中國(guó)空間站故事 | 交會(huì)對(duì)接控制團(tuán)隊(duì)：敢啃能啃硬骨頭
從兩天到7小時(shí) 交會(huì)對(duì)接加速 何以實(shí)現(xiàn)？
空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)是一個(gè)國(guó)家航天技術(shù)實(shí)力的集中體現(xiàn)。7月24日，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙組合體交會(huì)對(duì)接成功，歷時(shí)13個(gè)小時(shí)。而今年6月5日，神舟十四號(hào)載人飛船與天和核心艙對(duì)接只用了7個(gè)小時(shí)。要知道，在11年前，神舟八號(hào)飛船第一次跟天宮一號(hào)交會(huì)對(duì)接歷時(shí)2天，約48個(gè)小時(shí)。歷經(jīng)11年，將交會(huì)對(duì)接的速度提高了將近7倍，這是如何做到的？
北京航天飛行控制中心問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙任務(wù)總師 鄒雪梅：這是我們首次實(shí)施大型艙段在軌的交會(huì)對(duì)接，總的來(lái)說(shuō)整個(gè)交會(huì)對(duì)接過(guò)程控制非常精準(zhǔn)，完成得很圓滿。
問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙組合體的交會(huì)對(duì)接，是我國(guó)兩個(gè)20噸級(jí)航天器首次在軌實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接，也是空間站有航天員在軌駐留期間首次進(jìn)行空間交會(huì)對(duì)接。
北京航天飛行控制中心副總師 汪賽進(jìn)：這次整個(gè)對(duì)接持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，標(biāo)稱的時(shí)間大概是13個(gè)小時(shí)左右，主要原因是入軌之后，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙跟組合體相距大概是有6000多公里。那么在遠(yuǎn)距離導(dǎo)引6次控制之前，就是整個(gè)過(guò)程（問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙）在后面追擊核心艙，那么就要進(jìn)行一些平臺(tái)的測(cè)試工作。
航天科技集團(tuán)五院502所交會(huì)對(duì)接首席專家 解永春：?jiǎn)柼鞂?shí)驗(yàn)艙對(duì)于實(shí)驗(yàn)艙來(lái)講，它是首發(fā)的一個(gè)航天器，我們根據(jù)它的性能，為它適應(yīng)性的做了一個(gè)快速交會(huì)對(duì)接的方案。所以我們現(xiàn)在問(wèn)天的交會(huì)對(duì)接方案是在神舟十四號(hào)，包括天舟四號(hào)，快速交會(huì)對(duì)接的基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步進(jìn)行了適應(yīng)性的調(diào)整。
解永春，航天科技集團(tuán)五院502所空間交會(huì)對(duì)接領(lǐng)域技術(shù)首席專家。從神舟八號(hào)我國(guó)第一次交會(huì)對(duì)接至今，解永春都是交會(huì)對(duì)接控制團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)頭人。
空間交會(huì)對(duì)接被形象地稱為“萬(wàn)里穿針”，控制是核心?？繑n、接近、鎖緊，在任務(wù)完成階段的最后幾分鐘里，呈現(xiàn)在世人面前的交會(huì)對(duì)接看起來(lái)似乎很“簡(jiǎn)單”，但看似簡(jiǎn)單的操作背后，在萬(wàn)里之外的太空要實(shí)現(xiàn)控制，每一個(gè)環(huán)節(jié)都極其復(fù)雜。中國(guó)的交會(huì)對(duì)接技術(shù)預(yù)研起步于上世紀(jì)末。1999年，解永春在導(dǎo)師吳宏鑫指導(dǎo)下，和同事開(kāi)始了交會(huì)對(duì)接控制的理論研究。
航天科技集團(tuán)五院502所研發(fā)中心副主任 胡海霞：吳（宏鑫）院士經(jīng)常教導(dǎo)我們敢啃硬骨頭、能坐冷板凳，這個(gè)硬骨頭你比如說(shuō)像當(dāng)年我們花10年搞交會(huì)對(duì)接，交會(huì)對(duì)接技術(shù)就是個(gè)硬骨頭。
航天科技集團(tuán)科技委顧問(wèn) 吳宏鑫院士：敢不敢啃硬骨頭，也是你的意志和對(duì)方向的認(rèn)定的問(wèn)題。你不敢啃硬骨頭，說(shuō)明你自己心里也不踏實(shí)。敢啃建立在什么基礎(chǔ)上？我肯定能搞出來(lái)！當(dāng)然可能不是一年兩年，要坐十年冷板凳，十年，你要有這個(gè)精神才行。
一波三折 揭秘我國(guó)首次交會(huì)對(duì)接背后＂難關(guān)＂
“交會(huì)對(duì)接”技術(shù)有很多難啃的硬骨頭，在這些硬骨頭中，控制參數(shù)的設(shè)計(jì)更是難中之難。神舟八號(hào)飛船和天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器對(duì)接，這是我國(guó)航天史上第一次空間交會(huì)對(duì)接?？墒?，鮮為人知的是，在任務(wù)前一天，解永春團(tuán)隊(duì)的方案才獲得專家評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)。
2011年年初，神舟八號(hào)交會(huì)對(duì)接任務(wù)已經(jīng)進(jìn)入了倒計(jì)時(shí)。但恰在此時(shí)，隨著仿真試驗(yàn)的進(jìn)程，交會(huì)對(duì)接控制系統(tǒng)的技術(shù)問(wèn)題不斷暴露出來(lái)。在一次測(cè)試試驗(yàn)中，飛船姿態(tài)控制出現(xiàn)了振蕩現(xiàn)象。
航天科技集團(tuán)五院502所研發(fā)中心副主任 胡海霞：在對(duì)接的時(shí)候，它是需要姿態(tài)和位置的誤差都很小，你才能對(duì)上，對(duì)吧？你姿態(tài)一直這么抖，肯定是對(duì)你最后的對(duì)接精度（有影響），影響你的成敗。
當(dāng)時(shí)，飛船的控制參數(shù)純靠人的經(jīng)驗(yàn)手工進(jìn)行調(diào)試，參數(shù)確定了之后，還得進(jìn)行大量的打靶仿真。仿真試驗(yàn)是航天器上天的通行證，打靶必須每次都通過(guò)，才能確保交會(huì)對(duì)接萬(wàn)無(wú)一失。但當(dāng)時(shí)，解永春帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在針對(duì)太空惡劣工況的打靶仿真中，做了近千次的試驗(yàn)，始終有幾次通不過(guò)。
飛船控制參數(shù)設(shè)計(jì)在理論和工程上都是難題，國(guó)內(nèi)外都沒(méi)有現(xiàn)成的解決辦法，只有自主創(chuàng)新，才能解決問(wèn)題。交會(huì)對(duì)接技術(shù)研制過(guò)程中，吳宏鑫院士是技術(shù)指導(dǎo)專家。吳院士鼓勵(lì)解永春把她博士論文中的“黃金分割系數(shù)”理論應(yīng)用到飛船控制參數(shù)設(shè)計(jì)上。但眼看著離發(fā)射日期越來(lái)越近，解永春帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)打靶依然沒(méi)有過(guò)關(guān)，上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)把吳院士找來(lái)坐鎮(zhèn)指揮。
航天科技集團(tuán)科技委顧問(wèn) 吳宏鑫院士：我私下里讓我的一個(gè)碩士生做了仿真，究竟問(wèn)題出在哪里。做完仿真我知道了，這個(gè)理論方法是對(duì)的，沒(méi)錯(cuò)，但她（解永春）做得不行。后來(lái)我就把解永春說(shuō)了一通，我說(shuō)你都不如我的一個(gè)碩士生。
航天科技集團(tuán)五院502所交會(huì)對(duì)接首席專家 解永春：我就覺(jué)得其實(shí)是你不了解我，我怎么會(huì)不如她對(duì)吧？所以我就說(shuō)非得要給你把這個(gè)用上去看看。
航天科技集團(tuán)科技委顧問(wèn) 吳宏鑫院士：解永春這個(gè)人一有個(gè)優(yōu)點(diǎn)，不服輸、好強(qiáng)。你要說(shuō)她不行，她絕不罷休。
吳宏鑫對(duì)解永春性格的了解，起源于她念博士期間。1994年，解永春有關(guān)黃金分割理論的論文發(fā)表了，應(yīng)用成果獲得了航天工業(yè)部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。以此為基礎(chǔ)，解永春滿以為畢業(yè)沒(méi)問(wèn)題了，沒(méi)想到被導(dǎo)師吳宏鑫澆了一盆冷水。
航天科技集團(tuán)科技委顧問(wèn) 吳宏鑫院士：理論上沒(méi)過(guò)關(guān)，要她證明（黃金分割系數(shù)的）穩(wěn)定性，她沒(méi)證明出來(lái)。她自己覺(jué)得我這個(gè)已經(jīng)是又得了獎(jiǎng)，而且做法又很好，怎么不行？我說(shuō)那不行，不能通過(guò)。（解永春）那時(shí)哭，瘦得不得了。屠善澄老先生（院士），他說(shuō)老吳你就放她一馬吧，那我說(shuō)不能放，這個(gè)放了她是害了她一輩子，她必須要過(guò)關(guān)。
生性倔強(qiáng)的解永春哭著離開(kāi)了導(dǎo)師家，但隨后四個(gè)多月，她把自己關(guān)在圖書館里日夜用功，終于攻克了黃金分割系數(shù)的理論難關(guān)。畢業(yè)答辯通過(guò)的那一刻，瘦得只剩80多斤的解永春笑得格外開(kāi)心。
博士畢業(yè)17年后，神舟八號(hào)交會(huì)對(duì)接前夕，吳宏鑫第二次用激將法逼自己的弟子再闖難關(guān)。當(dāng)時(shí)，離神舟八號(hào)第一次交會(huì)對(duì)接只有兩天時(shí)間了。有領(lǐng)導(dǎo)提出，仿真試驗(yàn)再不通過(guò)就換人。
航天科技集團(tuán)科技委顧問(wèn) 吳宏鑫院士：我說(shuō)不能換人，臨陣換將是最大的忌諱，馬上就要上去對(duì)接了你這時(shí)候換人，開(kāi)玩笑，換了人能比她強(qiáng)嗎？所以我說(shuō)，我相信解永春是能夠做出來(lái)的，放心。我說(shuō)做不出來(lái)我負(fù)責(zé)。
航天科技集團(tuán)五院502所交會(huì)對(duì)接首席專家 解永春：恰恰是在他狠狠批評(píng)我之后的那天晚上，我就想出了很好的辦法。
2011年10月31日，就在神舟八號(hào)飛船發(fā)射的前一天，解永春的參數(shù)設(shè)計(jì)方案通過(guò)了專家組評(píng)審。
如今不僅是神舟載人飛船，天舟貨運(yùn)飛船、嫦娥五號(hào)甚至剛發(fā)射的問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙的交會(huì)對(duì)接，控制參數(shù)設(shè)計(jì)都源于神舟八號(hào)時(shí)打下的良好基礎(chǔ)。一個(gè)嚴(yán)厲的導(dǎo)師，一個(gè)倔強(qiáng)的學(xué)生，交會(huì)對(duì)接控制參數(shù)設(shè)計(jì)這塊硬骨頭，就這樣被啃下來(lái)了。使我磨難者，必使我強(qiáng)大，如今，解永春很感激導(dǎo)師當(dāng)年對(duì)她的嚴(yán)厲。
航天科技集團(tuán)科技委顧問(wèn) 吳宏鑫院士：人有的時(shí)候是需要壓的。
航天科技集團(tuán)五院502所交會(huì)對(duì)接首席專家 解永春：我感覺(jué)確實(shí)是這樣，好像有一點(diǎn)像能級(jí)躍遷，要是不壓的話，你臺(tái)階是上不來(lái)的。
如今，交會(huì)對(duì)接控制團(tuán)隊(duì)把創(chuàng)新的發(fā)力點(diǎn)，又瞄向了未來(lái)航天器的智能自主對(duì)接。
航天科技集團(tuán)五院502所交會(huì)對(duì)接首席專家 解永春：未來(lái)我們通過(guò)這種人工智能的方式可以實(shí)現(xiàn)不需要航天員出艙就能完成的空間操作。
航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)載人飛船副總設(shè)計(jì)師 胡軍：我們要打造一個(gè)全自主的飛船，現(xiàn)在我們基本上能夠70％左右（自主），還努一把力，整個(gè)從發(fā)射到回來(lái)全部自主，不需要地面來(lái)支持。
持續(xù)創(chuàng)新 為世界貢獻(xiàn)中國(guó)智慧和中國(guó)力量
這是采訪后解永春交給我們的一本書，它出版于上世紀(jì)九十年代，是根據(jù)國(guó)外交會(huì)對(duì)接經(jīng)驗(yàn)編著而成的，名字叫《空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)》。這本書在20多年前展望了交會(huì)對(duì)接技術(shù)的未來(lái)：航天員不參與的自主交會(huì)對(duì)接方式，雖然目前在技術(shù)上還比較復(fù)雜，但這是今后的發(fā)展方向。如今再翻開(kāi)這本20多年前曾經(jīng)反復(fù)學(xué)習(xí)的舊書，解永春感慨：未來(lái)已來(lái)。如今，她和幾名學(xué)生根據(jù)中國(guó)交會(huì)對(duì)接經(jīng)驗(yàn)寫成的專著已經(jīng)出版，中國(guó)科學(xué)家還將繼續(xù)創(chuàng)新，在智能交會(huì)對(duì)接領(lǐng)域?yàn)槭澜缃粫?huì)對(duì)接技術(shù)貢獻(xiàn)中國(guó)智慧和中國(guó)力量。
