近日，海南文昌航天發(fā)射場迎來了一位“貴客”，那就是夢天實(shí)驗(yàn)艙。不久后，它就會發(fā)射升空，和問天實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)行會和、與天和核心艙合體，中國空間站的在軌建造任務(wù)也將正式完成，而這也是我國實(shí)施載人航天工程的第30個(gè)年頭。
從象牙塔的教書匠到科研一線工作者，27年來，“2022最美科技工作者”張崇峰作為我國空間對接技術(shù)的開拓者，伴隨著載人航天工程一路成長。
從第一次在俄羅斯參觀對接機(jī)構(gòu)研制車間，到自己參與研制的對接機(jī)構(gòu)飛上太空，“太空之吻”見證了張崇峰16年的風(fēng)雨兼程和執(zhí)著堅(jiān)守；從天宮一號空間實(shí)驗(yàn)室到建造中國空間站又是11年，張崇峰的星辰大海不斷被續(xù)寫。
十六年，只為太空那一“吻”
1993年，博士畢業(yè)不久還在哈爾濱工業(yè)大學(xué)做講師的張崇峰得到了去俄羅斯進(jìn)修的機(jī)會，那是他第一次接觸到空間對接機(jī)構(gòu)。1996年，他受邀加入中國航天科技集團(tuán)上海航天技術(shù)研究院，成為對接機(jī)構(gòu)研究團(tuán)隊(duì)的技術(shù)負(fù)責(zé)人。
當(dāng)時(shí)，只有俄羅斯和美國掌握了空間交會對接技術(shù)，而能夠獨(dú)立研制對接機(jī)構(gòu)的只有俄羅斯，我國也有意購買俄羅斯的技術(shù)。張崇峰依然清晰地記得，參觀俄羅斯“能源”火箭公司對接機(jī)構(gòu)研制車間時(shí)，那位車間主任非常自豪地說：“世界上所有的對接機(jī)構(gòu)都是我們這里生產(chǎn)出來的?！?/p>
俄方不停推銷他們的產(chǎn)品，開出的價(jià)格可謂天文數(shù)字，僅設(shè)計(jì)專利費(fèi)就高達(dá)一億美金。
張崇峰心里埋下了一個(gè)種子:
一定要研制屬于中國人自己的對接機(jī)構(gòu)，中國載人航天要走自己的路！”
種子種下了，但從零開始的生根、發(fā)芽卻是一個(gè)異常漫長的過程。
所謂空間交會對接，是指兩個(gè)航天器在空間微重力環(huán)境下進(jìn)行的軌道交會，而完成對接任務(wù)主要依靠執(zhí)行結(jié)構(gòu)，即對接機(jī)構(gòu)。對標(biāo)國際先進(jìn)，研制團(tuán)隊(duì)一開始便提出了跨越式發(fā)展的思路——研制能與國際空間站相匹配的異體同構(gòu)周邊式對接機(jī)構(gòu)。
只有掌握了對接技術(shù)，才能夠維持一個(gè)空間站的長期工作。”
正是有了有了自力更生的決心和堅(jiān)持不懈的創(chuàng)新，團(tuán)隊(duì)成功研制出了屬于中國人自己的對接機(jī)構(gòu)。也正是有了對接機(jī)構(gòu)，如今我們才能看到航天員們“出差”太空6個(gè)月，在天和核心艙和問天號實(shí)驗(yàn)艙之間自如穿行，完成一系列太空作業(yè)。
這種對接機(jī)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)、承載能力大，便于航天員在不同飛行器之間自如進(jìn)出，但與之相應(yīng)的是重量大、對接初始條件要求嚴(yán)格、構(gòu)造復(fù)雜。”
為了將這個(gè)方案論證清楚，張崇峰帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)前后收集到的各類資料裝滿了整整十個(gè)大箱子，僅論證報(bào)告的撰寫就用了三個(gè)多月的時(shí)間。最終，這個(gè)方案被采納了，這一天，距離他離開家鄉(xiāng)哈爾濱，過去了3年。
交會控制和對接過程很繁瑣，包括緩沖、捕獲、校正、碰撞、連接、鎖緊等一系列復(fù)雜程序。在研制過程中，有好幾次技術(shù)攻關(guān)一度陷入困境。
比如，對接機(jī)構(gòu)地面模擬試驗(yàn)時(shí)測得分離角速度太大，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。而分離角速度過大，嚴(yán)重的話將會導(dǎo)致對接時(shí)側(cè)翻。經(jīng)過170多次試驗(yàn)、分析和改進(jìn)，最終，研制團(tuán)隊(duì)在模擬太空環(huán)境最嚴(yán)苛的條件下，終于使分離角速度達(dá)到了“分秒不差”的理想狀態(tài)。
2011年11月3日凌晨，當(dāng)坐在北京飛控中心大屏幕前，親眼目睹天宮一號與神舟八號首次交會對接取得圓滿成功時(shí)，張崇峰長期緊繃著的神經(jīng)一瞬間得到了放松。
十六年完成“太空之吻”，所有的付出在那一刻得到了最好的回報(bào)，中國自此成為世界上第三個(gè)獨(dú)立掌握空間交會對接技術(shù)的國家。
搭建“太空城堡”，為對接口定制“延壽保險(xiǎn)”
2021年4月29日，長征五號B運(yùn)載火箭成功將我國空間站天和核心艙精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道，我國正式拉開了空間站建造的大幕。
天和核心艙上配置了5個(gè)被動(dòng)對接口。我國空間站的設(shè)計(jì)壽命要求不小于10年，對核心艙上的5個(gè)被動(dòng)對接口來說，要如此長時(shí)間的暴露在太空環(huán)境中，承受88000次超過200攝氏度范圍的高低溫循環(huán)、低軌空間原子氧的剝蝕、多頻次的對接與分離后仍確?？煽浚且粋€(gè)全新的艱難考驗(yàn)。
通常來說，對接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命為3年，而這五個(gè)被動(dòng)對接口足以算得上長壽命了?！?/p>
為此，張崇峰帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)全面系統(tǒng)地為它們做了“深度體檢”，分析出五項(xiàng)影響它們健康的壽命敏感要素，并為它們量身定制了“延壽保險(xiǎn)”，包含了可能發(fā)生的故障預(yù)案共79項(xiàng)，并且針對每個(gè)可能發(fā)生的故障，都制定了詳細(xì)處置措施，確保它們在軌期間的健康穩(wěn)定工作。
按照后續(xù)空間站建造及運(yùn)營規(guī)劃，張崇峰帶領(lǐng)的對接機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)每年都要至少保證5套對接機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)交付，才能跟得上空間站工程高密度發(fā)射的步伐。
只要后續(xù)有航天器發(fā)射，就必須通過對接機(jī)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)與空間站艙段的組合。任務(wù)重、節(jié)點(diǎn)緊，產(chǎn)品的研制生產(chǎn)不允許任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，否則就會影響到整個(gè)任務(wù)的進(jìn)程?！?/p>
張崇峰介紹說，目前他正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過部組件產(chǎn)品化、測試項(xiàng)目通用化以及發(fā)射場流程優(yōu)化等方式，有效提高生產(chǎn)、總裝、測試、試驗(yàn)效率，在確保滿足空間站建造及運(yùn)營階段需求的同時(shí)，也保證每一次“太空之吻”的完美亮相。
從2011年首次亮相至今，“太空之吻”已經(jīng)走過了整整十一年。十一年間，在張崇峰和團(tuán)隊(duì)的有力保障下，我國共成功實(shí)施21次精準(zhǔn)可靠對接，經(jīng)歷了從無人到有人、從自動(dòng)到手控、從幾天到6.5小時(shí)、從軸向?qū)拥綇较驅(qū)拥膭?chuàng)新突破。
天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙，以及未來的夢天等更多的艙體可以在太空互相對接。它會陪伴著我國空間站一直建造，實(shí)現(xiàn)我們百噸級的空間站的建造，搭建中國的“太空城堡”。
