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青年报·青春上海记者 刘晶晶
今年我国将正式完成中国空间站的在轨建造,这也是我国实施载人航天工程的第三十个年头。作为我国空间对接技术的开拓者,刚被评为2022年上海“最美科技工作者”的张崇峰伴随着载人航天工程一路成长,由他负责的对接机构也实现了从无到有、再到升级换代的创新突破。
== 研制中国人自己的对接机构 ==
作为上海航天技术研究院科技委常委、载人飞船与空间实验室副总设计师,张崇峰的航天梦从1993年启航。那年,毕业不久还在哈尔滨工业大学做讲师的张崇峰得到了去俄罗斯进修的机会,开始接触对接机构。我国的载人航天工程此时刚刚起步,中国航天科技集团有限公司上海航天技术研究院迅速捕捉到了其中的战略信息,与哈工大合作开展对接机构课题研究,张崇峰正参与其中。
当时,只有俄罗斯和美国掌握了空间交会对接技术,而能够独立研制对接机构的只有俄罗斯。而要向俄方购买,却是一个天文数字,仅设计专利费就高达一亿美金。那时,张崇峰心里就埋下了一个种子:“一定要研制属于中国人自己的对接机构。”
种子种下了,但生根发芽却是一个异常漫长的过程。对标国际先进,研制团队一开始便提出了跨越式发展的思路——研制能与国际空间站相匹配的异体同构周边式对接机构。这种对接机构适应性强、承载能力大,便于航天员在不同飞行器之间自如进出,但与之相应的是重量大、对接初始条件要求严格、构造复杂。
为了将这个方案论证清楚,张崇峰带领团队搜集和查阅了所有能找到的相关资料,在字里行间筛选点点滴滴有价值的信息,翻译俄罗斯对接机构的相关书籍。经过艰苦的努力,前后收集到的各类资料装满了整整十个大箱子,仅论证报告的撰写就用了三个多月的时间。艰辛付出没有白费,通过一轮轮评审和质询,这个方案被采纳了,张崇峰离梦想又近了一步。
作为技术负责人,张崇峰提出了系统参数设计优化模型,解决了系统方案、动力学建模等关键问题。在没有参考资料的情况下,完成了对接机构关键技术攻关,研制出了空间对接机构正样产品。在此过程中,张崇峰带领团队,研制出了世界上首个十自由度气浮式对接缓冲试验台、六自由度对接综合试验台、热真空对接试验台和对接机构整机特性测试台等国际一流的大型地面试验设备。一位俄罗斯专家在参观时,羡慕地对张崇峰说:有了这些设备,你们的对接机构一定能成功。
== 不带一个隐患上天 ==
2011年1月30日,农历腊月二十七。十自由度气浮式对接缓冲试验台上,捕获缓冲试验已经接近尾声,完成最后的一组试验,对接机构正样产品就要出发交付总体。而此时,距离天宫一号的发射还有不到9个月的时间。
正当大家觉得一切进展顺利的时候,意想不到的事件发生了。晚上八点多,已回到家中休息的张崇峰接到测试负责人的电话:“捕获传感器信号异常。”他急忙赶往实验室。问题发生在对接机构的传感器上美国空间交会对接技术,十几个传感器本该在对接环分开后同时弹出,但有一个传感器的数据却发生了迟滞。1000多次试验,从来没出现过的现象,怎么到了这个节骨眼上,偏偏就出了问题?很快,研制团队的全体成员都赶到了实验室,张崇峰把大家聚在一起,开始抽丝剥茧地寻找各种蛛丝马迹。
通过初步的观察判断,设计师发现传感器附近有一些剥落的涂层——是不是多余物把传感器卡住了?按照质量归零的要求,如果原因归结到多余物上,在发射时间节点后墙不倒的状态下,这自然是大家都可以接受的。但是,多余物是不是传感器卡滞的真相?是不是还有其他问题,比如设计问题。
“解剖产品”,张崇峰和到场的型号副总指挥一起,迅速做出了最终决定。这个决定意味着研制团队将风险和责任扛在了肩上。张崇峰说,做决定时大家都非常纠结。但是“失败就是差一点点成功,成功就是差一点点失败”这句话始终警醒着他。
在50倍放大镜下检查,问题最终浮出了水面,传感器内部出现了变形,是力学和结构设计的问题。面对这个最不愿意看到的结果,张崇峰和团队却坦然了,他们迅速集合起来,开始制定改进方案。此时,已经是年三十的傍晚。
经过九天九夜的奋战,他们找到了症结并提出了解决办法。大年初六,带着大家的成果,型号副总指挥启程飞往贵州,协调传感器改进研制事宜。并在2个月的时间里加班加点,生产出了改进后的传感器。在最后的关头,他们再次保证了研制不在自己的手中误点。
把所有的事都做透,不放过任何一个疑点,不带一个隐患上天,张崇峰说:“只有执着地追求,才能成功。”
== 十六年只为太空那一“吻” ==
2011年11月3日凌晨,当坐在北京飞控中心大屏幕前,亲眼目睹天宫一号与神舟八号首次交会对接取得圆满成功时,张崇峰长期紧绷着的神经一瞬间得到了放松,十六年,所有的付出在那一刻得到了最好的回报,中国自此成为世界上第三个独立掌握空间交会对接技术的国家。
太空一吻,见证的是16年的风雨兼程和执著坚守,也见证了张崇峰从初出茅庐成长为中青年技术领军人才的历程。长期高负荷的压力和脑力劳动,使张崇峰患上了严重的头痛病。16年的攻关岁月,他深深体会到成功的来之不易。交会对接让张崇峰圆梦,但在他心里,还有更大的梦想——中国航天人还要建设自己的空间站。
2013年,张崇峰担任“神舟”系列载人飞船、“天宫”空间实验室副总设计师,全面负责上海航天所承担的载人航天领域技术工作。2021年4月29日,长征五号B运载火箭成功将我国空间站天和核心舱精准送入预定轨道,我国正式拉开了空间站建造的大幕。
我国空间站的设计寿命要求不小于10年,对核心舱上的5个被动对接口来说,要如此长时间的暴露在太空环境中,承受88000次超过200摄氏度范围的高低温循环、低轨空间原子氧的剥蚀、多频次的对接与分离后仍确保可靠,是一个全新的艰难考验。“通常来说,对接机构的设计寿命为3年,而这五个被动对接口足以算得上高寿命了。”为此,张崇峰带领团队全面系统地为它们做了“深度体检”,分析出五项影响它们健康的寿命敏感要素,并为它们量身定制了“延寿保险”美国空间交会对接技术,包含了可能发生的故障预案共79项,并针对每个可能发生的故障都制定了详细处置措施,确保它们在轨期间的健康稳定工作。
按照后续空间站建造及运营规划,张崇峰带领的对接机构团队每年都要至少保证5套对接机构的生产交付,才能跟得上空间站工程高密度发射的步伐。每一次“太空之吻”的完美亮相,都有他和团队在背后的默默付出。
从2011年至今,11年里,在张崇峰和团队的有力保障下,我国共成功实施21次精准可靠对接,经历了从无人到有人、从自动到手控、从几天到6.5小时、从轴向对接到径向对接的创新突破。随着空间站建设任务的顺利推进,张崇峰的梦想即将再次成为现实。
本文由2218329273于2022-12-01发表在龙哥云资源网,如有疑问,请联系我们。本文链接:https://www.longgeyun.com/knowledge/36989.html
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