跨界出發

　　領銜研制天舟

　　2017年11月的一天，我接到工作調動電話，讓我回中國航天科技集團五院（以下簡稱“航天五院”），任中國空間站貨運飛船系統總指揮。對此，我非常興奮、非常激動。作為30年來一直與衛星打交道的航天人，我有機會領銜大航天器研制，并且參與中國空間站建設這樣重大航天工程，倍感榮耀。

　　我很快完成工作交接，開始全面負責貨運飛船系統的工作。從衛星領域轉到研制貨運飛船這樣的大型航天器，于我而言，還是第一次，萬事開頭難，唯有認真學習、全面了解，尤其是夯實基礎。

　　怎樣才能夯實呢？在我看來，就是要把貨運飛船所有基礎方面都掌握，特別是把相關參考材料，從“薄”讀到“厚”，之后再從“厚”讀到“薄”。總指揮肩負很多行政和管理方面的工作，但是我不想、也不能做一個“行政化”的總指揮，而是在深諳航天技術和業務工作的基礎上，與團隊一起討論解決遇到的各種難題，應對各種類型的挑戰。

　　從零起步

　　造就天舟一號

　　說到中國的貨運飛船，當然要談天舟一號。我當年雖然沒有親身參與天舟一號的研制工作，但對研制的過程還是比較了解的。2011年初，中國貨運飛船進入方案研制階段，之后經征名被確定命名為“天舟”，該艘飛船被確定為“天舟一號”。作為中國航天的嶄新型號，所有研制工作都從零開始。研制團隊所有人員全身心投入其中，特別是一批二十八九歲的青年航天科技人員從此與“天舟”結緣，伴隨它成長。

　　經過6年苦功實干，研制團隊把天舟一號貨運飛船在方案里畫了出來，在廠房中造了出來，在火箭上豎了起來。

　　在初樣階段，研制團隊并行完成全密封、半開放兩種構型貨船的詳細設計方案，為未來的貨運飛船的型譜化“定型”。成功完成貨船初樣力學、熱學、電磁兼容性、大系統聯試等大型試驗后，研制團隊開始緊張地雙線作戰，一部分設計師奔赴海南文昌基地開展全密封構型船合練工作；另一部分則留在北京，繼續深入開展半開放構型船研制試驗。

　　值得一提的是，在飛船研制從一個階段轉入下一個階段之前，研制團隊通常進行一次“閉關修煉”，主要任務是系統總結驗證、檢查產品狀態、開展任務準備，仔細檢查試驗項目的海量數據，認真推演飛行任務中關鍵事件、指令、飛控預案……通過“閉關修煉”，研制工作更加扎實。

　　2017年4月20日，天舟一號在文昌航天發射場發射升空，之后與中國首個真正意義上的空間實驗室天宮二號成功交會對接，完成在軌推進劑補加、天基測控等一系列任務，為后續的載人航天器提供了先期充分的技術驗證。載人航天工程第二步戰略目標任務由此勝利完成，中國空間站時代順利開啟。

　　戰疫前行

　　書寫天舟輝煌

　　雖然有了之前的經驗，天舟二號的研制依然歷經各種艱辛，面臨一系列挑戰，其中不僅有技術領域的攻堅克難、精益求精，而且還有世紀疫情的嚴峻考驗。

　　突如其來的疫情給天舟二號進行力熱試驗帶來了巨大困難，為了確保試驗進度，我們在上海的總裝隊伍逆勢北上，在36小時完成1600公里長途奔波。為了開展天地測控對接試驗，我們的相關團隊連續轉戰喀什、北京、青島、渭南等地，歷經1個月，終于完成試驗。

　　中國空間站由天和核心艙、“問天”和“夢天”兩個實驗艙，以及天舟貨運飛船、神舟飛船組成。為了驗證這樣復雜龐大系統設計的正確性，我們必須安排在天津航天城組織五艙聯試。而完成聯試任務，就必須把分散在各地的設計師等科研人員和航天員匯聚到那里。我們想方設法、全力以赴，終于克服了多地多次疫情帶來的人員流動難題，使大家完成集結。而后，我們嚴格落實封閉管理制度，所有參與人員保持駐地和試驗場地兩點一線的行動軌跡，實施總裝和測控“兩班倒”，連續奮戰。就這樣，五艙聯試工作持續了100多天。

　　在聯試期間，我們一共設計了上千條測試項目，每艘船要測試1000小時到2000個小時，各分系統團隊都紛紛參與其中，特別是電總體團隊，該團隊成員幾乎每天都在現場，參與飛船的整個測試過程并隨時準備處理各種問題。

　　世上本沒有奇跡，只有全力以赴的努力，我們所做的一切都是為了確保萬無一失。地面上的任何一個疑點都可能成為飛船上天后在軌的問題。我們確保所有數據結果都符合預期，消除所有疑點，才放心護送天舟二號出征太空。

　　或許是好事多磨吧，2021年5月20日和21日，天舟二號在文昌航天發射場經歷了兩次發射推遲。每一次都讓我像坐過山車一樣，內心跌宕起伏。5月29日20時55分，搭載天舟二號貨運飛船的長征七號遙三運載火箭準時點火發射，沖天而起，直上九霄。約604秒后，飛船與火箭成功分離，精確進入預定軌道，發射取得圓滿成功。天舟二號作為中國空間站關鍵技術驗證階段發射的首艘貨運飛船，該次飛行任務是中國空間站貨物運輸系統的第一次應用性飛行。在接下來的每一分每一秒，我們都緊盯著屏幕上跳動的數字，跟蹤著它的軌跡。天舟二號就像一個聽話的孩子，歷經8小時，按照既定程序，精準完成了遠距離追擊，近距離尋的、接近、對接，最終把重達6.8噸的物資通過“萬里穿針”的方式帶到了天宮空間站。

　　2022年3月31日，天舟二號實施受控離軌，再入大氣層，精彩謝幕。回顧夜以繼日加緊研制天舟二號的歲月，回顧密切關注著它在軌運行的日子，我們感謝與其的特殊緣分，它給了我們所有團隊成員深度參與中國空間站建設任務的機會，讓我們深感驕傲和自豪。

　　“軟硬”兼施

　　打造“數字天舟”

　　隨著現代信息科技的進步，模擬仿真設計工具、仿真分析軟件有了長足發展，再加上日益增強的計算能力等，貨運飛船研制獲得更強有力的支撐。同時，我們團隊決心充分利用這些新的技術和工具，在虛擬世界造一艘“數字天舟”。

　　在一個統一搭建起來的數字平臺上，我們團隊的多名設計師，按照通用規則，按照各自的權限，對自己所負責的部分進行設計，數字化設計文件下廠，交由數控機械加工，全程沒有紙質圖紙文件，不用人工審簽。通過數字流程，“數字天舟”的數據被傳輸到制造設備上，設計師就可以制造出真實的各種結構、部件、管路……

　　在傳統模式的構型布局設計中，我們通常需要在二維圖紙中進行設備布局、調整、送審，而采用全三維數字化設計后，我們可以在一個設計平臺上，快速設計、快速仿真、快速迭代。而通過數字化設計文件下廠，數控機械加工，全程“無紙化”工作，不僅提高了設計效率和設計質量、縮短了設計周期，而且降低了設計成本。

　　我們研制的貨運飛船有100多個軟件，擁有很強的數據處理能力、自主管理能力和系統在軌重構能力。不僅如此，地面工程師還可以通過天地測控鏈路通道，遠程修改或重構軟件，賦予軟件更多功能。

　　在貨運飛船的測試和總裝環節，我們深切感受到數字化帶來的便利。比如，我們采用自動化系統開展測試，實現測試用例自動生成，執行過程中不需要人員介入，就可以實現“一鍵式”測試。此外，我們還采用了全數字化總裝研制的型號，開發了以三維數字化結構化工藝設計系統、結構化照相系統等為代表的數字化協同平臺，大幅提高了工作效率。

　　在貨物管理方面，我們建立了地面到云端的全任務周期物資數字化管理系統，實現貨物自動信息錄入、物資取放動態的信息管理、貨物的布局和配平、質量特性計算等。同時，該系統還采用了虛擬現實技術，為航天員提供可視化的作業指導書。

　　創新無涯

　　未來值得期待

　　“成功是差一點點失敗，失敗是差一點點成功”，這是航天領域流傳甚廣的一句話。衛星與返回技術專家、中國科學院院士王希季也曾深刻指出：“搞工程必須堅持零缺陷，如果有缺陷，那工程就是零。”這“一點點”和“零缺陷”的背后，有無懼挑戰的精神，有精益求精、追求完美和極致的精神，有多維度保障、通力協作攻克難關的精神。

　　我們在兩年之內成功發射了4艘貨運飛船，這在以前是不能想象的。成功做到這一點，我們靠的是不斷推進技術體系創新、大力優化研制流程；從更深層次上說，靠的是“特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻”的載人航天精神。

　　現在，貨運飛船的設計階段已經結束了，天舟二號、天舟三號、天舟四號等貨運飛船為組批投產，狀態相對穩定，能夠最大程度保證載人航天工程的速度與質量。

　　設計階段結束了，但不意味著設計就凝滯了，相反，我們將繼續在貨運飛船的設計上不斷推進技術創新，以實現更快的運輸速度、更大的載重能力、更高的運輸效能、更多的先期技術驗證，增加返回的能力，以便及時傳回太空的科研成果。這將為中國空間站運營提供更好的服務和保障。

　　宇宙空間星漢燦爛、了無際涯，人類對太空的每一次叩問，都是新一次空間探索的開始。“天舟”將助力中國航天駛向更輝煌的未來，為人類探索太空作出更卓越的貢獻。

　　（本文作者馮 永，為中國空間站貨運飛船系統總指揮，由鄧雨楠根據作者口述整理）