光明日報(bào)記者 張蕾 光明日報(bào)通訊員 潘晨

　　11月1日凌晨，隨著夢天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)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(dú)具特色、渾然天成的中國空間站系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，是對我國航天器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的又一次創(chuàng)新跨越，閃耀著中國智慧，昭顯了匠心之美。下面，就讓記者帶您走進(jìn)抓總設(shè)計(jì)研制空間站系統(tǒng)的中國航天科技集團(tuán)有限公司第五研究院（以下簡稱“航天科技集團(tuán)五院”），一探究竟。

　　　“立足當(dāng)下、著眼長遠(yuǎn)”的戰(zhàn)略觀

　　“結(jié)果源自開頭，起點(diǎn)通往終點(diǎn)”，航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總指揮王翔認(rèn)為，對于系統(tǒng)工程實(shí)踐來說，科學(xué)思想先于工程實(shí)踐——而這，正反映了我國建設(shè)空間站“立足當(dāng)下、著眼長遠(yuǎn)”的戰(zhàn)略觀。

　　“必須獨(dú)立自主，靠中國人自己的力量建成空間站！”航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊宏堅(jiān)定地表示，“要依靠自立自強(qiáng)打破封鎖，通過增強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，瞄準(zhǔn)前沿系統(tǒng)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(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，秉持“1+N=1”的設(shè)計(jì)理念，以“規(guī)模適度、留有發(fā)展空間”為設(shè)計(jì)思路，踏上了巧思釋放、活力涌流的設(shè)計(jì)之旅。最終，他們創(chuàng)造性地提出“利用艙段交會對接和轉(zhuǎn)位機(jī)械臂進(jìn)行平面轉(zhuǎn)位、研制大型組合機(jī)械臂并與航天員協(xié)同進(jìn)行艙外大型設(shè)施構(gòu)建”的方案。這一獨(dú)具特色的總體設(shè)計(jì)方案，可以使我國在沒有航天飛機(jī)等大型運(yùn)輸工具的情況下，完成積木加桁架混合構(gòu)型的大型空間站在軌組裝建造。

　　從理想走向現(xiàn)實(shí)，需要科學(xué)、統(tǒng)一的技術(shù)體制有力地組織。于是，“一個(gè)系統(tǒng)總體、三個(gè)艙段總體加上一套專業(yè)分系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)”的工程組織架構(gòu)如宏偉的建筑拔地而起，輔以“整體統(tǒng)一”管理（天和、問天、夢天三個(gè)艙段通用化率達(dá)80%），不僅促進(jìn)了空間站系統(tǒng)的方案優(yōu)化，還令系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程管理深度融合，相得益彰。

　　在天和核心艙與問天實(shí)驗(yàn)艙組合形成L形后，夢天實(shí)驗(yàn)艙的就位，使三艙構(gòu)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(xù)擴(kuò)展巡天光學(xué)艙等艙段奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來，中國空間站還能夠在機(jī)械臂的輔助下繼續(xù)組裝，形成“十”字形、“干”字形等擴(kuò)展構(gòu)型。

　　在王翔看來，變化的過程和結(jié)果都源自設(shè)計(jì)，“萬變而不離其宗”。

　　　“天-地-人”和諧共處的整體觀

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

　　先看天上。組成空間站的各個(gè)艙段和來訪飛船都是獨(dú)立的飛行器，交會對接后形成組合體，通過“最強(qiáng)大腦”統(tǒng)一管控。除了在結(jié)構(gòu)上對接，組合體的信息和能源系統(tǒng)也相互連接，動(dòng)態(tài)并網(wǎng)、能力共享，像“神經(jīng)”和“血液”一樣暢通無阻。此外，通過熱控流體回路，熱量也能實(shí)現(xiàn)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(tǒng)重構(gòu)能力，整體性能大幅超越各航天器功能的簡單集合。”楊宏說。

　　再看地面。航天科技集團(tuán)五院建設(shè)了一個(gè)與“天宮”等比例的物理空間站，并采用數(shù)字孿生技術(shù)創(chuàng)建數(shù)字空間站，共同形成“天-地-數(shù)字”三站協(xié)同的新型運(yùn)行模式，用飛行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)、開展在軌狀態(tài)預(yù)測、趨勢評估。此外，該院還抽調(diào)骨干力量成立飛控隊(duì)伍，從天和核心艙發(fā)射前夕開始就堅(jiān)持三班倒、連軸轉(zhuǎn)的空間站作息模式，24小時(shí)不停監(jiān)控天上的狀態(tài)，默默守護(hù)。“一年多來，這支隊(duì)伍經(jīng)受住各種復(fù)雜在軌構(gòu)型和各類任務(wù)的考驗(yàn)，身經(jīng)百戰(zhàn)，具備了過硬本領(lǐng)，將為后續(xù)長期在軌運(yùn)營任務(wù)提供可靠支撐。”王翔評價(jià)。

　　人，是空間站系統(tǒng)里具有決定性的要素。不論是最初設(shè)計(jì)空間站，還是每次執(zhí)行任務(wù)的全過程，總體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都會和航天員進(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(nèi)環(huán)境、掃碼識別的物資管理系統(tǒng)、天地雙向視頻、智能廚房等，都蘊(yùn)藏著設(shè)計(jì)師們的精巧構(gòu)思與人本情懷。“一方面，從航天員的需求出發(fā)，通過設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)之初就要系統(tǒng)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(shè)計(jì)人員說，“我信任你們”。在他們看來，這句話既是最重的責(zé)任，也是最棒的肯定。“人為天地客”，在中國空間站系統(tǒng)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

　　縱觀空間站系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，既有胸懷宇宙萬象、馳騁天地間的酣暢寫意，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紅線。只是，后者被總體設(shè)計(jì)人員以發(fā)展的眼光和辯證的思維極早洞見并巧妙化解了。

　　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期可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。遵循“以國家重大型號引領(lǐng)基礎(chǔ)技術(shù)突破”的思路，他帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)駐扎元器件研制一線，一舉突破550萬個(gè)宇航用元器件的技術(shù)瓶頸，解決了核心元器件“卡脖子”問題。目前，中國空間站系統(tǒng)的核心元器件已全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

　　早在數(shù)年前，航天科技集團(tuán)五院就提早布局，打造宇航智造工程空間站示范項(xiàng)目，打通研制過程全周期、全三維的模型數(shù)字化流程，開辟新型數(shù)字化研制模式，將研制周期縮短了30%。同時(shí)，空間站總體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)執(zhí)著追求，攻克了可爬行機(jī)械臂等一系列擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)，在發(fā)供電、物資循環(huán)利用和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等關(guān)鍵性能指標(biāo)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(tǒng)可靠性的難題，總體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)潛心鉆研、匠心獨(dú)運(yùn)，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、化繁為簡的維修設(shè)計(jì)，能在各種約束條件下實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的優(yōu)化和功能增強(qiáng)。

　　在王翔眼中，中國空間站系統(tǒng)工程無疑是新時(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(shè)計(jì)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(xiàn)。