“我们搞载人航天,就是希望最终能在宇宙里找到新的人类家园。我们这一代应该看不到了,但总有人会看到”
11月11日,在中国空间技术研究院载人航天总体部的办公室里,《瞭望》新闻周刊记者专访了天宫一号和神舟八号总设计师张柏楠。
此时,离天宫一号和神舟八号第二次交会对接还有三天时间,紧张的工作仍在继续,采访张柏楠的时间在多次调整后才最终确定。当他出现在本刊记者面前时,脸上有着明显的疲惫神情。
“张总工作非常非常认真,一贯如此”,张柏楠身边的工作人员说:“可以说,搞载人航天,既是他的工作,也是他的爱好。”这位空间飞行器设计专业硕士,从1987年毕业便进入中国空间技术研究院,先后担任神舟一号至神舟五号载人飞船副总设计师、神舟六号和神舟七号载人飞船总设计师,直至天宫一号和神舟八号总设计师。二十余年时间,一直与载人航天工程同行。
交谈中,张柏楠说话音调不高、语速很快,语言条理分明,逻辑严密,正如人们想象中科技工作者的样子。他从天宫一号和神舟八号的交会对接谈起,最终谈到载人航天的终极目标:“时间,从天文的角度是很有限的;太阳、地球都是有寿命的,终归有消亡的一天。在宇宙中为人类的延续寻找新的家园,这就是载人航天的终极目标。我刚开始搞航天的时候,这个目标很模糊,后来越来越清晰。这是我最喜欢的事情,是最值得研究的领域,也是最有意义的事情。这些事可能我们这一代人做不了,可能下一代人做不了,但是一代代的人往下走,总有那么一天能够实现。”
突破两大技术难题
“交会对接的成功,从大的方面来说突破了两个技术难题,一是交会对接技术,二是组合体控制技术。这两个技术的突破,为未来空间站建设打下了良好的基础。”张柏楠说。
“交会对接技术说得很多了,容易忽略的是组合体控制技术。实际上这是未来空间站的一个关键技术。对接成功之后,神舟八号停靠关机,转由天宫一号控制两个飞行器飞行,这时就要考验其组合体控制技术。以前,卫星、飞船上天之后,都是自己管自己;而对接之后是多个飞行器连在一起,必须纳入统一的体系一起来管理,不能各管各的,这需要解决很多问题。”张柏楠说。
例如,在能源方面,对接成功后,天宫一号要为神舟八号供电,起码满足500瓦的供电能力,以补充飞船能源不足的问题,这同时也是对将来空间站整个能源系统统一调配、统一管理技术进行试验验证;在姿态控制方面,整个组合体的姿态和轨道也都要由天宫一号来统一控制,控制重量翻了一番,等于从轻装上阵到负重前行,无论是指令还是遥测,双方都要重新适应。
目前来看,天宫一号和神舟八号对接上了,交会对接基本上突破了;从组合体这方面来看,对接之后运行了很长时间,姿态、能源、信息这些统一管理的事也都解决了。“干成了一次,我们算是知道是怎么回事了。但是这次还是无人的,载人环境保障和控制,就需要神九和神十来解决了。”
“在以往既没有技术基础也没有在轨试验的情况下,交会对接一次成功,我觉得是非常非常难的,也是非常了不起的。更为可贵的是,一步一步走下来,我们的飞船、火箭,技术上不依赖别人,都是自主知识产权。”张柏楠说,在此之前,美、俄两国已掌握了这项技术,并多次进行航天器空间交会对接,其对接形式也多种多样。但美国和前苏联早期在实施航天器交会对接任务时,都有故障发生,造成任务失败。
但张柏楠也坦言,在交会对接成功之前,也对诸多问题忧心忡忡:一是操作流程十分复杂,一件事接着一件事,一件事做完就要把下一件事要做的评估参数做好,准确度要求高,而且时间间隔非常短,做到没有瑕疵是很困难的。
二是空间操作难度很大。因为一般卫星是自己独立飞行,但交会对接是两个飞行器的配合,要控制得十分精确,相对速度要非常小,这也是一个担心的问题。
三是天地差异的问题。比如说我的精度很高、控制很准,但这都是在地面理论条件下仿真的,你想得到的问题是可以仿的,但是想不到的东西是没法仿的。天上的实际情况,比如太阳光很强、电磁环境很复杂,还有很多动力学问题,都是和地面的情况不一样的,这就存在风险。
此外,美国在交会对接之前,就做过各个飞行器编队飞行等试验。俄罗斯礼炮1号到礼炮7号,前后反复试验,不断进行空间站技术验证,并最终完成和平号空间站的建设工作,是个循序渐进的过程。我们的交会对接,没有做过飞行试验验证,是要一次成功,这也是比较担心的。“但从目前的结果来看,还是比较理想的,这说明我们前期对环境的分析和判断是比较准确的。”