余玮
中国载人航天的发展历史会记住:曾经,有一个年轻人,在广袤的草原上等待着飞船归来;多年后,有一个中年人,在飞控中心日夜守护着飞船;不久前,还是这个人,在北京航天城打造着中国新一代飞船。
他的名字,叫张柏楠。他还有一个名字,叫中国航天人。
沉稳淡定,不善张扬,是许多身边人对张柏楠的印象。这位魁梧有型的东北汉子,尽管言语不多,但一提到“神舟”就表达欲上来了,且语速较快。每每说到自己,总是语焉不详,“航天的事、飞船的事一个人哪能成,这得成百上千人合作,真谈不到个人”。这位从神舟一号飞船便开始参与中国载人航天工程的科学家,信奉搞科研就要多做少说、甚至只做不说,用心做事的过程本身就是最大的享受。
志在苍穹遨学海
在黑龙江省齐齐哈尔市,有一堵“中国航天英雄手印墙”。这里,就是中国载人飞船系统总设计师张柏楠的家乡。由于工作的关系,张柏楠回家乡的机会不多,但是家乡的发展依旧牵动着他的心。
张柏楠出生在齐齐哈尔的一个普通干部家庭。在化工局从事化工研究的父亲和在冶金局从事会计工作的母亲为了三个孩子多读书,从他们并不多的收入中紧缩下一部分,专门用来购置各类书籍,家里的藏书数量达到了几百本。在小学时,张柏楠偶然在父亲书柜中翻出一本“文革”前出版的《航空知识》,于是着迷了,爱不释手,浩瀚无垠的苍穹无疑令他憧憬。自此,他的整个中学时期都一直订阅《航空知识》。
“小时候看见飞机在天上飞,我就感到很神奇,越是神奇就越觉得飞机设计师们太伟大了!”早年,张柏楠就在自己的日记中写过自己的理想是设计飞机,从那以后,拼装飞机、汽车模型,用电脑做三维动画就是他的最大娱乐。跟如今设计宇宙飞船一样,儿时的张柏楠玩起喜欢的东西也经常忘了吃饭、睡觉。
全国恢复高考后,他在填报高考志愿时,将所有的专业选项都清一色与航天航空有关,立志非此专业不学。有人说,他这种有自信、有主见和沉着冷静的性格,正是他后来走上飞船研制一个个重要岗位的重要铺垫,也形成了张柏楠独有的触“变”不乱、触“喜”不惊的“大将”风格。最终,他以优异的成绩跨进了国防科技大学的门槛。本科毕业时,为了尽快从事渴望已久的卫星设计工作,他不顾学校的一再挽留,最终做出了一次积极的“放弃”,选择来到北京,在中国航天科技集团公司空间技术研究院攻读复合材料力学专业研究生课程。
不管是读本科还是读研究生,张柏楠总是痴心于他的学业。在老师眼里,他是一个爱学习的好学生,可在同学眼里他却“痴”得近乎于“呆”。对自己当年做出的选择,至今张柏楠还是那么坚定不移:“这条路走对了!”
1987年张柏楠研究生毕业以后,来到总体设计部六室,从事返回式卫星总装设计工作,不久又站到了航天飞船设计的第一线。1998年,神舟一号甫一研发,才36岁的他就担任了飞船系统副总设计师这一重要职务,主要负责结构验证。他主持和参与解决了“神舟”系列载人飞船正常运行、安全返回和出舱活动中的多项重大技术问题。
神舟五号成功后,张柏楠从“中国飞船之父”戚发轫的手中接过帅印,担起载人飞船系统的总设计师、未来空间站的设计总管的重任。而戚发轫在评价他时,只微笑着说了一句话——“像我,比我懂得多。”张柏楠说,比起航天老前辈们,他只是“人生机遇比较好”;比起一些年轻人,自己只是比他们早些介入了飞船的研制。
肩担“摆渡”之责
和神舟五号一人一天飞行相比,神舟六号要实现两人多天飞行。两名航天员在太空生活工作多天,衣食住行,每日三餐,冷凝水的收集,进出轨道舱安全等诸多新问题,一下子凸显在了这位新总师和他的团队面前。飞船舱内有效容积只有5.5个立方米,两名航天员生活工作在里面,两、三个小时湿度就会达到饱和,人生活在里面极不舒服。舱内空气不流通,航天员呼出的二氧化碳就会自然堆积,滞留在航天员口鼻附近,导致呼吸困难甚至会造成窒息。影响航天员安全的事必须充分验证,张柏楠率领团队在地面生生造出了一个“类太空”环境,用两人模拟航天员太空七天七夜的生活,进行了多次流场试验,验证了自主设计的湿度控制技术和通风换热技术的合理性。为进一步增加冷凝水收集能力,他们扩大了冷凝水箱的容积,增加了被动的吸湿材料,给航天员提供一个良好、舒适的湿度环境。为了保证船上设备在一定湿度条件下正常工作,他们还采取了许多办法,做了大量试验验证船上设备能在湿度98%的环境下正常工作。
杨利伟乘坐神舟五号飞行一天,都是呆在返回舱里,可神舟六号飞船两名航天员衣食往行都要进入轨道舱。从返回舱进入轨道舱,首先要打开连接两个舱的舱门。打开舱门风险相对不大,可关键问题是航天员在关闭舱门后能不能够保证密封,保证在再进入过程中不会出现问题。1971年6月30日,俄罗斯“联盟11号”飞船返回时,在168公里高度,就因返回舱舱门故障,导致了三名航天员牺牲的悲剧。这个连接两个空间的舱门,可以说是一个生命之门,也是一个生死之门。
为了保证飞行万无一失,张柏楠带领有关技术人员做了上万次的相关试验,从改进密封性能、在轨检漏、舱门清洁等多方面摸索出一套规律,到添加了密封锁、双重密封圈、快速检漏仪等8道“安全锁”,还对航天员进行了专项培训,以保证航天员顺利、可靠地关闭舱门。
“航天员的安全是第一位的”,这是张柏楠挂在嘴上也记在心里的一句话。在太空飞行中,舱外温度最高值和最低值要相差100到200度,飞船长时间频繁地在这种环境下运行,会使一些连接的部件发生断裂。这个问题从神舟二号起就开始困绕着他们,为了彻底解决它,他们一边分析一边做试验,最终使这个隐患在神舟六号上天前消灭在了地面。张柏楠说,搞航天,时时处处都会遇到挑战,只有敢于迎接挑战,才能敢于赢得胜利。
神舟六号上天时,航天员的座椅缓冲器让张柏楠有点“牵肠挂肚”:由于在着陆前座椅缓冲器是用火工品提升,尽管飞船的密封环节已进行了充分的验证和考核,但是火工品工作时燃气中气体如果发生泄漏,就会危及到航天员的生命安全。在设计神舟七号时,他多次向结构与机构分系统设计师强调:一定要彻底消除座椅缓冲器的隐患,用安全的介质取代有害气体。经过研制,神舟七号飞船最终确定了用“压缩空气”来取代燃气。
2005年10月17日凌晨4时33分,当神舟六号飞行了115小时33分钟后以最完美的姿势着陆时,作为飞船总设计师的张柏楠深深地吐了一口气,心中的那块石头可以放下来了。
路铺中国载人航天
神五突破载人飞天,神六实现两人多天,神七突破出舱活动,神八实现无人对接,神九突破载人交会对接……每艘飞船型号的更新,都意味中国载人航天事业实现巨大跨越。张柏楠说:“小步快跑,这就是神舟系列飞船发展模式。”突破和跨越的背后,带来的是更加严峻的挑战。张柏楠敢于和他的同事们一起迎接挑战。
“神舟飞船在上升阶段或在轨阶段若发生危险,怎么保证航天员的安全?”张柏楠说,“在上升段,如果运载火箭出故障就要启动逃逸系统,把飞船的返回舱带离运载火箭,然后再把返回舱释放出来,安全着陆;在轨道运行阶段,如果飞船发生泄漏问题,我们将通过监测机制和应急手段予以排除。”
张柏楠常说:飞船是一个系统工程,一个载人系统有8万多个点、几十万条软件,恰似一个环状链条,哪一个环节都不能疏忽,哪一环都至关重要。他像战略家一样,组织实施好每一个步骤。繁忙的工作让他深深地体会到,“搞工程不是靠一个人的智慧,而是要靠一个团队,团队个个都能干才行。”
1999年11月21日凌晨1时,内蒙古四子王旗草原。作为神舟一号飞船返回舱回收试验队队员的张柏楠,在看到神舟一号飞船成功着陆那一刻流下了眼泪。2016年10月17日7时30分,当神舟十一号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空时,已是中国航天科技集团空间技术研究院载人飞船系统总设计师的张柏楠则显得从容淡定。“我希望以后发射飞船就是一条普通的新闻。”张柏楠说。
随着神舟十一号飞船的发射,神舟系列飞船已进入到新的发展模式——应用型阶段。“神舟十一号最大的变化是没有变化。”张柏楠表示,神舟十一号在外观、任务、技术上均与神舟十号相似。为验证空间站关键技术,神舟十一号只在技术状态上略有调整。张柏楠说,天宫二号的飞行轨道与空间站相似,需要对神舟十一号的交会对接测量系统进行适当升级,使其能在393公里的轨道高度与天宫二号进行交会对接,确保其功能和技术指标满足未来空间站航天员的往返运输要求。
放在整个中国载人航天事业发展历程中来看,神舟十一号尽管变化不大,但依然有其独特的历史地位。张柏楠表示,神舟十一号的发射,表明我国已掌握天地往返运输技术,神舟飞船的技术状态已基本稳定,从产品研制进入新的应用阶段。“神舟十一号之后,神舟系列飞船将为后续的空间站提供人员运输服务,它的主要任务将从突破关键技术转为保证任务的可靠性、航天员的安全性。”
言及神舟十一号飞船为什么只搭载两名航天员,张柏楠说,受生命保障系统能力限制,为延长航天员在太空驻留时间,只能减少人数,毕竟神舟十一号任务的主要目的之一是要开展航天员在太空中期驻留试验。
从天宫一号与神舟十号组合体10天的飞行时间到天宫二号与神舟十一号组合体30天的飞行时间,张柏楠的梦想又近了一步。“20天,不仅仅是数字的增加。”张柏楠说,驻留时间的延长,可以更多地掌握航天员在微重力环境下生理指标有何变化,为未来长期驻留提供一些数据。
数字的背后涉及载人航天的核心问题——生存。想要在宇宙中长期生存下去,对人类本身的健康保障和载人航天器的生命保障系统提出了更高的要求。“人类不可能一夜之间就能够在月球上生活,这个过程很漫长。我们能做的,就是1天、10天、30天甚至半年、一年的逐渐累积、适应。”张柏楠相信,载人航天是决定人类未来命运的一件事。“近期比较热门的方向是太空旅游。将来人类能够在宇宙中自由飞行,建设更美好的人类家园,这是载人航天发展的方向。”
梦逐太空架“天梯”
30多年前,国际空间站筹备期,美国以防止航天技术扩散为由拒绝了中国加入国际空间站的意愿。一扇门被关闭,总有一扇窗会被推开。从那时起,中国航天人开启了独立建设空间站的历史。
从无到有,从有到精,再到如今载人航天单机产品全部国产化,张柏楠把这些都归功于特殊历史条件下中国走出的独立自主道路,“神舟飞船会逐渐成为具有中国特色的高质量、高效率的中国航天品牌。”这种品牌效应正在得到国际的认可。“欧洲空间局(ESA)目前正在摒弃美国式的偏见和封锁,寻求和中国航天项目上的合作。”张柏楠说,神舟飞船已经具备了走向世界的能力。
获得奥斯卡最佳视觉效果奖的《星际穿越》里,突如其来的沙尘让人们的生活环境迅速恶化,地球上无法继续生存,人类通过在宇宙设立空间站,后又被引导通过虫洞进入新的星球等两种方式寻求解决之道。有关情节引发张柏楠深思,他说,《星际穿越》具有很深的哲学意味——“那一天已经来了,人类该怎么办?”他认为,电影中的末世情节可能真的会发生。他说,要在“那一天”前准备好,载人航天对人类未来是“非常重要的事”。
其实,张柏楠就是一个科幻迷。“作为科幻作品,主要的作用有两个:一是给人提供梦想,让人找到自己;另外它给你描述了一个未来的世界让大家选择。”他坚定地认为,科学幻想与科技发展水平,包括载人航天有很多联系。“如果要拍出一部和美国水平差不多的电影,我相信中国的技术创新、科技创新也将达到和美国接近的水平。”
电影中,空间站里种植了大量植物,通过构建小型生物圈,完成释放氧气、吸收二氧化碳、提供食物和消化排泄物的循环。张柏楠说,这种技术将是未来的发展方向。“这条路从技术上讲可行,但还是存在很多问题。”未来到底怎么走?张柏楠认为,人类的未来在宇宙,应该积极去探索未知空间,人类要为自己的未来准备不止一套解决方案。
张柏楠是一个少言寡语的人,面对记者讲自己的故事,身经百战的他却显得有些拘束。他最大的爱好就是看书。早在中小学时,每每一放学回家,他就抱起书来不撒手。那时的图书市场种类单一,文学名著根本买不到,还是一个同学伸手相助,把他家里珍藏的这类书籍借给张柏楠,这才了却了他一直心存的遗憾。从《红楼梦》《三国演义》《水浒传》《西游记》这类名著到《资治通鉴》《四书五经》等古典书籍,他都一一读遍。一向谦虚的张柏楠说到此事用不无“张扬”的口吻说道:“在同代人中,自己算读书多的。”如今,他办公室的书橱里除了飞船方面的书籍外,还有《史记》等史学书籍。当有人向他推荐由英国人写的《联盟号飞船》一书时,张柏楠很感兴趣,这本书对研究俄罗斯“联盟号飞船”以及对中国载人航天有一定的参考价值,他立即组织人员利用业余时间翻译。当此书出版后,他十分欣慰。
成功的背后有一个美满和谐的家庭支撑。张柏楠的妻子是一名中学物理教师,每学年的天体运动课都是她的公开演示课。为了帮妻子备好课,张柏楠可没少给她提供资料。甚至连学生物理考试成绩有问题时,他都能帮着分析,还提出些好的建议。对于事业和家庭,张柏楠有他独道的见解。他从不把工作上的事带回家,忙时就晚回来会儿,干不完的活就在单位干。他说,单位里不谈家事,家里不谈工作,这样才能达到一种和谐的美。张柏楠说,他感谢妻子对自己事业的支持。从结缘飞船,他总是早出晚归,有时去基地一呆就是两、三个月,家里的事也顾不上,担子都让妻子一人挑去了。
漫漫求索路,追求不停止。一直以来,中国人从未停下对太空探索的脚步,从未放弃过实现探索太空的梦想。如果把中国载人航天工程比作一个舞台,那张柏楠无疑是这个舞台上的主角之一;如果把中国载人航天工程看成中华民族的飞天梦,那他无疑是一名执著的追梦者。张柏楠坦陈:“如果说有什么梦想,我希望将来载人航天可能只是一条新闻,中国的老百姓就像坐飞机一样,搭乘飞船到太空旅行。如果发展到那一天的话,那肯定可以标志着中国已经进入到航天强国的行列。”
责任编辑 王碧清