航天科技集团神舟载人飞船组批研制侧记

文章来源:中国航天报 发布时间:2022-06-08

6月5日,神舟十四号飞船载着陈冬、刘洋、蔡旭哲3名航天员飞向太空,我国空间站建造阶段载人发射任务首战告捷。

根据空间站关键技术验证及建造阶段的规划,从神舟十二号飞船到神舟十五号飞船采用组批研制模式,飞船技术状态基本一致,安全、稳定、可靠地承担着航天员和物品天地往返运输任务。

不变:具备“十八般武艺”

神舟十四号飞船和神舟十三号飞船的任务一致。在空间站关键技术验证阶段,神舟团队通过神舟十二号、神舟十三号飞船验证了交会对接、绕飞、长期驻留、快速返回等关键技术。

可以说,神舟十四号飞船具备了空间站建造和运营阶段的全部十八般武艺。

五院载人飞船系统副总设计师郑伟认为,“不变”是神舟十四号飞船的重要特点。他介绍,在空间站关键技术验证和在轨建造阶段所使用的神舟十二号至神舟十五号飞船是同一批次投产,采用的方案一致。这意味着,飞船的技术状态稳定可靠。

五院载人飞船系统项目技术副经理邵立民介绍,一个产品要走向批量研制,最关键的是要有“比较健壮的设计”。只有产品设计健壮、攻关项目见底,才能批量化生产;而且批量化生产才能形成规模,做到管理更加严密,实现高质量保成功、高效率完成任务,满足空间站任务的高密度发射需求。

以交会对接为例。神舟十四号飞船采用6.5小时自主快速交会对接模式,与神舟十三号飞船完全一致。飞船由火箭护送从酒泉卫星发射中心发射入轨后在3圈内完成6次变轨,经历4.5小时到达空站后下方大约50公里的位置,随后途经中瞄点、停泊点,姿态调整为垂直飞行后停靠于空间站下方径向对接口。

“会者不难。先进技术已经验证、掌握,如果任务需要,交会对接的速度还可以更快。”郑伟说。

此外,神舟十三号飞船的6个月长期在轨停靠,也让团队积累了飞控工作经验。“以后我们开展在轨巡检、进行项目设置都会更加成熟。”载人飞船系统总体主任设计师张福生说。

神舟十四号飞船自去年8月进入酒泉卫星发射中心并完成待命状态设置以来,在发射场共计待命了7个月,待命时间为历史最长。其间,试验队通过首次开展“北京—酒泉”远程发射场巡检工作,确认了飞船状态满足应急发射条件,验证了“一船发射、一船待命”的滚动备份模式,为后续该模式的持续应用奠定了基础。

“如今,团队的理念从突破关键技术转变为保证任务可靠、保证航天员安全。放眼世界航天舞台,神舟飞船安全性是首屈一指的。”载人飞船系统总体主任设计师高旭说。

变化:组批研制大不同

回顾神舟飞船的历史,从1999年神舟一号飞天开始,二十几年的时间里,每一艘新飞船都蕴含着探索与突破。如今,组批研制的神舟飞船看似没有变化,研制生产模式已发生了巨大转变。

“以前在发射场80 天~90天完成一艘飞船的工作,现在45天可以完成两艘飞船的工作。任务量几乎翻倍,时间却大幅缩短。”郑伟说。

随着载人航天发射呈现出高密度、常态化、多样化等特点,神舟团队今年要按计划执行返回、两船次交会对接、三船次应急救援待命任务,涉及神舟十三号飞船至神舟十六号飞船共4艘神舟飞船,还要并行开展神舟十七号飞船、神舟十八号飞船地面研制工作。

在本次任务中,神舟团队采用“北京—酒泉”两地远程协同的科学管理模式,最大限度发挥团队作用,保障发射型号和出厂前型号并行研制。由五院载人飞船系统总指挥何宇带队完成神舟十四号飞船、神舟十五号飞船各项发射场工作;总设计师贾世锦留守北京抓飞控线和保障线,带领后方团队为后续型号任务的产品交付、总装测试等工作争分夺秒、日夜奋战。

“就算技术状态不变,但是跟产品相关的人、流程都会产生变化,作为管理者,要分析识别这些变化带来的隐患风险,采取措施把风险消除。”在八院神舟飞船副总指挥顾侧峰看来,在人员操作、产品细节等方面,每次任务都有所变化,必须充分识别风险,不断优化流程。

例如,在神舟十二号飞船、神舟十三号飞船进行推进舱检漏时,团队发现原先拆装前端吊装附件的操作可能会带来隐患。团队研讨后,在上海、北京扎实开展试验,最终优化流程,取消了附件拆装环节,既降低了操作风险又节约了时间,实现了在流程上做减法,在质量控制上做加法。

软性改进与“隐形创新”不断

组批研制的神舟飞船看似技术状态不变,实则软性改进和“隐形创新”不少。

例如,在神舟十三号飞船返回时,返回方案由原先规划的11圈返回变为5圈返回。经过改进,航天员返回时的准备时间、在轨等待时间都显著缩短,返回舒适性显著提高,航天员回来之后也对这次快速返回表示赞赏。

“虽然产品设计已经固定,但神舟飞船运用模式还可以有很多创新。返回方案的变化就是典型的软改进,效果非常明显,团队后续会在这方面继续突破。”邵立民说,“此外,还有许多隐形的变化,比如对飞控应急预案的不断完善。”

他举例,当神舟十四号飞船和神舟十五号飞船同时在轨时,飞控团队的原则是“有缝衔接”,即不会让两艘飞船同时交叠操作,在程序上切割开。但在进行任务准备时,团队会选择“无缝衔接”,按照最复杂的情况做准备,确保任务万无一失。

类似这样的“隐形创新”,在八院也不胜枚举。万一出现紧急情况,对接机构承受撞击的能力如何?密封材料性能如何?能源系统不同工况下适应能力如何?发射场太阳翼展开试验如何进一步优化流程?八院相关分系统团队针对风险分析结果,进行了一系列试验验证和仿真分析工作,全面细致做好技术风险控制,全力以赴确保飞行任务圆满完成。(文/宋皓薇 图/五院、宿东、宋勇杰提供)