国家有特殊需要时要有特殊精神

——专访我国首任神舟飞船总设计师戚发轫院士



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2016-5-26 15:16


戚发轫, 中国工程院院士,我国著名空间技术专家,曾参加中国第一发导弹、第一枚运载火箭、第一颗卫星、第一艘试验飞船和第一艘载人飞船的研制工作。他曾担任“东方红一号”卫星技术负责人,“东方红二号”、“东方红二号甲”、“东方红三号”卫星总设计师、神舟系列飞船总设计师、中国空间技术研究院院长等职务。近日,戚院士接受《中国航天》杂志专访,就“十三五”期间我国载人空间站项目的展望,我国航天事业的未来发展,东方红卫星、神舟飞船研制团队的组建经验等问题与我们分享了他的经历和见解。



戚发轫和“东方红一号”卫星的故事



戚院士说,我国航天有三大里程碑:“东方红一号”卫星、载人航天和深空探测,他有幸深度参与了其中的“东方红一号”卫星和载人航天,而这两件大事都诞生于特殊的历史阶段。

“东方红一号”卫星是我国第一颗卫星,标志着我国拥有了进入太空的能力。卫星的诞生可谓历尽波折。我国航天创建于1956年,1957年前苏联发射了第一颗卫星。1958年,我国正处于大跃进时期,毛泽东主席提出中国也要研制自己的人造卫星,后来被称为581任务,显现出了中国人的强大气魄、志气和信心。然而,科学是实事求是的,真正要研制卫星并不容易,可以说中国当时并不具备研制卫星的条件。中国当时还没有导弹,要建造发射卫星的运载火箭谈何容易。当时,邓小平同志提出,在我国还不具备发射卫星的能力之前,应提前先做准备,将主要精力放在搞“两弹”上。当时大家还不太理解,认为小平同志不愿响应毛主席的号召。现在看来,小平同志的思想十分符合当时的实际情况,即“有所为,有所不为,集中力量打歼灭战”。因此,项目后来就下马了。

1964年,我国成功研制出原子弹。当时,毛主席曾与钱学森一起探讨原子弹的运送问题。钱学森表示,根据中国的国情,用飞机运送原子弹是很困难的,用导弹比较合适。因此我国当时制定了“两弹为主,导弹第一”的指导方针,将原子弹安装在导弹上,使两弹结合在一起。1966年两弹结合成功。1967年,聂荣臻元帅提出要对整个国防体制进行大调整,成立了以钱学森为院长的中国人民解放军第五研究院(即中国空间技术研究院),负责卫星和飞船的研制工作。当时的任务很繁重,既要应对当时国家的混乱状况,又要集中力量搞卫星。钱老提出,要想搞卫星就应该按照工程而不是科研的方法来安排工作,必须要成立总体部。最初,孙家栋受命组建五院总体部,选拔被称为“十八勇士”的18名专业配套人员共同完成工作,戚发轫便是其中之一。那个时候,中国正处在文革期间,知识分子的工作和生活受到了很大影响,许多人由于出身和社会关系等原因到农场、干校等地进行“改造”。社会情况瞬息万变,有的人前一天还在工作,第二天全家就被迫离开了。在这种混乱的历史条件下,卫星科研人员压力巨大。当时,搞卫星可行性论证的赵九章自杀,搞卫星总体的钱骥“靠边”了,孙家栋和戚发轫的出身也都不太好,孙家栋在主持工作一段时间之后,也“靠边”了。戚院士谦虚地说,自己是在那段特殊的历史时期大家投票选出来的,能最终担当重任纯属历史的误会。虽然并没有正式任命,但是在那个特殊的历史时期,研制工作无人主持,混乱场面急需有人组织,他只能义不容辞地顶上来。戚院士表示,正是由于当时航天人的“两弹一星”精神和强烈的爱国心,才使卫星的研制工作在极其艰苦的条件下向前推进。

当时,世界上已经有前苏联、美国、法国和日本发射过卫星,但是我国的“东方红一号”卫星一次发射成功,并且重量比前4个国家第一颗卫星重量的总和还要重。我国发射第一颗卫星的时间虽然稍晚了一些,但是起点很高,而且技术比较先进。由于温控系统的问题,法国的第一颗卫星被“冻死了”,日本的卫星被“热死了”,“东方红一号”卫星温控系统工作正常,在太空中正常运行了20多天,最终因为电源耗尽而无法发送信号。戚院士表示,中国作为发展中国家在特殊的历史时期能够以这么短的时间研制出自己的卫星,孙家栋做出了很大贡献。他把科学家做的复杂科研课题组织成了一项工程项目。当时,科学家们都希望将自己的科研成果放在卫星上。但是,当时的研制时间紧,党中央提出中国的第一颗卫星要“上得去、抓得着、看得见、听得到”。孙家栋运用系统工程的思想,提出“有所为,有所不为”的思想,凡是与党中央要求相关的研制工作都积极开展,而与要求无关的工作则暂缓开展。“东方红一号”卫星上使用蓄电池而没有使用太阳能电池,保证了卫星能够在短时间内发射升空,就是这一思想的典型体现。



戚发轫和神舟飞船的故事



1992年,我国载人航天工程立项,被称为921工程。当时,我国正处于计划经济向市场经济转变的历史时期,曾流行“搞导弹的不如卖茶叶蛋的”一说。戚发轫当时是中国空间技术研究院(五院)院长,五院也有许多年轻人出国、下海到民企和外企去了。在这种特殊的历史条件下,组建载人航天工程研制队伍经历了许多困难。

921工程任务光荣且艰巨,五院有幸成为任务的总体单位。戚院士坦言,当时自己已经59岁,从来没想过会成为神舟飞船的总师。此外,按照惯例,研究院院长一般不担任航天型号总师。但是,由于921工程的重要性和艰巨性,上级部门希望戚发轫担任总师一职,因为他比年轻人拥有更多的工程实践经验。年近60岁的戚发轫在无思想准备的情况下,确实有些不情愿。但他说,他们这一代人没有太多的自我选择,党让干什么就干什么,就像一颗螺丝钉,被拧在哪里就在哪里站岗放哨,所以最终他还是担起了这个重任。

在组织研制队伍时,戚发轫发现,总师和副总师级别的人基本都是他的同龄人,虽有丰富的经验但仍需学习很多新的专业知识。袁家军、尚志、张柏楠等一批年轻人虽有活力,但毕竟缺乏工程实践经验。因此,戚发轫坦言当时那支科研队伍并不是最优组合,“老的老,小的小”。载人航天对安全性和可靠性要求很高。当年,中国航天在总结“东风二号”导弹失败的原因时发现,没有充分的地面试验是导致失败的重要原因之一。在开展载人航天工程时,要想保证载人飞船成功升空,也必须进行充分的地面试验。戚发轫表示,以前在航天型号研制过程中,地面的试验设备不能满足型号研制的需求,科研人员常常采取一些传统的土办法来达到试验目的。在实施载人航天工程时,戚发轫提出了必须提前建设北京“航天城”以保证地面试验设施的建设和飞船研制同步进行,确保地面试验按计划进行。戚发轫说,袁家军等同志在“航天城”的规划设计方面贡献很大。当时,俄罗斯曾希望帮助我国建设“航天城”,但那时,我国已经凭借自己的力量将“航天城”建设得初具规模。著名科学家丁肇中在参观完“航天城”后也曾表示:“我是见过世面的,你们有这么好的试验设施,应该向全世界公开。”

组织载人航天工程遇到的另外一个问题是标准的统一问题。当时,参与载人航天工程的单位众多,尤其有很多航天系统外的单位,此前各单位并没有使用统一的标准。戚发轫当时有些为难。要使工程顺利开展就必须要统一标准,就要把五院已有的标准跟合作单位共享。标准是财富,是科研人员多年的血汗积累起来的。曾有人笑称戚发轫的做法为“卖国主义”,把五院的财富都给了别人。但是,戚发轫说,这个时候必须以国家大局为重,国家利益高于一切。他要求统一标准,并无偿提供给各合作单位。

在总结载人航天的成功经验时,戚发轫说,一支拥有载人航天精神的研制攻关队伍,先进的研制试验设施,统一的高水平标准和完善的工程方案是必不可少的。谈到飞船的设计方案,曾有人质疑中国抄袭别国的方案,戚发轫解释说,科学是可借鉴的、通用的,有些东西只是外表看起来相像。例如,载人飞船回收质量越大,回收技术则越困难。俄罗斯第一艘飞船的返回舱直径为2.2米,3名宇航员在里面比较拥挤,但是回收技术相对简单。俄罗斯设计了生活舱,飞船入轨后,航天员在生活舱中活动,在准备返回时再回到返回舱。戚发轫曾问过俄罗斯科学家对飞船的设计有什么遗憾,俄罗斯方面表示返回舱太小是其中之一。我国在设计返回舱时,便借鉴了俄罗斯的经验,将飞船直径设计成2.5米,由此也带来许多困难。当年,神舟一号飞船回收用的降落伞面积为1200平方米,是当时世界最大的。我国也设计了航天员在轨道工作活动的舱段,称为轨道舱。当航天员返回地面时,轨道舱留在太空,相当于一个小型的空间实验室,可在太空中工作半年到两年不等。戚发轫表示,不能否认中国借鉴了国外的东西,但是我国根据本国的实际情况开展了许多创新设计工作。更重要的是,我国决定用飞船而不是航天飞机进行太空载人活动,使我国成为第3个有能力把航天员送入太空的国家。试想如果我国采用航天飞机方案,也许至今仍没有中国航天人乘坐本国航天器进入太空。目前,美国也认识到航天飞机项目是一个错误的决定,转而研制多用途可重复使用飞船。

戚院士曾多次表示,他对神舟一号感情最深。当年921工程有一个军令状,即“争八保九”,也就是争取1998年,确保1999年进行第一次发射。1998年11月,江泽民、李鹏和朱镕基等国家领导人来到“航天城”视察参观。江主席向戚发轫询问神舟飞船明年是否能发射。按照中国航天的研制程序,初样为地面试验产品,试验使问题充分暴露后再改进设计,再次投产的产品称为正样。1998年11月时,飞船刚建成初样,要在1999年我国建国50周年以及澳门回归之际成功发射中国的飞船,是十分困难的。但是军令状已经下达,运载火箭也准备好了。后来,经过充分讨论,我们决定把地面试验飞船改造成上天的飞船,称为试验飞船。即使发射失败,也能为项目后续发展提供经验。同时,受孙家栋院士简化“东方红一号”方案思想的启发,戚发轫要求凡是和飞船返回相关的技术都要突破,凡是和返回无关的工作,如仪表、照明、手控、救生、环控和生保系统的研制都暂缓。因此,神舟一号团队重点对舱段连接和分离制动、调姿、升力控制、再入防热和回收技术进行了攻关,最终神舟一号飞船成功回收,且回收地点离预定回收点不超过10千米。神舟一号飞船是我国的第一艘飞船,从无到有且研制过程有别于航天型号的一般研制过程,这些都足以让它在戚发轫的心中占据特殊地位。

载人航天精神即“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”。曾有人说:“航天人就会加班,有什么本事”?戚发轫说,当国家有特殊需要的时候,我们得有特殊的精神和特殊的做法。为了保证任务的完成,按型号原有的研制程序是不可能实现的。2003年,我国要发射神舟五号飞船,全国突然爆发了大规模的“非典”疫情。当时全国各地协作单位的科研人员需要来往北京参与各项试验,北京的科研人员上下班也与外界有频繁接触。要是研制团队有人不幸感染上非典,整个研制活动将被迫停止。作为神舟五号的总指挥和总设计师,戚发轫又想到了“特殊精神”。因此,他规定在非典期间,所有科研人员无论京内京外都不能回家,集中在航天城专心工作。戚发轫坦言,这个规定有点残酷和不人道,但是面对国家的需要,航天人必须特殊。在飞船研制试验过程中,这样的特殊常有发生。



中国载人空间站的“十三五”展望



戚院士说,中国人自古就有飞天梦,而人类直到20世纪才真正进入太空。上世纪70年代“东方红一号”卫星发射后中国才拥有进入太空的能力。当时苏美两国搞载人航天竞赛,在航天员人数、飞行天数、航天员性别等方面进行比拼。当时两国载人航天的科学目标并不清晰,主要是政治方面的需求。那时,钱学森正担任五院院长。作为一个科学家,钱学森认为中国已经有进入太空的能力,载人航天要早做准备。但是,当时周总理说,中国不与他国搞太空竞赛,我们先把地球上的事情做好。因此,1975年3月,我国开始了“东方红二号”通信卫星、气象卫星和返回式卫星的研制工作。直至1986年,我国实施863计划,该计划有7大领域,中国的载人航天项目是其中一个领域。经过5年的论证我国得出3项结论:一是中国人一定要上天,而且要快上。二是中国人上天要用飞船,不能用航天飞机。三是对研究飞船要做哪些准备统一了思想,确定了技术路线,做好了准备。1992年中央决定中国载人航天作为工程上马,即921工程。

我国的载人航天工程分三步走:第一阶段是载人飞船阶段。神舟六号上天之后,此阶段的任务就完成了。第二阶段是空间实验室阶段。此阶段将突破四大关键技术。我国目前已突破了出舱和交会对接两项关键技术,共发射了10艘飞船,送10位航天员上天,被称为“十全十美”。戚院士表示,目前我国载人航天三步走战略已经完成一步半,在“十三五”期间将完成后一步半的任务。我国将攻克补加技术,发射一艘被称为“天舟一号”的货运飞船。目前该飞船已经进入合练阶段,预计2017年将用长征七号火箭进行发射。飞船可将5吨重的货物送入空间实验室。我国还将攻克再生式生命保障技术。目前,向太空中运送水、食物等保障物资的成本十分昂贵,再生式生命保障技术可帮助建立水循环利用系统和可控的生态环境系统。在攻克上述技术的基础上,载人航天任务的第三阶段就是要建立中国自己的空间站。空间站将由三大模块组成,即一个核心舱和两个试验舱。到2020年前后我国将实现载人航天任务的三大目标。2016年,我国将发射天宫二号和神舟十一号飞船攻克上述两个未解决的技术问题。戚院士说,目前到了关键时刻,项目进展顺利,他对任务的圆满完成充满信心。



面对挑战,必须创新



戚院士表示,我国的航天事业是国际一流的,但是与更先进的一些国家相比,我国还是有差距的。因此我国要注意做如下三方面的工作:

第一要重视目前不用、但是将来会用到的技术和设施的研发工作。如果现在再不抓紧这件事,我们可能要永远处于落后的被动局面。目前,我国往往重视当前任务的成功,而忽视将来要用的技术和设施的研发工作。聂荣臻元帅曾提出过科研“三步棋”思想,即预研、在研和生产,目前我们提出的是“四步棋”思想,即在“三步棋”的基础上加上“探索”。戚发轫说,美国航天之所以目前比我国先进,是由于十几年前就开始准备现在需要的东西,当现在有需要时,随时有准备好的东西。然而,我国相关的技术储备工作做得较少。总体来说大家还是重视当年发射的任务。要想有所作为,必须把预研工作和目前型号的研制工作放在同等重要的地位。例如,我国长征五号火箭的液氧煤油发动机的研制工作是863项目开始时立项的,距目前已经有将近30年时间。

第二,当前,我们有“输不起”的思想。现在许多管理人员也在反思。航天科技集团吴燕生总经理在五院的一次讲话中曾提到,作为一个上马的型号工程是不能失败的,但是预研、开发的东西应该允许失败,不允许失败就没人敢干了。我国许多新研制的国产化元器件没有上过天,可靠性不如在太空中飞行过的国外元器件,但是不能因为害怕失败就大规模采用国外元器件。戚发轫说,对于失败自己是体会很深的。很多时候并不是因为自己没本事或不努力,但总赶上第一个,包括中国第一发导弹、第一颗卫星和第一艘飞船。中国航天以前有个规矩,任务失败了就要撤换总师。东方红三号失败时,上级要撤换当时的总师,戚发轫那时担任五院院长。他说,原因还没搞清楚,管理没有到位,要撤职应该撤院长,而且自己是东方红三号的第一任总师。最后,东方红三号的总师没有被撤换。从此之后,任务出现事故一般也不会对总师进行撤职处理。戚院士表示,宽容失败不是说宽容诸如航天员上天这种工程的失败, 而是在工程试验、开发新产品时要宽容失败,要创新就要允许失败。中国要想赶超世界先进航天大国,就必须把项目探索期的工作做好。

第三,航天事业的发展是要经历一定过程的。我国原来比较重视军品,对宇航、民用产品重视不足。现在逐渐认识到这些方面的重要性,但是现在往往又重视天上的产品,不重视地面的产品。戚院士说,国家现在倡导战略新兴产业,航天总是无法跻身其中。许多人认为我们生产卫星、导弹等产品的产值太小,无法形成产业。事实上,我们航天自身也总强调发射次数和卫星数量,而对它们产生的效益、对国民经济的贡献研究、重视不够。实际上,美国等航天发达国家卫星应用和运营是航天产业部门盈利的最大部分。当前,美国航空航天局提出要迎接“太空经济”的到来,我们也要做好准备,从管理科研的观念转变到像管理产业、经济那样管理航天,使天上的资源落地,进入千家万户,进入市场,支撑经济发展,支撑“一带一路”战略举措,走出国门。我们对卫星和火箭的效益和使用问题较少提及。然而,美国等国家卫星地面运营是航天部门盈利最大的部分。现在我国提出搞太空经济,使航天产品实现从军到民、从产品到商品再到经济的转变,真正进入千家万户、进入市场,这样航天才能成为产业和经济。

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