书城传记大梦飞天:王永志传
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第19章 十年砺剑(1)

如果说,人的生命是个肉体,物的生命是个精神;那么,人为之生命的物,他的精神便无不是人类用血肉之躯铸成的。

——作者手记

1.“神舟一号”飞船

主、副着陆场确定下来,与其相关的以提高航天员安全为主要目标的飞行轨道设计优化工作,排到了日程当中。

王永志以一个优秀总设计师的气魄,用战略科学家超前的眼光为飞行轨道设计、勾画出一幅气魄宏伟的蓝图。他的主张,在今天看来都是一个大手笔:

轨道高度避开地球内辐射带;保证航区安全,包括上升段火箭一级、助推器和整流罩落区安全,火箭航迹避开大城市,以及返回着陆区的安全;轨道倾斜角由50度至52度改为42度至44度,主着陆场设在船下点轨迹的弧顶部,增加飞船正常返回的机会;两天或三天回归,增加飞船正常返回的机会;同一条返回轨道既可返回主着陆场也可返回副着陆场,且返回机会多;变轨和制动段测控共用同一位置的海上测控船;主返回轨道为升轨返回;飞船返回走廊既不出国又避开阴山山脉;主着陆场近1000公里内基本可安全着陆,以便飞船采用弹道式返回;飞船无论返回主着陆场还是副着陆场,制动点位置基本不变,飞船升力控制参数和返回时的过载控制在规定范围之内;飞行轨道要有相似性,确保载人飞行轨道能够通过无人飞行得到充分保障。

大梦飞天王永志传主管工程的副总设计师和轨道专家们克服了种种困难进行攻关,在一年半的时间内交上了一份满意的答卷。

1999年,是中国载人航天工程最为关键的一年。

第七章十年砺剑神舟一号转场留影这一年国际形势非常严峻,“神舟一号”飞船发射进入倒计时的5月8日,美军向我国驻南斯拉夫大使馆发射了3枚导弹,导致人员伤亡和大使馆遭到严重损坏。中国人的尊严蒙受了巨大羞辱。中国民众义愤填膺,纷纷走上街头声讨美军对中国人民犯下的罪恶暴行。中国航天人也愤怒了,不少科技人员一大早便赶到工厂,参加声讨大会。

我国驻南斯拉夫大使馆被炸的第十天——5月18日,中国载人航天工程指挥部召开首次飞行任务工作会议,七大系统老总聚首北京。副总指挥长沈荣骏宣布:“1999年11月8日至18日,在酒泉发射场择机发射‘神舟一号’试验飞船!”飞船座舱内放置有模拟人,用于收集返回舱在太空中的温度、湿度、氧气等各种试验数据。

由于天文预测1999年11月18日,太空将会出现狮子座流星雨,如果“神舟一号”飞船在18日发射,飞船极有可能与狮子座“流星雨”相遇。“流星雨”就像太空中肆意迸射的小陨石,是航天器飞行中防不胜防的大敌。据说一个鸡蛋般大小的陨石的破坏性,就可以将飞船击穿。根据精确的计算,11月18日这天,“神舟一号”飞船的发射窗口正好在狮子座“流星雨”的时段内。

神剑发射窗口是专用术语,指运载器(包括运载火箭和航天飞行器)发射时比较合适的一个时间范围(即允许运载器发射的时间范围)。它是根据天体运行轨道条件、航天器的轨道要求、航天器的工作条件要求和地面跟踪测控通信、气象要求等,建立一个数学模型、输入相关数据,再经过精心计算推导出来的,因此比较复杂。窗口宽度有宽有窄,宽的以小时计算,甚至以天计算,窄的只有几十秒钟,甚至为零。由于每个航天器承担的任务不同,航天器上安装的仪器、设备使用要求不同,它们对发射窗口提出了种种要求和限制条件,而这些要求有时又互相矛盾,因此选择什么时间发射就必须考虑各方面的因素,经过综合平衡后选择一个比较合适的发射窗口。

工程指挥部马上召开紧急会议,王永志提议为了确保发射万无一失,推迟发射。经大家讨论后,会议最后决定,“神舟一号”飞船的发射时间再往后推迟两天。

事实证明,这是一个英明决策。11月18日这天,美国、俄罗斯、澳大利亚、法国等国均预测到了疯狂挥泄的“流星雨”。

1999年11月20日凌晨6点,火箭、飞船巍然屹立在酒泉航天发射场的发射塔上。承担发射任务的是在“长征二号E”捆绑式火箭基础上改进研制的“长征二号F”载人航天火箭。这次发射的飞船里虽然没有航天员,但由于是第一次发射飞船,从指挥大厅到各个技术岗位的气氛都很紧张。

王永志的眼睛紧紧盯着大屏幕,表情十分严峻。在火箭点火发射约10分钟后,船箭分离,并准确进入预定轨道。次日凌晨3时41分,飞船从无际苍穹犹如被驯服的烈马,脱离原先的轨道、按照航天专家的意愿,向着她的归宿——内蒙古中部地区安全降落。令王永志感动的是,在飞船发射前3天恰逢自己的生日。3天后,飞船发射成功,等于大家又为他过了一个皆大欢喜的“生日”。王永志与第二任总指挥曹刚川共贺首飞成功这是航天事业馈赠给自己的一份最有意义的“生日蛋糕”。

这次发射首次采用了在技术厂房对飞船、火箭联合体垂直总装与测试,整体垂直运输至发射场,进行远距离测试发射控制的新模式。我国在原有的航天测控网基础上,新建的符合国际标准体制的陆海航天测控网,在这次飞行试验中首次投入使用。飞船在轨运行期间,成功进行了一系列科学试验。地面测控系统和分布于公海的4艘“远望号”测量船,对其进行了跟踪与测控。

作为我国航天史上的一个里程碑,“神舟一号”试验飞船的成功发射与回收,标志着我国载人航天技术获得了新的重大突破。对工程总体技术定位的准确把握,使我国的载人飞船技术,毫无争议地达到当前的国际水平。在事实面前,曾经甚嚣尘上的“中国飞船照搬国外”的言论不攻自破。

我国载人航天工程从1992年开始实施,到此次飞行试验获得圆满成功,为我国载人飞船上天奠定了坚实的技术基础。梦想的大门豁然洞开:再经过几次无人飞船试验,中国的航天员将有能力在太空中遨游。

看望钱老“神舟一号”发射成功,正好赶上钱学森88岁生日。王永志带着一份特别的生日礼物,来到一直关注航天事业,并常常给予自己指导的钱老家。看望钱学森的领导很多,他便将礼物交给了钱学森的秘书。

后来,钱学森的夫人蒋英告诉王永志说:“别人送来许多生日贺礼,他都挪到了一边。只把你送的礼物端端正正放在床对面的书架上,老是盯着看。他还不止一次告诉我,‘这件礼物我最喜爱!’”这件东西就是王永志送的一个“神舟一号”飞船模型,他听后非常感动。在钱老心中,他最看重的不是物质享受,而是他开创的事业后继有人与蓬勃发展。

2001年4月,王永志来到了“联盟飞船”的故乡,应邀到莫斯科参加了庆祝世界上第一位航天员加加林太空飞行40周年纪念活动,并被母校莫斯科航空学院授予“荣誉博士”称号,他学习过的宇航系还给他颁发了“杰出毕业生金质奖章”。

在这次颁奖典礼上,王永志用俄语介绍了中国载人航天的特色和技术特点。2001年莫航授予王永志荣誉博士称号和杰出毕业生“金质奖章”坐在主席台上的米申院士,已经是八旬老人了,他一直用欣赏的目光望着自己的得意门生,按捺不住自己的感情,情不自禁地大声对台下的听众说:“你们听到了吗?中国飞船不是俄罗斯的联盟号,是名副其实中国自行研制的飞船!”

两位恩师不仅是自己事业上的引领者,他们栉风沐雨的大师风范,感染和激励着王永志。多年来,他一直也是这样做的,在工作中非常注重发现和培养航天事业的后备力量。1992年,他被任命为载人航天工程总设计师,同时还在带博士研究生。有的人不理解,说你这么忙,还带研究生干什么?王永志说,一个人的精力有限,但国防科研事业却是个永无止境的接力工程,必须重视培养“接下一棒”的人才,这项工作意义重大!

王永志当年带的博士潘腾,后来成长为“神舟”飞船的副总设计师。他发现的周建平、王忠贵等一批优秀的年轻骨干,经过长时间的传、帮、带,后来也承担起载人航天工程总设计师、副总设计师的重担,成为航天工程事业的中坚力量。

2.“神舟二号”飞船

“神舟一号”飞船胜利升空,王永志没有沉浸在大战告捷的喜悦里,随即投入到飞船飞行的变轨设计方案中。

载人航天,“登天难,下凡更难”。“上”难在克服重力,准确进入轨道;“下”却复杂多了。从空间的轨道速度减到每秒几米的安全着陆速度,是一个十分复杂的控制过程。

“变轨”是将飞船入轨时的椭圆轨道,变为近似圆形的轨道。飞船在发射升空与火箭分离后,被送入一个椭圆轨道,其入轨轨道近地点高度约为200公里,远地点高度为347公里。如果飞船在远地点变轨后,把近地点抬起来即变成了圆轨道。圆轨道各个点特征参数变化小,有利测控和科学试验,也有利于应急救生。

王永志又陷入了苦思冥想之中。他想:“神舟一号”试验飞船,变轨时机选在第14圈,按原计划我国首次载人飞船飞行的时间为1至2天,而现在的设计轨道是第14圈变轨,回归周期为2天,这就意味着第一天和第二天都不能按正常轨道返回主着陆场,只有等到第三天。如果首次载人飞行时间为1至2天,就只能采取应急方式返回。而应急方式属于非正常应对故障时的状态,这无疑增加了航天员返回时的不安全系数。

王永志心中被一个问题纠结着:若提前变轨,在第几圈调整最为适合?经过一段时间的苦苦思索,他认为飞船入轨后第一圈就完成了飞船姿态调整,太阳帆板展开并正常发挥作用,首飞数据已经显示,地面测控系统三圈飞行时基本可以定轨。经过一番精确的计算,他认为第五圈便可以实行变轨。

有的轨道专家听到这个结论,提出了不同的看法:“第五圈变轨,还要满足测控条件,很难实现!”

“没有把握的话王总一向是不说的,”飞船总设计师戚发轫发话了,“我看大家还是认真计算一下第五圈变轨的可行性!”

经过多位轨道专家的精密计算,大家得出结论:飞船第五圈变轨完全可行。

王永志的这一重大决策,不仅使飞船返回主着陆场的时间提前了两天,加上应急轨道的设计,使飞船每天都有机会返回主着陆场,航天员的生命安全得到了最大程度的保障。

“神舟二号”与“神舟一号”的区别不仅是变轨圈数,还有“神舟一号”是一艘配置较为简单的试验性飞船,仅有8个分系统参加了飞行试验;而“神舟二号”则是一艘配置完整的正样飞船,13个分系统全部参加试验,凡与航天员生命环境保障有关的仪器设备全部采用真件。飞船返回时,轨道舱将继续留在太空运行半年。难怪有人说,“神舟一号”是“最小配置版”,“神舟二号”则是“完整配置版”。

2001年1月10日凌晨,酒泉卫星发射中心载人航天发射工位亮如白昼。100多米高的发射架,环抱着“长征二号F”捆绑式大推力运载火箭。火箭顶部是“神舟二号”飞船,遥望苍穹,蓄势待发。1时0分,发射命令一出,神箭直冲九天。约10分钟后成功进入预定轨道。火箭最终送飞船入轨的那一刻,王永志与在场的专家神情凝重,因为他们知道这次胜利升空来之不易。在这之前,“长征二号F”火箭和“神舟二号”双双发过“脾气”,经过大家的努力已把它驯服,但人人手心里仍捏着一把冷汗。

“长征二号F”火箭抵达发射场后,做单元测试时,被称为火箭“大脑”的控制平台的一个零件突然出现问题,技术人员经过反复检测查不出原因。已退休的中国控制平台权威专家、有“平台皇后”之称的徐云锦,和几位专家被请到了发射场。经过几天几夜的反复试验,发现原来故障的原因是平台内环轴端有一根导线碰到了内壁的电缆束管所致。徐云锦特意将这根取出的导线称了称,才17克重。就是这根只有17克重的导线,却阻碍了70多千克的控制平台飞速旋转,令大家欷歔不已。

火箭的故障刚刚排除,飞船又使起了性子。在接下来的飞船、火箭和发射塔的联合检测中,技术人员加电后,却收到了一个不该收到的误发信号——“船箭分离”信号。复查时,这个信号又神秘地失踪了。“船箭分离”是一个非常关键的信号,可谓牵一发而动全身。若在正式飞行时出现此信号,就意味着飞船与火箭在不该分离时分离了,其后果将是毁灭性的。后来,经过多次反复试验,终于找出症结,原来是开关电缆保护层上的镀铝薄膜与一个节点相互碰撞,造成短路所致。

大家还没来得及喘息,一场突如其来的事故在2000年12月31日又降临了。

飞船的燃料已加注完毕,火箭与飞船已成功地在技术区对接,测试全部完成,准备在第二天运往发射区,4天后它们将飞向太空。谁知,下午一个消息犹如一声巨雷,把发射场上的所有技术人员的神经又一次牵动起来——已经处于垂直对接状态的火箭,被厂房活动平台撞了!

原来,一个战士给发射平台备份电源通电,一时紧张,把备份电源和正式电源接反,致使本应静止的发射平台突然往前行走,一下子撞到了火箭身上。