揭秘"天宮二號"背后的主力團隊

    9月15日22時04分，中秋佳節(jié)團圓時，我國第一個真正意義上的空間實驗室“天宮二號”發(fā)射。在上海航天技術(shù)研究院，參與研制的后方工作人員與在北京飛控中心、酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心指揮控制大廳的同事一起，為天宮二號的每一個動作牽腸掛肚。 對參與研制任務(wù)的上海航天人來說，這注定是一個難忘而忙碌的中秋之夜。

    “孿生兄弟”內(nèi)涵不同

    本次任務(wù)中，上海航天技術(shù)研究院承擔了天宮二號電源分系統(tǒng)、對接機構(gòu)分系統(tǒng)、測控通信子系統(tǒng)、總體電路（電纜網(wǎng)）、資源艙結(jié)構(gòu)及總裝工作。

    實際上，天宮二號和天宮一號是在同一個平臺上研制出來的“孿生兄弟”，天宮二號最早是天宮一號的“備份件”，如果“哥哥”出現(xiàn)異常狀況，“弟弟”就要頂上。2011年，“哥哥”天宮一號的完美演出，讓弟弟當時沒有出場，但從此弟弟卻有了更神圣的使命——作為真正意義上的空間實驗室開展太空科學(xué)實驗。

    “天宮二號空間實驗室是在天宮一號備份目標飛行器的基礎(chǔ)上改進研制而成的，采用實驗艙和資源艙兩艙構(gòu)型。”上海航天技術(shù)研究院載人航天工程專家查學(xué)雷說：“實驗艙大家比較熟悉，出現(xiàn)在電視畫面中航天員太空駐留的部分便是，相對而言，資源艙是不為人知的幕后英雄。”

    天宮二號資源艙是整器能源的締造者，由上海航天技術(shù)研究院抓總研制，身高3米多，腰圍也接近3米，是個上下一般粗的大家伙，他的個頭比實驗艙矮，卻為天宮二號提供所有的動能和電能，航天員維持生命的氧氣也儲存在這里。

    為了適應(yīng)任務(wù)的變化，資源艙進行了多項改進設(shè)計，與實驗艙一起全力保障天宮二號空間實驗室的各項任務(wù)：接受載人飛船和貨運飛船訪問，考核驗證航天員中期駐留、推進劑補加等空間站相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，并開展航天醫(yī)學(xué)、空間科學(xué)實驗和空間應(yīng)用技術(shù)試驗，以及在軌維修試驗和空間站技術(shù)驗證試驗。

    “拆除改裝”步步驚心

    “新裝一個毛坯房，還是改造二手房，哪個容易？改裝的麻煩更多，設(shè)計師、工藝師、總裝、吊裝、電裝、精測、檢驗各工種要環(huán)環(huán)相扣，密切配合，哪一步?jīng)]做好都會影響全局。”查學(xué)雷說，
天宮二號資源艙總裝設(shè)備近150臺/套，空間應(yīng)用系統(tǒng)載荷設(shè)備數(shù)量比天宮一號增加不少，在不影響原有設(shè)備安裝狀態(tài)前提下，研制人員只能見縫插針。第一步需要把資源艙上設(shè)備、熱控多層、電纜、管路、報廢的支架全部拆除，然后在艙上鉆孔，安裝支架，最后把沿用的管路和設(shè)備、電纜、新增的管路和設(shè)備、熱控多層等重新安裝到艙上。

    “大量新增的設(shè)備對艙體的動力學(xué)性能有什么影響？改裝中的多余物如何控制？是否還有其他未曾預(yù)料到的風險？這些問題時時刻刻困擾著我們，一刻不敢放松。”最終，團隊通過改裝初樣天宮一號結(jié)構(gòu)熱控資源艙來了一次全面的摸底。“我們進行了支架拆除、管路拆除、設(shè)備拆除、單艙振動試驗、整器力學(xué)試驗、EMC試驗等共計20項技術(shù)驗證工作，為正式改裝積累了經(jīng)驗。”

    其次，天宮二號上的所有元器件，都要全部重新分析、校驗、測試。“天宮二號2011年就做出來了，盡管當時 身體 很好，但過了5年，有沒有問題誰也不知道，我們就只能一個個檢查，消除一切風險。”

    對研制人員來說，資源艙內(nèi)每一臺設(shè)備、每一根電纜、每一個支架、每一個螺釘、每一個密封圈都是他們親手安裝的，像身體發(fā)膚一樣那么熟悉。他們有時蹲著，有時躺著，有時半趴著，一個姿勢保持個把小時都是常有的事。

    資源艙改進研制工作為國家節(jié)約了大量的研制經(jīng)費，僅結(jié)構(gòu)與支架就節(jié)約了數(shù)百萬元，而大量的電子單機更是價值不菲。

    “攝像師”拍攝太空婚禮

    天宮二號今天出嫁，它將與一個多月后進入太空的神舟十一號載人飛船進行在軌交匯對接，上演一場浪漫而盛大的太空婚禮。

    記者在上海航天技術(shù)研究所的電子所實驗室見到了婚禮“攝像師”的樣品件。鏡頭直徑大概20度厘米，看上去小巧，掂量起來卻有點重。

    為了讓太空活動“看得見、看得清”，作為神舟十一號和天宮二號的“眼睛”，天宮二號裝上了4臺攝像機，其中艙內(nèi)2臺，艙外2臺。艙內(nèi)攝像機視場角度達超廣角100度，成像效果更好，色彩更鮮艷。

    “航天員在艙內(nèi)的活動圖像，就靠艙內(nèi)攝像機來記錄。相比而言，拍攝太空婚禮的艙外攝像機難度更高。”技術(shù)負責人馮書宜說，它們要接受兩大考驗：一是空間環(huán)境的考驗，長時間暴露在太空環(huán)境下的2個艙外攝像機，不僅要承受太空晝夜兩面200多攝氏度的巨大溫差，還要面臨太空輻射、原子氧侵蝕等惡劣環(huán)境。二是，力學(xué)環(huán)境的考驗。天宮二號和神舟十一號對接時將產(chǎn)生劇烈震動，普通攝像頭一震動就會移焦，劇烈震動會破壞整個功能結(jié)構(gòu)。

    研制人員通過計算仿真，模擬太空環(huán)境，針對太空艙外惡劣環(huán)境進行了專門設(shè)計，并給艙外攝像機穿上了一層具有溫控功能的“保護膜”。“這4個攝像頭的像素還不是很高，我們目前已高研制出分辨率更高的升級版，將在明年貨運飛船上使用。”

    為了讓太空活動“聽得到、聽得清”，電子所研制的話音處理設(shè)備也是神舟十一和天宮二號的“耳朵”和“嘴巴”，保障了天地語音交互的功能。國家領(lǐng)導(dǎo)的親切慰問、天地太空授課的精彩講解與互動都離不開話音產(chǎn)品的“傾聽”與“述說”。

    參與12次發(fā)射不忘初心

    從1992年我國正式宣布開啟載人航天工程事業(yè)，到1999年神舟一號飛船的成功發(fā)射，到2003年神舟五號將楊利偉送上太空，到2011年神舟八號與天宮一號圓滿完成我國首次空間交會對接，到今天天宮二號空間實驗室的成功發(fā)射，24年間，中國載人航天工程圓滿完成了12次發(fā)射任務(wù)，其中，上海航天載人航天團隊在中國載人航天史冊上留下濃墨重彩的一筆。

    “我是從1994年加入載人航天工程研制工作的，經(jīng)歷了12次發(fā)射任務(wù)，每一次都是如履薄冰。”

    查學(xué)雷22年來一直從事載人航天艙體結(jié)構(gòu)和總裝研制工作。“一項工作從無到有的困難，不經(jīng)歷是無法想象的，經(jīng)歷過是畢生難忘的。”

    神舟9號進行整船測試時，有一個熱控泵工作異常，相當于空調(diào)系統(tǒng)出問題了，必須在有限時間內(nèi)緊急修復(fù)。“這就像家里的隱蔽工程出問題了，很難發(fā)現(xiàn)問題，還不能像家里裝修一樣拆開來看。我們想出了解決方案，又不能隨便在實地驗證，一旦方案不對，這個損失難以估量。”

    查學(xué)雷帶領(lǐng)團隊趕回上海，緊急搭出一個仿真環(huán)境驗證，通過視頻會議落實方案，又火速返會基地，連夜修復(fù)熱控泵。“一路走來，我們對載人航天事業(yè)的科學(xué)認知在不斷加深，每次都要竭盡所能把能夠認知到的問題全部解決掉，確保不帶任何疑點上天。”

    今年7月份，查學(xué)雷已帶隊從上海出征，在基地工作了2個多月。“現(xiàn)在基地環(huán)境好多了，1999年神舟一號發(fā)射時，喝水都成問題，吃飯前要喝醋中和一下。現(xiàn)在我們的主力隊員大部分都是80后、85后，吃得起苦，扛得起責任！”

    馮書宜今年32歲，已在上海航天工作了7年多。這次根據(jù)工作安排他留守在上海后方。“在電視里看直播也是一樣的，只要發(fā)射圓滿成功我就心滿意足了，畢竟我們的事業(yè)還有很多后續(xù)發(fā)展，上海還有很多工作很多難題需要我和團隊一起攻克。”

    天宮二號空間實驗室的成功，對上海航天人來說，只是一個新的起點。目前，上海航天神舟十一號的試驗隊也已經(jīng)進駐基地。“”神舟十一號將與天宮二號空間實驗室進行空間交會對接，實現(xiàn)航天員30天中期在軌駐留，驗證后續(xù)空間站關(guān)鍵技術(shù)，2017年，我們還將開展貨運飛船的發(fā)射試驗，每一場都是硬仗。”查學(xué)雷說。<