2008年9月27日,神舟七号航天员翟志刚开始中国人的第一次太空行走。持续19分35秒的舱外活动,标志着中国成为世界上第三个掌握空间出舱活动技术的国家,也正式开启了"三步走"发展战略"第二步"--空间实验室的征程。事实上,早在2006年,中国的第一个空间实验室--天宫一号就进入初样研制阶段,杨宏担任天宫一号的总设计师。
2008年9月,神舟七号航天员乘组圆满完成太空行走任务后,中国载人航天的工程能力和技术储备站到了新的起点。最为关键的技术是交会对接,这项技术的突破是沿袭10多年前制定的方案一步一动,还是按照新的技术水平更大步地跨越发展,中国航天人又一次面临着重大抉择。
杨宏:交会对接需要有一个目标飞行器,这个目标飞行器同时还要兼做空间实验室的功能,还要兼做控制和管理两个航天器对接到一起的组合体的功能,还要完成航天员中短期的驻留,还要开展一部分的科学实验,还要为空间站做先行的技术验证。实际上是一个多任务目标。
记者:那为什么非要让这么多的任务在一个飞行器上解决?
杨宏:降低成本,降低整个工程的代价,这样我们能够少花钱多办事。
没有成熟的经验可借鉴,没有充分的数据可参考,无法充分验证宇宙中的现实环境,挑战不言而喻。根据天宫一号任务的特点与要求,杨宏带领研制人员不断改进设计,提高天宫一号的性能。
杨宏:当时我作为总师,一个非常大的压力就是天宫一号首发必须得成。如果天宫一号不成,整个载人航天的第二步任务就无法实现。
天宫一号的控制系统、能源系统、动力系统,使用了超过80%的新设备新技术,远远高于新研航天飞行器采用量不超过30%的惯例。一些关键技术的突破不仅用于了天宫一号,也为空间站的研制奠定了坚实的基础。2011年9月29日,在正式立项五年后,我国首个目标飞行器天宫一号发射成功。一个月后,2011年11月3日,天宫一号与神舟八号无人飞船上演"太空之吻"。
记者:天宫一号这个任务用了五年的时间,这段路你和你的团队是用什么样的工作强度给它攻下来的?
杨宏:我们基本上晚上加班是常态,周六周日不休息也是常态。在神舟五号到神舟六号的时候,我们载人航天团队形成了一次新老交替,所以那个时候的平均年龄只有31岁。天宫一号正是这样一个年轻团队干过来的,这批青年团队到最后形成了空间站的骨干力量,我觉得这是一个非常大的收获。
之后,天宫一号又成功与神舟九号、神舟十号飞船对接,接纳了两个飞行乘组、六名航天员进驻,验证了载人航天器组合体控制等多项空间站关键技术。2016年的春天,天宫一号功成身退,中止服务。同年,天宫二号和神舟十一号载人飞船相继发射成功,神舟十一号航天员乘组在天宫二号空间实验室驻留30天,首次实现中国航天员中期在轨驻留。2017年,我国首艘货运飞船天舟一号与天宫二号顺利完成自动交会对接,验证了货物运输和推进剂在轨补加,标志着我国建成了空间站货物运输系统,中国载人航天"三步走"第二步全面收官,正式叩开了中国"空间站时代"的大门。
国际空间站不带我们玩
反而倒逼了我们
天舟一号发射任务成功之后,中国载人航天工程迈进空间站建设时代。而早在天宫一号成功发射之前的2010年,中国载人空间站工程就正式立项,杨宏担任空间站系统总设计师。如何实现从"空间实验室"到"载人空间站"的迭代和升级,成为杨宏和他的团队重点思考的问题。那时候,距离地球400公里近地轨道上的"国际空间站"开始全面使用。这项太空合作计划却把中国拒之门外。
记者:当时你已经在这个队伍里了,听到这个消息心里是什么感受?
杨宏:说得通俗一点,就是国际空间站不带我们玩,反倒是倒逼了我们,我们必须靠中国人自己的力量去干,打造出一个我们具有世界级水平的中国空间站。
按照规划,中国空间站的基本构型由一个核心舱、两个实验舱以及与其对接的载人飞船和货运飞船组成,并具有扩展能力。空间站设计寿命为10年,当时计划于2020年前后建成。作为空间站系统总设计师,杨宏坚持自主研发,提前布局,首创性地提出了元器件自主可控系统性保证方案,对8类核心元器件进行提前国产化攻关,确保了我国航天技术不受人"卡脖子"。
杨宏:比如我们有一款高端芯片,宇航级的高端芯片,比CPU还要高端。大家可能从电视上可以看到,空间站传输的电视图像,还有高清的大容量的数据传输,都是靠高端的宇航级芯片来完成的。而这个芯片是一开始我们就意识到了,早早就安排去研制、攻关、突破。另外一方面,我们国家很多行业科技的自立自强也助推了空间站设计的先进性提升,比如我们把5G技术用到了中国空间站,所以我们是相互促进,共同发展。
2020年5月5日,中国目前近地轨道运载能力最大的运载火箭长征五号B成功首飞,正式拉开我国载人航天工程"三步走"第三步任务的序幕。从2021年4月29日空间站天和核心舱发射开始,19个月的时间里,中国载人航天密集实施11次发射,天舟二号、神舟十二号、天舟三号、神舟十三号、天舟四号、问天实验舱、神舟十四号、梦天实验舱、天舟五号、神舟十五号相继发射升空,中国空间站"T"字基本构型在轨组装完成,航天员乘组实现首次在轨轮换,空间站转入常态化运营模式,中国载人航天工程"三步走"发展战略第三步完美收官。神舟十六号、神舟十七号接力奋战,逐梦太空永无止境。
记者:如果我们就现实点说、功利点说,我们发展这条路,在这条路上这么远地去走,对当今的意义和作用是什么?
杨宏:我们提到的一些关键技术能够直接带动很多产业的发展,也能助推它们的技术进步。我记得我们有一个研制单位到最后在科创板上市了,这是我觉得非常开心的事情。我们高压体制下有个直流变换器,叫DCDC的模块。高压体制,我们自己的产品完全立足于国产,既没有想过在国外去买,也没有想跟国外的对标,照猫画虎我们再去跟仿一个型号,我们完全独立自主地自己设计了一套体系,设计了一套型谱规格。
杨宏:比较有意思的一个现象出现了,我们自己的研制体系形成了以后,国外的厂商打不进来了,国外的厂商主动把我们的型谱要去,按照我们的型谱去研制,才能进入中国市场。这就是什么呢?我们不能去走跟仿这条路,一定要独立自主地按照自己的需要,中国式的特色独立自主地设计自己的型谱,形成中国标准。
从神舟一号的横空出世到如今中国空间站转入应用与发展阶段,中国人在太空一次次迈出的一小步,汇聚成了中国航天的一大步,这支平均年龄只有三十几岁的研制团队,如今又站在了一个新的起点。
杨宏:我们现在进入空间站的应用与发展阶段,这个阶段我们有更多的任务去完成。首先要按照党中央的部署,要建成我国的国家级太空实验室,开展大规模的空间科学和技术实验,让空间站让载人航天工程能够发挥更大的科学价值、经济价值,服务于国家战略,服务于国计民生。
杨宏:我觉得有一个非常重要的制胜法宝,就是航天精神。我们航天精神的内涵,热爱祖国。我们老一代航天人经常跟我们讲,热爱祖国是最关键的,以国为重。我非常敬佩我们的老前辈们,不止三十年,我们是一代代航天人接续奋斗,一代代努力奋斗下来的,有很多老同志由于年龄原因退下去了,有的可能永远离开了我们,只是在我们这一代手里完成了空间站的组装建造,但是我们时刻不能忘记这是在老一代航天人、几代航天人的接续奋斗下,才有了今天。