光明日報記者 張蕾 光明日報通訊員 潘晨

　　11月1日凌晨，隨著(zhù)夢(mèng)天實(shí)驗艙與天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗艙在太空緊緊相擁，中國空間站在軌建造階段的最后一個(gè)艙段，配齊。

　　獨具特色、渾然天成的中國空間站系統總體設計，是對我國航天器系統設計的又一次創(chuàng )新跨越，閃耀著(zhù)中國智慧，昭顯了匠心之美。下面，就讓記者帶您走進(jìn)抓總設計研制空間站系統的中國航天科技集團有限公司第五研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“航天科技集團五院”），一探究竟。

　　　“立足當下、著(zhù)眼長(cháng)遠”的戰略觀(guān)

　　“結果源自開(kāi)頭，起點(diǎn)通往終點(diǎn)”，航天科技集團五院空間站系統總指揮王翔認為，對于系統工程實(shí)踐來(lái)說(shuō)，科學(xué)思想先于工程實(shí)踐——而這，正反映了我國建設空間站“立足當下、著(zhù)眼長(cháng)遠”的戰略觀(guān)。

　　“必須獨立自主，靠中國人自己的力量建成空間站！”航天科技集團五院空間站系統總設計師楊宏堅定地表示，“要依靠自立自強打破封鎖，通過(guò)增強頂層設計，瞄準前沿系統謀劃，提出適合我國國情的組裝建造方案。”為此，他帶領(lǐng)總體設計團隊，秉持“1+N=1”的設計理念，以“規模適度、留有發(fā)展空間”為設計思路，踏上了巧思釋放、活力涌流的設計之旅。最終，他們創(chuàng )造性地提出“利用艙段交會(huì )對接和轉位機械臂進(jìn)行平面轉位、研制大型組合機械臂并與航天員協(xié)同進(jìn)行艙外大型設施構建”的方案。這一獨具特色的總體設計方案，可以使我國在沒(méi)有航天飛機等大型運輸工具的情況下，完成積木加桁架混合構型的大型空間站在軌組裝建造。

　　從理想走向現實(shí)，需要科學(xué)、統一的技術(shù)體制有力地組織。于是，“一個(gè)系統總體、三個(gè)艙段總體加上一套專(zhuān)業(yè)分系統團隊”的工程組織架構如宏偉的建筑拔地而起，輔以“整體統一”管理（天和、問(wèn)天、夢(mèng)天三個(gè)艙段通用化率達80%），不僅促進(jìn)了空間站系統的方案優(yōu)化，還令系統設計與工程管理深度融合，相得益彰。

　　在天和核心艙與問(wèn)天實(shí)驗艙組合形成L形后，夢(mèng)天實(shí)驗艙的就位，使三艙構成一個(gè)可靠的T字形組合體，成為空間站的基本部分，為后續擴展巡天光學(xué)艙等艙段奠定堅實(shí)的基礎。未來(lái)，中國空間站還能夠在機械臂的輔助下繼續組裝，形成“十”字形、“干”字形等擴展構型。

　　在王翔看來(lái)，變化的過(guò)程和結果都源自設計，“萬(wàn)變而不離其宗”。

　　　“天-地-人”和諧共處的整體觀(guān)

　　中國人講求“天地人和”，把整個(gè)宇宙看作一個(gè)大系統。這樣的智慧，在空間站系統的總體設計中體現得淋漓盡致。通過(guò)在眾多約束條件下創(chuàng )造最大價(jià)值的總體設計，讓天、地、人三大要素融為相輔相成的有機整體。

　　先看天上。組成空間站的各個(gè)艙段和來(lái)訪(fǎng)飛船都是獨立的飛行器，交會(huì )對接后形成組合體，通過(guò)“最強大腦”統一管控。除了在結構上對接，組合體的信息和能源系統也相互連接，動(dòng)態(tài)并網(wǎng)、能力共享，像“神經(jīng)”和“血液”一樣暢通無(wú)阻。此外，通過(guò)熱控流體回路，熱量也能實(shí)現跨艙傳輸、相互兼容。“如此，三艙互聯(lián)互通，且具備跨航天器的系統重構能力，整體性能大幅超越各航天器功能的簡(jiǎn)單集合。”楊宏說(shuō)。

　　再看地面。航天科技集團五院建設了一個(gè)與“天宮”等比例的物理空間站，并采用數字孿生技術(shù)創(chuàng )建數字空間站，共同形成“天-地-數字”三站協(xié)同的新型運行模式，用飛行數據實(shí)時(shí)驅動(dòng)、開(kāi)展在軌狀態(tài)預測、趨勢評估。此外，該院還抽調骨干力量成立飛控隊伍，從天和核心艙發(fā)射前夕開(kāi)始就堅持三班倒、連軸轉的空間站作息模式，24小時(shí)不停監控天上的狀態(tài)，默默守護。“一年多來(lái)，這支隊伍經(jīng)受住各種復雜在軌構型和各類(lèi)任務(wù)的考驗，身經(jīng)百戰，具備了過(guò)硬本領(lǐng)，將為后續長(cháng)期在軌運營(yíng)任務(wù)提供可靠支撐。”王翔評價(jià)。

　　人，是空間站系統里具有決定性的要素。不論是最初設計空間站，還是每次執行任務(wù)的全過(guò)程，總體設計團隊都會(huì )和航天員進(jìn)行充分溝通，將以人為本的理念貫徹到底。干凈整潔的艙內環(huán)境、掃碼識別的物資管理系統、天地雙向視頻、智能廚房等，都蘊藏著(zhù)設計師們的精巧構思與人本情懷。“一方面，從航天員的需求出發(fā)，通過(guò)設計不斷提升舒適性和便利性，打造一個(gè)讓航天員身體健康、心情愉悅的太空之家；另一方面，確保航天員的安全是首要任務(wù)，在設計之初就要系統地將安全性、可靠性考慮充分。”楊宏介紹。

　　首次飛天前，航天英雄楊利偉對總體設計人員說(shuō)，“我信任你們”。在他們看來(lái)，這句話(huà)既是最重的責任，也是最棒的肯定。“人為天地客”，在中國空間站系統工程中，“天-地-人”和諧共處、相互成就。

　　　發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢的發(fā)展觀(guān)

　　縱觀(guān)空間站系統的總體設計，既有胸懷宇宙萬(wàn)象、馳騁天地間的酣暢寫(xiě)意，也曾屢遭“大象在瓷器店里跳舞”的棘手難題，更有橫刀立馬誓要守住的底線(xiàn)紅線(xiàn)。只是，后者被總體設計人員以發(fā)展的眼光和辯證的思維極早洞見(jiàn)并巧妙化解了。

　　早在空間站任務(wù)起步之初，楊宏便意識到，關(guān)鍵核心元器件一定是制約空間站長(cháng)期可持續發(fā)展的瓶頸。遵循“以國家重大型號引領(lǐng)基礎技術(shù)突破”的思路，他帶領(lǐng)技術(shù)團隊駐扎元器件研制一線(xiàn)，一舉突破550萬(wàn)個(gè)宇航用元器件的技術(shù)瓶頸，解決了核心元器件“卡脖子”問(wèn)題。目前，中國空間站系統的核心元器件已全部實(shí)現國產(chǎn)化。

　　早在數年前，航天科技集團五院就提早布局，打造宇航智造工程空間站示范項目，打通研制過(guò)程全周期、全三維的模型數字化流程，開(kāi)辟新型數字化研制模式，將研制周期縮短了30%。同時(shí)，空間站總體設計團隊執著(zhù)追求，攻克了可爬行機械臂等一系列擁有自主知識產(chǎn)權的關(guān)鍵技術(shù)，在發(fā)供電、物資循環(huán)利用和運行經(jīng)濟性等關(guān)鍵性能指標上不斷超越，使一個(gè)又一個(gè)中國創(chuàng )新奇跡閃耀太空。

　　面對空間站系統可靠性的難題，總體設計團隊潛心鉆研、匠心獨運，創(chuàng )立了在軌航天器安全性、可靠性、維修性“三性融合”的綜合工作體系——這種不中斷飛行、化繁為簡(jiǎn)的維修設計，能在各種約束條件下實(shí)現整體系統的優(yōu)化和功能增強。

　　在王翔眼中，中國空間站系統工程無(wú)疑是新時(shí)代發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢、集中力量辦大事的生動(dòng)范例。創(chuàng )新+匠心，使中國空間站成為宇宙空間一顆耀眼的“明星”。我們有理由相信，以總體設計賦能美好太空家園的圖景，將在更多的空間技術(shù)領(lǐng)域得到充分演繹和生動(dòng)展現。