张崇峰代表:突破,必须把自己逼到极限
2017年4月,张崇峰(左二)在北京航天飞控中心参加天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室交会对接飞控任务。(资料照片)
■本报记者 张懿
航天工程处于科技之巅,承载着人类的梦想,但航天科技人的生活却远没有星空那般浪漫。张崇峰,上海市第十一次党代会代表、中国载人空间站工程载人飞船系统和空间实验室系统副总设计师,从上世纪90年代踏足航天科研开始,他就持续工作在沉甸甸的压力、或者说责任之下。
挑战技术极限,保护航天员安全———20多年来,张崇峰带领团队,从无到有,研制并生产出飞船对接机构,一举抹平我国与领先国家30多年的差距。不久前,受到万众关注的天舟一号与天宫二号的成功对接,使用的就是张崇峰团队开发的升级版对接机构。如今,为了让中国自主研制的空间站成功上天,他依然在不懈努力。
有底气才能从容
常年与压力作伴,有人会支撑不住,有人却能磨炼出一种特别的从容。张崇峰应该就是后者。他给记者的第一印象是儒雅亲切、眼神温和。不过,提起自己每天的状态和心态,他却用了四个字———如履薄冰。
看似矛盾,但仔细一想,要在太空中控制两架比大型卡车还重的航天器,让它们以轻柔、平稳的姿态精准对接,需要的不正是这种举重若轻、处变不惊的气质吗?
1993年,还在哈尔滨工业大学攻读博士学位的张崇峰获得机会赴俄罗斯进修半年,学习进修航天器总体设计。那时,他第一次接触到空间对接机构。回国后,上海航天邀请他加盟研制自主对接技术,他毫不犹豫地答应了。
当时,国际上只有美俄两国掌握空间对接机构技术,而美国在造出航天飞机后,对接技术长期被冻结。张崇峰团队起步时只有七人,能找到的资料很有限,挑战非常大,甚至连机构该做成什么样子、得突破哪些难点都不甚清楚。
几次国际交流中,俄罗斯方面曾坦言,对接技术很难,但他们做得好。试探性地询价时,对方却对一些初步技术资料标注上了天价。实际上,中国航天人早就想明白了,要避免航天事业受制于人,空间交会对接技术必须自主突破。1997年,经过充分准备,张崇峰团队拿出了技术方案。他们决定采用跨越式发展思路,研制能与国际空间站匹配的“异体同构周边式对接机构”。这种机构适应性强、承载力大、航天员进出自如,当然,它的难度高、构造复杂。
张崇峰说,在接受国家论证评审时,他曾表态说:哪怕方案没有获得立项,也会靠自己的力量做出来。严密的筹备、完善的方案,加上这股底气与决心,张崇峰团队最终收获了国家的认可,中国追赶国际领先者的征程正式启动。
创新是不断遭遇和解决问题
工作中的张崇峰相当投入,甚至很难找到一张神情轻松的照片。事实上,他哪怕是和妻子在世博园放松,照片上都挺严肃的。他笑得最放松、最灿烂的照片,背景是北京航天飞行控制中心,大屏幕上的时间是2011年11月17日20时许———那一刻,与天宫一号成功完成首次对接任务的神舟八号返回舱刚刚着陆。两架飞行器成功对接,实际上是在两周前的11月3日。但张崇峰说,他的习惯是直到飞船安全落地,才会完全释放自己。
20多年的航天创新之路,张崇峰和同事们迈过了许多坎。他说,创新就是一个不断遭遇问题、不断解决问题的艰难过程;把理论化为设计方案难,把方案变成实物,则是难上加难。
要过的第一关就是构建一个环境,来模拟太空微重力下的对接过程。俄罗斯当年采用的是“吊挂方案”,有点类似杂技“空中飞人”那种“空中携手”,但这种方案的稳定性有很大局限。张崇峰也试过“滑车方案”,但摩擦力减不下来———空间环境下,很小的外力就足以改变飞行器的姿态。最终,张崇峰团队创造性地提出气浮平台方案:置于其上,要移动两台8吨的飞行器模型,只要手指轻轻一点。为打磨出这种极端平整的平台基座,他们经过反复研究,在泰山石矿区仔细考察了一个多月,选定两块70多吨的巨石;然后又花了五个月,打磨成两座20吨的精密平台。见到这样的对接模拟装置后,俄罗斯专家也不禁赞叹:“世界最高水平”。
张崇峰说,之所以只有泰山石才能符合航天标准,是因为它们已在自然界存在数千万年,非常稳定,再不会因为外部环境的变化而扭曲或动摇。什么叫“泰山崩于前而色不变”,泰山石或许最懂。
成功,往往就是看最后一步能否坚持,但问题是,谁都不知道哪里才是最后一步。张崇峰记得,对接实验曾让他们发现,飞行器分离时存在角速度过大或者说转得太快的问题。经过不停分析、不停改进,情况没有明显改观。这一问题困扰了团队整整一年,经过170多轮试验,神舟八号与天宫一号分离时,角速度低至0.04度/秒,相当于两个半小时才转一圈。
航天人的习惯是不让隐患上天
20多年来,张崇峰为航天事业牺牲了大量休息时间。当记者问起现在他每周能否休息一天,他答道:“争取吧。”
航天任务一环扣一环,技术难关一个接一个。为消灭所有的“万一”,必须付出一万分努力。张崇峰记得,有一年农历腊月二十七,实验已近尾声,忽然传感器提示信号异常。分析下来,这种故障的概率是1/1000,而且对下阶段任务没有影响。但航天人的习惯就是不带任何隐患上天。于是,一个个电话,团队成员全都回到了实验室。那年春节对这个团队来说,年味非常淡。大年三十18时,张崇峰才离开单位;而当天,他的孩子正发着高烧,年夜饭只好草草了事。年初二,大家又都进入实验室。奋战九天九夜之后,这个千分之一的隐患终于被排除。
张崇峰很推崇英特尔公司创始人之一安迪·格罗夫的一句名言:只有偏执狂才能生存。他说,在航天领域,我们对相关物理过程和技术本质的理解还差得很多,距离真正自如、自由的工作状态还很遥远;因此,只有把所有精力和能量投入工作、只有毫无保留地把自己逼到极限,才能在航天领域取得成功。
神舟八号之后,中国载人航天任务不断,张崇峰一直带领团队提升对接机构技术。他告诉记者,不久前刚完成“快递”任务的天舟一号,使用的就是升级版对接机构,它能承受更大的对接能量。而面向未来,着眼于下一代空间站的研制需求,他们正谋划改变技术路线,开发出全新的对接机构。
目前,我国自主研制、生产的对接机构,国产化率达到99%,拥有数十项发明专利,形成了整套设计方法;同时,整个团队也从最初的七人成长为现在的100多人。张崇峰说,这一代对接技术,中国已和世界最高水平平起平坐;下一代对接装置,大家则处于同一条起跑线上。