飛行到長期飛行，從艙內到艙外，從單船到組合體飛行，自主創新是中國載人航天高質量發展的不竭動力。 季啟明：“目前，我們實現了部組件和關鍵元器件百分之百國產化，實現了自主可控，無論是我們的單項技術，還是我們空間站的總體方案，都非常有中國特色，體現了中國智慧、中國力量和中國方案。” 創新是中國載人航天的亮點，也是讓觀眾了解航天事業發展的最好窗口。 獨一無二的數字伴飛技術 今天，中國空間站在太空已經形成了“三艙兩船”的規模，質量超過80噸，怎么精準控制這么一個大型組合體在太空的所有動作，讓大家非常牽掛。 空間站飛行會不會碰到問題？飛行過程中有問題該如何解決？在航天科技集團五院，記者在首次公開的中國空間站地面數字孿生兄弟——數字空間站，找到了一些答案。 中國工程院院士、航天科技集團五院中國載人航天工程空間站系統總設計師楊宏：“我們空間站系統總體、各個總體崗位人員，都在數字空間站的工作大廳對空間站重大飛行事件進行仿真和推演。” 2022年，中國空間站問天艙和夢天艙升空后，建造過程中，要從前向對接口轉移到側向對接口，這個過程在地面無法完全用實物模擬，怎么保證整個過程的順利進行呢？ 楊宏：“我們組織推演仿真的夢天艙轉位動作，我們所看到的飛行任務的執行場景，已經在這之前做了詳細的方案設計、各種預案的制定，以及大量的數字仿真來進行驗證。” 中國空間站系統復雜，涉及能源、環境、控制、信息等多學科、多系統，空間站研制伊始，從設計師手里的設計圖，到加工車間的制造生產，再到系統的控制運行，都開始推行數字化。今天，空間站核心艙已經飛行近兩年，這些飛行數據又成為了這個數字庫里最新內容。 楊宏：“我們把這些模型集成起來，用一個時間軸把它串起來，讓它動態運行起來，既可以監測天上的狀態，也可以進行天上狀態的比對，讓數字化技術在空間站長期在軌安全穩定運行當中發揮更大更多的作用。” 獨樹一幟的環控生保系統 二氧化碳去除裝置、微量有害氣體去除裝置，展覽現場展出的實物也吸引了很多觀眾駐足，大家對航天員在太空舒適生活背后的秘密非常感興趣。 從2021年6月開始，中國空間站已經迎來了4個乘組，航天員駐留時間累計超過了17個月。航天員長期安全駐留的背后，是一套叫作再生式環控生保的復雜系統，讓中國空間站第一次實現了航天員在軌環境資源的再生利用。 中國載人航天工程副總設計師陳善廣：“里面包括水的再生，氧氣的再生，二氧化碳的收集、濃縮、還原一系列物理化學再生生保系統，在中國空間站里我們幾乎是一次完成的，特別是我們在尿處理、水處理方面，已經部分達到了國際領先水平。” 在整個環控生保系統中，怎么把尿液轉換成飲用水，是讓科研人員最頭疼的一個問題。 航天科工集團二院空間站環控生保系統尿處理子系統主任設計師崔廣志：“從尿液中提取水，而且還是在空間環境下應用，難度非常大。首先，尿液的成分比較復雜；其次，在空間微重力的環境下，在提取水的過程中會有大量的氣體產生，管理非常難。” 盡管做好了攻堅克難的準備，在研制過程中，雜質結晶堵塞管路、水提取率下降等問題不斷出現，設計人員在5年時間內，調整優化方案，增加去除雜質的組件，實現了設備的長時間運行。水的問題解決了，但是整個過程中氣體也有所損耗，這仍然不能符合中國空間站的要求。 崔廣志：“原來我們在工程樣機做原理實驗的時候，把蒸餾的氣體直接接根管子，通過通風櫥就排走了，對空間站物質就是一個流失，花了兩年的時間，保證了氣體資源的回收利用。” 中國航天工程師們的創新努力沒有白費，4個乘組的駐留驗證了環控生保系統的安全、可靠和高效。 中國航天員中心環控生保室主任卞強：“實際在軌運行的物質閉合度，氣體是百分之百。氣體完全不用往上帶，只帶一些應急的備用的資源上去，我們的目標是實現空間站水資源的自給自足。” 獨出心裁的可升級太空實驗室 空間站里到底能做什么？展覽現場，空間科學應用展區里的展品讓大家非常好奇。 2022年11月3日，夢天實驗艙升空后，中國空間站里的科學實驗機柜已經達到了16臺，它們不僅能夠探索宇宙粒子活動的基本規律，也能幫助我們了解太空中植物開花、結果與地面的不同之處。 陳善廣：“這幾個機柜實際上是可更換式的，將來它里面的內容、科學裝置根據研究的對象、目標不同，都可以進行更換。我們現在預計，將來應該有上千項的項目應用。” 除了實驗機柜可以不斷更換設備、增加研究項目，創新的設計讓中國空間站本身也可以像有機生命體那樣，依靠航天員進行新陳代謝。 在中國空間站，為了保證安全穩定運行和可維修性，許多關鍵設備都有雙備份甚至是三備份。空間站里數據管理的大腦——數管計算機就是如此。 航天科技集團九院771所所長、771所空間站任務總指揮唐磊：“對于一個衛星來說，需要主備兩套，可是到了我們空間站需要三套，而且三套必須要同時工作，為了防止任何一個地方出現故障，在軌壽命要求至少十年以上。” 航天科技集團九院771所空間站產品主任設計師張毅：“三機分體式結構就是為了滿足空間站在軌維修的需求，航天員可以對任意一個單機進行在軌更換而不影響正常任務的執行。” 而作為中國的第一個空間站，現在三艙80噸左右的構型只是基本形態，將來還可以擴展至180噸，甚至可以采取伴飛的模式，不斷提升中國空間探索的能力。 楊宏：“以我們現在空間站構型，在天上飛的同時，空間站后面可以有幾個伴飛艙，伴飛艙平日里可以單獨執行科學實驗任務，它需要燃料補給和維修維護的時候，可以自主對接到空間站上，完成以后再分離開，再單獨飛行，這樣就形成了一個以空間站為核心的太空母港模式，這是中國空間站所獨有的。” 獨立自主的后續太空探索計劃 在展覽現場，還第一次展出了包括新一代載人飛船、月面著陸器等模型，它們將帶著中國航天員去往更遠的地方，中國載人航天下一步獨立自主的太空探索計劃也已經越來越清晰。 季啟明：“當前載人航天工程進入到一個新的歷史起點，后續將實施空間站應用與發展和載人月球探測兩大任務。今年，按照計劃，登月階段的研制建設任務將全面實施。” 火箭的推力有多大，中國航天的舞臺就有多大。今天，長征5B火箭已經將3個20噸級的空間站艙段完美送入軌道，長征2F火箭每年運送兩個乘組的航天員進入空間站，長征7號火箭每年將托舉一到兩艘貨運飛船升空，為航天員送去物資補給。接下來，新的載人運載火箭也將加入其中。 |
