為國問天 築夢長空
為國問天 築夢長空
【到新時代新天地中去·守護航太夢】
航太事業的意義不止于科學技術本身。一個民族探索宇宙的雄心，幾代中國人提振信心的努力，無數青年人揮灑的智慧與熱情，匯聚於此。
五四青年節前夕，當記者撥通幾位青年航太科學家的電話，他們已整裝出發，行進在去往酒泉的路上。
又是一次代表人類探索宇宙知識邊界的非凡之旅！
話語專業度高，時間緊，記者發現很難用簡短文字記錄他們的心路歷程，他們的研究與大眾認知也還有很長距離，但可以肯定的是，只言片語裏，能觸摸到這些不凡青春的輪廓——
把所有精力集中于尚未達到的目標，用淩雲壯志才能點燃的心，去攀登那些無法輕而易舉抵達的高峰，成就不朽的事業。
攀登，向著時代之夢
墨子號升空
二○一六年八月十六日，我國自研的世界首顆量子科學實驗衛星發射。
海上發射火箭有多難？
負責長征十一號海上發射系統全部地面設備建設的中國科學院力學研究所空天飛行科技中心發射支援部主任胡小偉，可以把這個問題拆得很細：用什麼船、在哪發射、從哪個碼頭出發，又如何把火箭安全轉移到發射船上、在晃動狀態下初始對準、讓工作人員在發射前快速撤離……
2017年年初，胡小偉著手論證海上發射平臺的可行性。
為何一定要在海上發射火箭？
“海上發射更容易滿足低傾角衛星的發射需求，可以解決火箭殘骸落點的安全性問題，相當於增加了我國的火箭發射工位，擴大了發射能力。”胡小偉這樣解釋。
建設海上發射平臺不是一件容易的事，擺在胡小偉面前的難題有很多。為了解決動態條件下火箭初始對準的難題，胡小偉團隊進行了大量比較論證，為確保實驗結果與實際狀態一致，他們開展出海試驗。“那是我們所有研製人員第一次出海，我們做了詳細試驗方案。測試平臺上沒有生活設施，條件十分艱苦，吃飯要靠小船來回送。為了等一個惡劣的天氣來檢驗設備與方案的可行性，我們在海上持續試驗了很多天。”胡小偉回憶。
2019年6月5日12時6分，托舉著七顆衛星的長征十一號運載火箭從黃海騰空而起，首次海上發射圓滿成功。胡小偉在保障船上見證了這一刻：“激動！火箭升騰的那一刻，從論證到設計研製過程中所有的畫面，似乎在眼前一一浮現。”
那次發射，胡小偉沒能以試驗人員身份參加任務，有些遺憾。但攀登者不停步，向著新的高峰進發。此時的胡小偉已經投身我國運載能力最大的固體運載火箭的地面設備保障工作。
這一次，胡小偉帶隊攻堅，攻克了多油缸起豎同步載荷設計和工藝實現難題，通過了135噸火箭起豎試驗的驗證。這一創新，降低了固體運載火箭的發射保障條件，提升了其響應速度，為我國的固體運載火箭研製技術達到世界最強水準提供了重要支撐。
胡小偉說：“當前，火箭發射向低成本、高可靠、批量化的趨勢發展，地面設備也要響應更高要求。咱們沒趕上大航海時代，那麼在大航太時代，一定要做些事情。”
嚴謹，懷揣對知識的敬畏之心
北斗三號升空
二○二○年六月二十三日，北斗三號最後一顆全球組網衛星發射。
中國科學院力學研究所空天飛行科技中心結構部主任張延瑞在單位有許多外號。
同事們說，他文質彬彬，專精領域垂直度深，是個“沒有短板的清華博士”，是“最科學家”的科學家。
張延瑞認真解釋道：“這個印象估計跟我的頭髮白有一定關係。老一輩航太人為了航太事業付出了心血、熬白了頭髮，所以大家心目中的科學家是這種形象。”
可80後的張延瑞為何滿頭白髮？“頭髮白其實與染不染關係最大。”輕鬆話題，張延瑞依然嚴謹作答，“研究生階段做倣真計算課題時，頭髮就有些白的跡象了，那時染過。工作後發現科研工作又不用亮相，就不再管它了。”
方案設計、地面試驗、倣真分析……青絲換白髮的光陰裏，張延瑞在一件件複雜的工作面前，潛下心來，在各個火箭型號研製的任務中，尤其是結構分離技術領域，攻克了大量難題，展現了出色的技術實力和深厚的理論基礎。就這樣，張延瑞頂著一頭疏于打理的白髮，成了大家眼中“科學家”應有的樣子。
張延瑞告訴記者：“對於航太工作而言，能夠認識到的都不是問題，問題往往出在認識不到的環節，因此，航太人的工作態度永遠是嚴肅認真，懷著敬畏之心的。”張延瑞堅守的“嚴肅認真”，正是“中國航太十六字方針”之首。而在科研之外，張延瑞有著隨和風趣的一面。
同事們說，張延瑞是年輕人“最好的導師”，因材施教，毫無保留，團隊成員成長速度非常快。同事們還說，張延瑞是“天橋上的張師傅”，是“圈內貼膜名人”，誰有手機貼膜的需要，都第一時間找他。
“傳幫帶、老帶新，是我國航太事業人才輩出的重要原因，團隊是一個大家庭，最重要的是平等與尊重。”在給新人制訂工作項目和培養計劃時，張延瑞總是將性格特質和職業規劃結合起來：“有些同事喜歡安靜地搞計算、搞設計，有些則喜歡參與協調、跟蹤生產、組織試驗，要幫他們找到適合的成長路徑。”
走出單位，張延瑞褪去了科學家的標簽，化身千萬個“老張”中的一員，但嚴謹的風格如一。“回家聽安排，家人交給的‘任務’，我也認真對待。”他笑著說。
有關外號的故事還沒講完，“老張”突然接到了新的任務，他匆匆告別，再次趕往發射基地。
統籌，總體思維下尋找最優解
嫦娥五號“落月”
二○二○年十二月一日，嫦娥五號探測器在月球著陸。
在同事們眼中，中國科學院力學研究所空天飛行科技中心總體部主任史曉寧，就是“忙碌”一詞的化身，仿佛一刻也不休息。
在技術攻堅上，其他分系統幹不了的工作、無法定位隸屬的工作、技術歸零的工作，都需要總體設計師頂上。長期從事運載火箭總體設計工作的史曉寧，常年眼睛腫脹、幹澀，甚至曾在工作中累到嘔吐，在就醫後短暫休整，便回到工作中。
在超負荷狀態下，史曉寧仍保持著對航太事業的熱情。談話間，他提到最多的就是責任心，這份責任心源自全局意識和總體思維。
“總體設計師要加強與各系統間的溝通和交流，對每個技術細節都心中有數，找到問題的最優解。”在史曉寧看來，工作中所需要的學習能力、溝通能力、知識儲備等，都是在為總體思維和全局意識服務。
史曉寧是這樣理解的，也是這樣做的。總體設計師需要根據運載火箭項目的實施進展編寫很多技術報告，每一個運載火箭型號都需要專業程度高、指導性強的材料。每一次總體材料都由史曉寧親自撰寫，日積月累，材料摞起來早已超過他的身高。他用奉獻、奮鬥、堅持的精神感染整個團隊。
在協調“力箭一號”與搭載衛星的過程中，史曉寧所帶領的總體設計團隊曾遇到一個棘手的難題。當開展地面試驗後，大家發現某項力學環境參數超過初期提出的條件，衛星反饋存在單機產品失效的風險。如何用最小的代價排除隱患，大家一籌莫展。
史曉寧帶領總體設計團隊，從系統全局入手，充分了解衛星的技術狀態，綜合分析成本、進度、技術更改複雜程度等因素，提出開展星箭聯合設計。團隊廢寢忘食、爭分奪秒，在不斷模擬、試驗下，找到了對現有系統影響最小的綜合解決方案，消除了隱患。
作為新一代航太青年，對於如何做好總體設計工作，史曉寧有自己的認識：“時刻保持總體思維，利用多元化的資訊渠道，多學習和了解各系統、各專業的技術細節，才能提出兼顧各方的最優方案。”
洗練，在行業前端採擷創新寶藏
神舟十三凱旋
二○二二年四月十六日，神舟十三號載人飛船凱旋。
1天，100天，1000天……這是一場無法預期的漫長實驗，可能成功的喜悅會在某一次嘗試後，猝不及防地充滿整個心房，但大多數時候，只能記錄下失敗的數據，用一個夜晚整理情緒，然後再次發起挑戰。作為長期攻關戰略性、前沿性火箭項目的科研人員，北京中科宇航技術有限公司創新中心總經理楊浩亮早已習慣了這一過程。
“航太人的創新，來自沉澱和磨煉。”即便身處最具前瞻性、引領性的行業之一，這位80後火箭總體設計師推崇的並非“靈感”或“迭代思維”，而是老一輩身上的“務實”。因為經驗告訴他——創新一定不是無中生有，而是深厚的理論土壤中生發的新芽，是大浪淘沙後洗練的寶藏，是一次次試錯中磨礪的珍珠。
隨著全球在小衛星賽道的競爭日趨激烈，楊浩亮和團隊一度將目光瞄準其中的關鍵技術——星箭分離。“傳統的分離主要為火工式，但存在分離衝擊大、可靠性低、環境污染等問題。目前，國際上正在研製非火工的分離方式，我們也加入此列。”他們希望研發出一種釋放衝擊小、可重復使用的航太器分離裝置。
第一步，是把基礎調研做紮實。他們梳理出小衛星對於分離方式的需求，面向航太、船舶、汽車等其他工業領域，廣泛且不設限地蒐集一切可能符合需求的樣例；查閱大量資料，去學習、發現可能用到的新材料和新結構。第二步，是把論證做嚴謹。回到基礎理論層面，逐一分析、驗證選定的材料或工藝，提出改進的方向和措施。第三步，是自己上手去試。其他行業的工業產品對小衛星適不適用？某一新理論能否運用於迭代現有產品？在全部設想付諸實踐之前，沒人能知道答案。
電磁分離試過了，但過程中產生的電磁干擾會影響通電，不行……
氣動分離試過了，但高溫中氣體會發生膨脹或者縮小，導致氣體流量不穩定，不行……
記憶合金試過了，材料在加熱和冷卻過程中發生的相變和逆相變可以帶來較大的力，那麼是否可以利用該特點進行星箭分離？繼續……
有時全部推倒重來，有時部分改進。在最終選定記憶合金材料並固定為航太產品之前，他們大概嘗試了420次，持續了一年半時間。
這個過程，被楊浩亮比作“大浪淘沙”，科研人員付出大量時間和耐心去淘洗靈感的沙礫，最終沉澱下來的，就是創新的寶藏。
“航太人也是這樣。”楊浩亮說，唯有經歷百般磨礪，練就一身“內功”和一顆“大心臟”後留下的人，方能成為建設航太強國的主力。
協同，重塑制研合作模式
天問一號“落火”
二○二一年五月十五日，“天問一號”著陸火星。
近期，80後青年、中國科學院力學研究所空天飛行科技中心高級工程師廉潔接過一項頗具挑戰的任務——給一個起飛重量135噸、近地軌道能力達1.5噸的“大塊頭”裝上“大腦”。
這個“大塊頭”可不簡單，它是一枚直徑大、運載能力強的固體火箭，幾乎與當前世界上運載能力最強的“織女星”相當。廉潔團隊要設計的，是如“大腦”一般操控這枚火箭的飛行控制系統。
這個工作有多精細？人眨眼的時間是0.2~0.4秒，而衛星入軌的速度是七千米/秒，也就是說，火箭在眨眼之間就會飛出兩公里左右，需要極致精細地控制時序、飛行軌跡、姿態等。這個工作有多複雜？它涉及十余個專業、數十個系統介面，彈道、氣動、載荷、環境、結構、分離、導航、制導、姿控、倣真、軟體……
如此大型、複雜的研製任務，考驗的不只有研發人員的技術水準，還有協同作戰的能力。“在航太領域，歷來有品質問題技術、管理‘雙歸零’的好傳統，因為許多技術問題都能追溯到管理上的薄弱環節。”廉潔想，將不同專業介面的研發人員聚在一起時，如何以管理激活技術，在全箭維度最大程度釋放設計余量，是研發的前提和關鍵。
為此，廉潔帶著團隊不斷創新工作方法。他們自學管理學知識，借鑒指標細分、過程式控制制、標準管理等理念，設計了一套多級項目計劃管理模式。每週，部門統籌編制一份工作清單，廉潔作為負責人，為大家梳理難點，明確周度、月度目標。有人形象地比喻，過去大家是“蒙著眼跑步”，悶頭跑自己的，不知哪是終點，現在一塊兒梳理清單、細分任務，“教練員”帶著“運動員”一起衝刺。
他們向網際網路、傳媒等領域的現代化企業取經，引入“小團隊、大協同”的工作模式。在這次固體運載火箭任務中，他們按專業介面關係成立了“彈道-制導運載能力優化”“動力-伺服-分離-姿控穩定性優化”“導航-慣性器件-GNSS模組設計優化”等跨部門協同小組，小組之間不再是上下游關係，而是流程再造後的協作關係。
這群80後、90後火箭設計師，用新時代年輕人特有的資訊融合眼光和知識遷移能力，突破“老一套”，再造了一套適應當前火箭研發新變化的協作模式。近期在研的固體火箭中，這套模式“大顯身手”，使團隊如期完成各項設計。
“當前，空間站建設、載人航太、行星探測等重大突破給了我們更多方向和機會，人工智慧、資訊融合、類腦科學與傳統飛行控制相結合，為完成更複雜的太空任務提供了可能。”廉潔相信，面向未來的火箭和航太產品研發，比拼的絕不只有技術的深度和廣度，還有各專業協同開發、多學科聯合優化的實力和水準。
堅定，下水滴石穿的功夫
羲和號“探日”
二○二一年十月十四日，“羲和號”發射成功，我國步入“探日”時代。
記者採訪朱永泉時，他已前往酒泉。電話中他語氣溫和，但在他的故事中感受到的，是“堅定”二字。
作為中國科學院力學研究所空天飛行科技中心資訊電子技術部主任，朱永泉率領團隊主要負責“力箭一號”航電系統的抓總研製和系統整合測試交付。
對於運載火箭的航電系統，朱永泉做了個生動的比喻：“如果運載火箭是一個人，那動力系統就是心臟，為火箭飛行提供動力；結構系統是筋骨，支撐火箭在各種載荷條件下的結構承載特性；而航電系統就是大腦與神經，控制火箭飛行。”
複雜系統，難題千頭萬緒，一旦出現疏忽，將導致不可估量的後果。整個團隊承擔了很大的工作壓力，尤其是項目負責人朱永泉，團隊所有壓力都集中在他身上。不僅如此，他還要疏導團隊所有成員的負面情緒，將壓力轉化為工作動力，這需要常人難以想像的意志力。
朱永泉曾經在短時間內遇到大量技術難題，就像答一張全是超綱題的試卷，答完一張，還有下一張，限定時間必須答完，不得有一絲拖延，這幾乎是不可能完成的任務。但朱永泉主動擔當，頂住壓力，憑藉超強的意志力將每一份試卷都答成了滿分。“打不敗的朱永泉”，同事們開始這樣稱呼他。
2020年10月至2021年9月近一年的時間裏，朱永泉和團隊泡在航電系統綜合實驗室，300多天沒有回家。測試期間，大大小小的問題出現了200多個，然而白天需要配合開展正常的測試任務，有些問題只能晚上進行排查。朱永泉每天都堅持到後半夜，甚至通宵達旦。
同事們都說，正是朱永泉意志堅定、從不言棄的榜樣力量，鼓舞團隊成員一起攻堅克難。大家緊密合作，互相鼓勵，最終所有問題實現閉環處理，為該型號火箭順利轉入飛行試驗階段奠定了堅實基礎。
“每個專業的設計師都需要沉下心來，站好自己這班崗。”朱永泉說，在航太事業中，堅持不懈的精神很重要。航太事業不是一代人能完成的，每個其中的個體都要準備好：去經歷歲月的磨礪，肯下水滴石穿的功夫。(本報記者 陳煜 秦偉利 李丹陽)
