總設計師：天宮神八對接成功突破兩個技術難題

　　“我們搞載人航天，就是希望最終能在宇宙里找到新的人類家園。我們這一代應該看不到了，但總有人會看到”

　　11月11日，在中國空間技術研究院載人航天總體部的辦公室里，《瞭望》新聞周刊記者專訪了天宮一號和神舟八號總設計師張柏楠。

　　此時，離天宮一號和神舟八號第二次交會對接還有三天時間，緊張的工作仍在繼續，采訪張柏楠的時間在多次調整后才最終確定。當他出現在本刊記者面前時，臉上有著明顯的疲憊神情。

　　“張總工作非常非常認真，一貫如此”，張柏楠身邊的工作人員說：“可以說，搞載人航天，既是他的工作，也是他的愛好。”這位空間飛行器設計專業碩士，從1987年畢業便進入中國空間技術研究院，先后擔任神舟一號至神舟五號載人飛船副總設計師、神舟六號和神舟七號載人飛船總設計師，直至天宮一號和神舟八號總設計師。二十余年時間，一直與載人航天工程同行。

　　交談中，張柏楠說話音調不高、語速很快，語言條理分明，邏輯嚴密，正如人們想象中科技工作者的樣子。他從天宮一號和神舟八號的交會對接談起，最終談到載人航天的終極目標：“時間，從天文的角度是很有限的；太陽、地球都是有壽命的，終歸有消亡的一天。在宇宙中為人類的延續尋找新的家園，這就是載人航天的終極目標。我剛開始搞航天的時候，這個目標很模糊，后來越來越清晰。這是我最喜歡的事情，是最值得研究的領域，也是最有意義的事情。這些事可能我們這一代人做不了，可能下一代人做不了，但是一代代的人往下走，總有那么一天能夠實現。”

　　突破兩大技術難題

　　“交會對接的成功，從大的方面來說突破了兩個技術難題，一是交會對接技術，二是組合體控制技術。這兩個技術的突破，為未來空間站建設打下了良好的基礎。”張柏楠說。

　　“交會對接技術說得很多了，容易忽略的是組合體控制技術。實際上這是未來空間站的一個關鍵技術。對接成功之后，神舟八號停靠關機，轉由天宮一號控制兩個飛行器飛行，這時就要考驗其組合體控制技術。以前，衛星、飛船上天之后，都是自己管自己；而對接之后是多個飛行器連在一起，必須納入統一的體系一起來管理，不能各管各的，這需要解決很多問題。”張柏楠說。

　　例如，在能源方面，對接成功后，天宮一號要為神舟八號供電，起碼滿足500瓦的供電能力，以補充飛船能源不足的問題，這同時也是對將來空間站整個能源系統統一調配、統一管理技術進行試驗驗證；在姿態控制方面，整個組合體的姿態和軌道也都要由天宮一號來統一控制，控制重量翻了一番，等于從輕裝上陣到負重前行，無論是指令還是遙測，雙方都要重新適應。

　　目前來看，天宮一號和神舟八號對接上了，交會對接基本上突破了；從組合體這方面來看，對接之后運行了很長時間，姿態、能源、信息這些統一管理的事也都解決了。“干成了一次，我們算是知道是怎么回事了。但是這次還是無人的，載人環境保障和控制，就需要神九和神十來解決了。”

　　“在以往既沒有技術基礎也沒有在軌試驗的情況下，交會對接一次成功，我覺得是非常非常難的，也是非常了不起的。更為可貴的是，一步一步走下來，我們的飛船、火箭，技術上不依賴別人，都是自主知識產權。”張柏楠說，在此之前，美、俄兩國已掌握了這項技術，并多次進行航天器空間交會對接，其對接形式也多種多樣。但美國和前蘇聯早期在實施航天器交會對接任務時，都有故障發生，造成任務失敗。

　　但張柏楠也坦言，在交會對接成功之前，也對諸多問題憂心忡忡：一是操作流程十分復雜，一件事接著一件事，一件事做完就要把下一件事要做的評估參數做好，準確度要求高，而且時間間隔非常短，做到沒有瑕疵是很困難的。

　　二是空間操作難度很大。因為一般衛星是自己獨立飛行，但交會對接是兩個飛行器的配合，要控制得十分精確，相對速度要非常小，這也是一個擔心的問題。

　　三是天地差異的問題。比如說我的精度很高、控制很準，但這都是在地面理論條件下仿真的，你想得到的問題是可以仿的，但是想不到的東西是沒法仿的。天上的實際情況，比如太陽光很強、電磁環境很復雜，還有很多動力學問題，都是和地面的情況不一樣的，這就存在風險。

　　此外，美國在交會對接之前，就做過各個飛行器編隊飛行等試驗。俄羅斯禮炮1號到禮炮7號，前后反復試驗，不斷進行空間站技術驗證，并最終完成和平號空間站的建設工作，是個循序漸進的過程。我們的交會對接，沒有做過飛行試驗驗證，是要一次成功，這也是比較擔心的。“但從目前的結果來看，還是比較理想的，這說明我們前期對環境的分析和判斷是比較準確的。”

　　載人航天中國道路

　　“1986年3月，中國高技術研究發展計劃——‘863’計劃出臺。‘863’計劃中中國載人航天探索的后期論證，當時是屠善澄、閔桂榮等老一代航天人主持，我作為年輕人也參加了，論證的共識是中國要從載人飛船起步；再到1992年9月21日，‘921’計劃確定，載人航天工程分為‘三步走’。從那時候開始到現在幾十年時間的發展情況來看，這些計劃是適合中國國情的，少花錢多辦事，每次發射都解決一個重要問題，用最小的試驗樣本突破關鍵技術，并獲取最大的試驗成果，以比較小的代價縮短了和國外在航天領域的差距，這是中國特色的載人航天發展之路。”

　　張柏楠分析說，從速度上來說，我們并不是很快，從神舟五號到神舟八號、天宮一號，我們用了八年，但只用了五次發射，就突破了發射和返回技術、多人協同工作、出艙活動、交會對接四大難題。而美國、俄羅斯，解決這么多技術問題一般要十幾次發射。例如，俄羅斯搞了三代飛船“東方”“上升”“聯盟”，到“聯盟”才解決交會對接的問題；美國是兩代飛船“水星”“雙子星”，到“雙子星”的時候才解決交會對接的問題，而真正的對接是到“阿波羅”才解決的，還是非常簡易的交會對接。“而我們的特點是，第一，用最少的投入，一個飛船解決一個必須要解決的問題，時間雖然不是最短，但是發射成本少很多。第二，以實用為目標。像國外的對接，開始都是方案性的，還得再搞一代，而我們是一旦解決了，就可以直接用于空間站。”

　　在這個持續平穩發展過程中，中國載人航天不僅收獲了技術上的飛躍，同時也解決了制約中國航天發展的諸多問題。

　　“載人航天工程起步之初，面臨的困難比較多。一是在當時經濟大潮的沖擊下，人才流失嚴重；二是技術基礎很薄弱，多年沒有什么投入，一些關鍵技術沒有太多的積累；三是基礎設施規模小，又分散，條件很差。沒人才、沒技術、沒設施，當時的情況根本不能支持大型航天器的研制和建造，所以當時困難是很突出的。”張柏楠回憶道。

　　因此，載人航天工程項目在立項之初，就存在這樣一個思路——通過一個項目，凝聚人才，平穩過渡，完成新老交替，同時把基礎設施建立起來，以此為基礎推進技術突破。

　　“剛開始的時候，我們是老的老、小的小，中間存在一個很大的空當。除了老同志，就是我這樣基本上什么都不了解的學生。而現在，我們的隊伍都是三十歲出頭的，這是國外非常羨慕的一點。比如俄羅斯，當年我們去學習時教我們的老師們，現在還在談判桌上和我們談判，還是一批人，基本沒有換；再看美國，航天飛機一下馬，估計又要走很多人，人才流失也很嚴重。而我們通過載人航天工程，順利完成了人才的新老交替。”張柏楠說，“還有就是基礎設施大有改觀，當年五院就是在中關村的一個小院子。現在你再看看我們的環境，沒有載人航天工程，哪會有現在這個規模？”

　　尋找人類新家園

　　“下一步，天宮一號將和神舟九號、神舟十號對接，應該說，很多技術還在驗證，依然存在不少問題。”張柏楠說，例如，此次交會對接，我們選擇了難度最大的自動控制，但人的控制是怎么樣的，現在還沒有驗證。再例如，交會對接是一次成功了，但可靠性的問題還需要在后續一到兩年進行驗證。

　　“再往長遠看，我們要繼續完成中國載人航天‘三步走’戰略，最終實現‘建造長期有人照料的大型空間站’的目標。要實現這一目標，如果僅就技術問題來講的話，下一步亟需解決的是推進器補加問題和生物再生式生命保障系統問題，可能在后續的天宮二號和天宮三號上解決。”

　　首先，解決了補加的事，空間站就可以連續運行下去了，否則能源耗光了就不能繼續飛了，美國一個100噸的天空實驗室飛行時間很有限就是因為補加跟不上。

　　其次，一個航天員每天需要消耗一二十公斤的物資，全靠地面運送，這在長期來看代價太大，所以這個問題必須解決。而生物再生式生命保障系統，可以利用綠色植物、微生物等生物組分來生產食物、處理廢物，同時再生空氣和水，實現在一定的密閉空間內人和生物之間氧氣、水分和食物的循環再生利用，從而大大減少長期空間活動中的地面補給，并為航天員創造一個更為舒適和安全的生活環境。

　　張柏楠分析說，實際上載人航天有多個步驟：一是載人往返運輸，簡單說就是上得去回得來，我們已經基本解決了。

　　二是人長期在軌生活工作。這個技術現在我們剛剛起步，即便“建造長期有人照料的大型空間站”完成，這個問題也不敢說解決了，這條路還很長。

　　三是在軌服務。載人航天不能僅僅把人送入太空，轉了一圈大家看個高興就完了，上去是要干活的，包括空間實驗、宇航員參與建造、維修維護、補給大型空間設施等。比如，掌握了維修維護這項技術，可以維護一些大型昂貴的空間設施，延長這些設備的壽命。已經有成功案例，例如美國的哈勃望遠鏡便是通過宇航員做了五次維修并且解決了一些原本設計上的缺陷，使得哈勃望遠鏡取得了非常多的成果。“當然，目前這項技術剛剛起步，現在發一個飛船去修一個衛星，那肯定是代價太大了。但是著眼未來，隨著技術的發展，成本的降低，我相信這一定會實現。”

　　“在此基礎上，載人航天的最終目標，在于使人能在宇宙中自由出入，能夠到任何地方去，從而找到一個新的適合人類生存的地方。這樣，人類就可以在宇宙中不斷地擴展，不受地球的約束了。”張柏楠這樣說。

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