在高保密、高科技、高風險和大規模、大協作集于一身的航天領域,自主創新只能從零起步。中國載人航天工程從批準實施至今13年,實現了六次發射六次成功返回,“神五”、“神六”載人航天都獲全勝。如此高的成功率,令國際同行矚目。
中國航天人在13年的拼搏攻關中,在技術創新、工程創新、管理創新等領域取得了出色的成就,鑄就了寶貴的載人航天精神——特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻。發揚這種精神,就沒有什么重負能壓垮中國航天人自主創新的決心,沒有什么困難能阻擋他們進軍太空的步伐。深入學習、大力弘揚載人航天精神,其他各領域的自主創新也將出現新的局面。
引子:“我是中國培養的”，飛船“也是土生土長的”
2004年3月,應日本電氣通信學會邀請,神舟六號飛船副總設計師楊宏到東京工業大學作有關神舟五號飛船主題演講。楊宏用英文演講了1個多小時,日方卻認為楊宏英語說得那么流利,肯定在國外學習過。此話弦外有音,聯想到外國有輿論不相信“神五”是地地道道的中國造,楊宏斬釘截鐵地說:“我是中國培養的,我的母校就是西安電子科技大學!飛船也是我們自己造的,也是土生土長的!”
這個小插曲,可以幫助我們感受“神六”自主創新之偉大,盡管我們不了解航天技術之艱深。
航天事業是浪漫的,它載負著人類飛天的夢想。航天事業是高遠的,它肩負著人類生存與發展的需要。
航天事業是尖端而壯觀的,它是綜合國力的集中體現,需要一二十個領域高新技術的支撐,其中多是核心技術。
航天事業是高風險的,載人航天史上慘痛的教訓太多了。一些失敗原因令人絕想不到:法國阿里亞娜火箭發射失敗,半年后發布其原因:因為發動機里數萬個接頭中有一個長了半毫米;而美國挑戰者號航天飛機失事,也僅僅緣于一個小小的密封圈失效。
由此,航天事業也是苛刻的,要求材料、產品必須零缺陷。
我國航天史上也有多事之秋,但我國飛船保持著六次飛行成功的記錄,這無疑是個輝煌的成就。
特別是我國航天事業從零起步,其艱難程度就更難描述,也許對其中的艱辛某些外國人更清楚,以致外國有輿論妄猜“神五”抄襲了國外技術。
如今,中國作為世界第三空間技術強國的地位已被世人承認,歐盟也曾專門召開歐中航天會議明確這一點。
“神五”之后,“神六”又續寫新的輝煌,實現了187項改進。
“神六”載人航天的成功建立在前五次自主創新基礎之上,所以本文多次把目光投向最初的起點。
礙于商業秘密,有關采訪難以深入進行,只能追尋創造成功的精彩片段,探求提高自主創新成功率的奧秘。
啟示一:從零起步,白手起家,需要初生牛犢不怕虎的銳氣
萬事開頭難。長征二號F運載火箭的研制尤其如此。
在我國現有的運載火箭中,長二F運載火箭的技術含量最高,可靠性、安全性要求最高,研制難度最大。研制者們經歷了無數個嘔心瀝血的日日夜夜。
他們東奔西跑查資料,常常加班到深夜。但能查到的資料多是一些公開的大路貨。有一些可做參考的資料,又因各國所用的技術、參數以及技術實現途徑不同,沒法用。
他們專門出國考察,希望引進圖紙、學到一點技術、找到合作伙伴,但失望而歸:對方索價過高,僅柵格翼,開口就要上千萬美元。
柵格翼是長二F火箭的技術攻關重點之一,是逃逸系統的重要部件。中國人僅從圖片上見過柵格翼外形。沒有圖紙和技術,合作的路走不通。有的部件研制之初簡直不知從何下手。一連串的挫折和困難沒有難住他們。
憑著研究摸索,他們寫出了長二F運載火箭的初步可行性方案論證報告,憑著有限的資料,邊學邊干,自學成才。
長二F運載火箭終于誕生了!
載人飛船的研制也是如此。當時,總體部大多是剛分來的大學生,誰也不懂飛船。
在總設計師的指導下,這些滿懷報國之心的年輕人到衛星系統拜師、請教,鉆研國外飛船資料,經過艱難的創業之路,終于摸索研制出了中國的飛船。
在載人航天的自主創新中,所有的核心技術、關鍵技術,無不是從零起步,幾乎都經過了這樣四步曲:查資料,沒有現成的;談合作,被索要高價;下定決心,自學成才;鍥而不舍,攻克難關。
他們的經驗表明:自主創新從零起步時,首先需要樹立信心,滿懷激情,敢于成功,敢于創造奇跡。
啟示二:迎難而上,戰勝自我,是自主創新永遠的主旋律
翻開我國載人航天史,不少難關的攻克并非在充裕的時間下,倒是在時間緊、任務重的非常時刻。
“長二捆”火箭的研制就是一例。怎樣把“長二捆”身上的4個助推器牢固捆綁,在發射過程中又能可靠地將助推器與火箭徹底分離，是時任火箭總體設計部總體室結構組副組長劉竹生的任務。那還是在1990年夏天,要求他在沒有成型產品、沒有成功先例的情況下,18個月內拿出全新的“長二捆”。
難,難在18個月的期限。
難,難在當時我國火工品研制水平不盡如人意,而火工品又是分離的主角:要在助推器與火箭分離時將兩者的連接件炸開。
為了這一“綁”一“松”,劉竹生食不甘味,夜不能寐,心里直冒火,牙床子上急起了大包。
為了這一“綁”一“松”,劉竹生曾在靈感突發后,半夜三更去擂響同事的門,黑燈瞎火直奔辦公室,在資料堆得像小山的辦公桌上,連夜勾畫藍圖。
最終,劉竹生成功地拿出了捆綁分離技術方案。他攻克的助推捆綁分離技術,使我國進入了世界捆綁運載火箭的先進行列,為提高我國火箭的運載能力和實現載人航天奠定了基礎。劉竹生由此成為我國運載火箭捆綁分離技術的開拓者。
這是一件突如其來的變故:2000年12月31日,當正在準備新世紀中國航天第一飛——10天后發射神舟二號飛船之時,長征二號F火箭被一個意想不到的誤動作“撞了一下腰”。
只給了4天修復時間。但按平時工作進度計算,4天是不可能的:修復時必須把火箭逃逸塔和船罩組合體分解,修復后還要進行全面的檢查和測試。
當征詢劉竹生意見時,他毫不猶豫地回答:“可以按新計劃發射。”時任總指揮的黃春平事后說:“平時我膽子大,想不到這次,劉總比我的膽子還大。”
劉竹生和同事們白天在現場指揮處理工作,晚上組織討論研究、確定技術方案、組織編寫和審查評審報告。夜深了,他還要驅車前往現場,年過六旬的他,在11層工作臺間跑上跑下,對火箭與平臺的間隙反復測量、計算。
經過4天夜以繼日的工作,奇跡出現了——完成了一份50余頁的《碰撞后火箭受損結果分析及處理措施》報告,火箭重展芳容,按時聳立在發射塔架旁。
2001年1月10日,長二F火箭成功地完成發射神舟二號飛船的使命。爭氣的“神箭”沒有出現一丁點兒故障,接連把神舟三號、四號飛船穩穩地托舉到太空。
非常時刻的成功攻關給人啟示頗多:非常時刻下的科技攻關尚能成功,常規條件下的科技攻關似乎更應充滿信心;堅持自主創新,最難的,也許不是如何解決攻關課題,而是破除框框,戰勝自己。
此次神舟六號實現兩人多天飛行,要解決諸多新問題。比如:衣食住行,吃喝拉撒,冷凝水的收集,進出軌道艙安全等。
關閉艙門后能否保證密封是人命關天的大事情。神舟六號飛船兩名航天員除在起飛和返回過程中在返回艙,衣食住行要進入軌道艙。從返回艙進入軌道艙,要開關艙門。這個艙門可以說是生死之門:俄羅斯聯盟號飛船第一次搭載三名航天員上天時,就出現了返回過程的泄露,導致了一場悲劇。
為了保證飛行萬無一失,張柏楠帶領有關技術人員做了上千次試驗,又對航天員進行了萬無一失的培訓。
神舟五號出廠前,發現座椅緩沖器對航天員從頭部沿脊椎到骨盆有一定的沖擊力。
這是神舟五號飛船就要進入發射場的重要關頭!為確保航天員的安全,飛船系統負責人毅然決定:用新型緩沖器替代原來型號。
張柏楠帶領科研人員將研制流程由1年壓縮到半年,不行,再壓縮到兩個月,不知用了多少個不眠之夜,也不知經過多少次的試驗驗證,一個具有世界先進水平的安全保險完善的緩沖器在他們手中誕生了。
“一切為載人,全力保成功”,這是在飛船隊伍中叫得最響的一句話。為了載人,為了成功,飛船新總設計師張柏楠和他的同志們實踐了自己的誓言。
臨戰換將是兵家大忌,臨戰攻關,其風險也可想而知。勇于承諾成功、勇于背水一戰,中國航天人的勇氣令人敬佩,由此取得的成功令人深思。不懼風險,勇于挑戰自我、迎難而上——也許,這正是進行自主創新所需的基本素質。
啟示三:挫折算什么,輸得起才能贏得起
走出失敗的心理障礙,說來容易,做起來難。而這又是自主創新中常常面對的問題。逃逸塔的研制為我們樹立了典范。
在長二F火箭頂端有一個類似避雷針的尖塔狀裝置,這是由我國自主研制的載人航天逃逸救生系統——逃逸塔。在火箭發射中,它肩負著雙重使命:萬一發生危及航天員生命安全時,逃逸塔確保宇航員瞬間逃生、安全返回;在發射順利時,逃逸塔點火脫離箭體讓飛船得以繼續飛行。
逃逸塔是我國載人航天三大技術難關之一,整個逃逸系統動力裝置包括4個型號10臺發動機。原來也曾考慮從國外成套引進逃逸系統,但是,外方不僅漫天要價,出售的也僅是這項技術的皮毛。中國航天人毅然從零起步,自主創新。
要攻關,就會有風險。1995年4月19日是個黑色的日子。這一天,逃逸系統動力裝置中最大、結構最復雜、研制最難的主逃逸發動機,首次熱試車點火后不到1秒鐘,超過3000℃的高燃速火焰瞬間將四個前置噴管的彎管全部燒穿,四射的火焰將整個試車臺燒成了一片火海。
試車的慘狀讓在場的許多人驚呆了。為了這個形狀怪異像“四爪魚”的大家伙,僅機加工人就付出了整整一年的艱辛和汗水。而此時,距總體要求結束的時間還不到半年!
在最酷熱的季節,航天動力技術研究院毅然打響了“百日攻關”大戰。這是100多個嘔心瀝血的日日夜夜。技術人員和工人師傅遴選了成百種材料和配方,做了上千次試驗,測試了上萬個數據。
年近六旬的發動機總設計師陳立學整天泡在攻關一線,腰椎間盤舊病復發,常常疼得大汗淋漓,連腰都直不起來。3個多月過去,他花白的頭發幾乎全白。主任設計師劉霓生組織設計人員,摸索優化發動機結構設計,幾乎沒有睡過一個囫圇覺。43所主管工藝師王慶利當時已身懷六甲,她忍著實驗室強烈的溶劑氣味引起的嚴重妊娠反應,和大家一齊吃住在車間。她的父親,發動機總指揮王士寶看在眼里,卻也只是隔三差五地偷偷塞些蘋果給女兒以補充維生素。
不知道經過多少個沒日沒夜的艱難鏖戰,新的絕熱材料和成型工藝找到了。
在4個月后的8月31日,試車取得圓滿成功。此時,距總體要求的時間節點還有1個多月。航天動力技術研究院職工憑借智慧和勇氣創造出了達到國際領先水平的逃逸救生方式。
失敗前用了至少一年的攻關時間,失敗后,僅百天攻關就取得成功。這不僅是頑強拼搏的成果,也是科學吸取失敗教訓的成果。他們的勇氣可嘉,他們的榜樣告訴我們:在自主創新中,挫折是難免的,失敗不可怕,關鍵在于“敗不餒”,敢于正視失敗、吸取教訓,才能跨越失敗,迎來成功。
啟示四:嚴格管理,一絲不茍,筑起自主創新的質量長城
究竟怎樣才算嚴謹細致、一絲不茍？中國航天人在這份答卷上拿到了最高分。
航天推進技術研究院以液體火箭發動機研制而知名。13年來,他們先后為神舟一號到六號飛船發射研制出了優質可靠的火箭發動機。
長征二號F運載火箭上有大小13臺發動機。在神舟五號基礎上,該院11所又解決了30多項技術問題。
長二F火箭發動機共有7萬條焊縫,在該院7103廠的焊縫質量檔案表上,每一條焊縫的情況寫得清清楚楚,一目了然。對于長二F火箭發動機所用的數百項原材料,他們從訂貨、采購、入廠復驗、保管、下料到出庫,環環不漏,實現了全過程受控。長二F火箭的13臺大小發動機由數萬個零件組成,個個零件保質保量。
將每一個裝配環節精確到“日”,裝配進度精確到“時”。總裝車間進度在精益求精中加快。總裝火箭發動機需要20-24天,而這次只給了18天。時間緊,任務重,質量要求高。他們按時保質保量地完成了總裝任務,做到無質量隱患,無人為差錯,無狀態錯誤,無錯漏裝、錯漏檢。
在時間緊、資料少、難度大的情況下,該院165所發起了提高發動機熱試車質量攻堅戰。兩年多來,該所一室主任、試車指揮員李偉民帶領一室廣大職工,遠離西安,遠離親人,奔赴300公里以外的秦嶺深山,一年中至少有200多天奮戰在試車現場。面對一輪又一輪的壓力和挑戰,李偉民經常食不甘味,做夢還在念叨著:打開B1,關閉A1……
該所測量中心主任趙萬明和他的同事們完成了成千上萬個數據的測量和處理。趙萬明說:發動機上的一百多個測量參數個個要保證,測量系統的每個環節個個要可靠運行。配合試車連續拼搏,他們度過了多少個秦嶺寒冷的夜晚,就是為了測準測全!
正是憑借著這種頑強拼搏的精神、一絲不茍的工作作風,165所進行的各種大小液體火箭發動機的試驗萬無一失,創造并保持了試驗成功率100%、主要參數獲得率100%、提供試驗用產品合格率100%的驕人戰績。
而在航天動力技術研究院,院長周為民處理質量事故毫不留情面是出了名的。他常說:務必常存“戰戰兢兢、如履薄冰、如臨深淵”的心態;百年大計,質量為基;“我們是救人的,人命關天啊,同志們。”“出了質量問題,唯你是問!”“出現低水平重復性質量事故者視同下崗!”
一次,一位為產品傾盡心血的老師傅,在檢查一批螺栓時,居然出現了漏檢事故。周為民揮淚斬馬謖,嚴肅處理了這位老師傅,并在全系統復查了上千道工序的質量控制規程和元器件。事后,周為民找到那位老師傅講明其中利害,老師傅老淚縱橫地說:“我知道,我們現在的任何一個小小的失誤,將來都有可能是對航天員甚至整個載人航天工程的犯罪啊!”
在該院,人們說,只要一提“載人航天”,真是字字千鈞!全員“如履薄冰”的憂患意識,全過程嚴密控制的防范措施,確保了逃逸系統發動機不帶任何疑點出廠、“零缺陷”交付總裝環節,實現了產品交付合格率100%,飛行試驗成功率100%的質量目標。
也許因為航天是個高風險的事業,“如履薄冰、如臨深淵”成了航天隊伍中的流行語。老師傅老淚縱橫的回答表明,一絲不茍的作風在航天隊伍中已經深入人心。聯想到法國阿里亞娜火箭發射失敗,僅僅是因為發動機里數萬個接頭中有一個長了半毫米,誰又能不說,我們的發動機之所以實現合格率100%,一絲不茍是一個重要因素。
因為高風險,所以一絲不茍,所以成功。那么,在非高風險行業進行自主創新時,如果其他環節都做得很好,卻仍然不能成功,就不妨從一絲不茍上找找漏洞,也許就能發現原因!
啟示五:小處不小,精益求精,“細節決定成敗”
進行飛船著陸沖擊試驗,誰想到還會對泥土質量、水分干濕較真？為了航天員的安全,這是真的。
張柏楠帶領攻關組精心設置了十幾種緩沖發動機不點火的試驗條件,分析試驗飛船在各種不同的返回著陸狀態下,會對航天員身體造成多大沖擊與傷害。
為了得到的數據更真實、準確,他們精心鋪就一塊籃球場大小的特殊土地“著陸試驗床”。飛船按計劃在內蒙古中部地區著陸回收,試驗用土就按照內蒙古大草原當地土質的有關參數,照“方”配“土”,“配方土”經過多次分層碾壓,達到四五米厚,做成一塊土質軟度與飛船返回艙真實落點一致的理想”試驗床“。
著陸沖擊試驗開始后,攻關組通過不同水平速度、不同垂直速度、不同姿態,進行多種組合試驗,以此掌握返回艙著陸沖擊的相關數據。
一度北京雨水特別多,這塊“試驗田”里的水分增加了。為保證“試驗田”質量,他們將幾噸重的配方土重新挖起來,支起鐵板生上火,愣是“一鍋一鍋”地將這些寶貝土翻炒了一遍,直到達標為止。再次鋪好土后,他們細心地為“試驗田”蓋上了遮雨的塑料布,為試驗做好最充分的準備。后來,又給“試驗田”建起塑料大棚,安裝可移動滑軌。
為降低著陸時航天員受到的沖擊過載,張柏楠帶領攻關小組根據試驗的數據分別對幾個關鍵環節進行了改進,采取了針對性的措施。
在北京郊區試驗場這塊用大鍋炒出的特殊試驗床上,攻關小組先后進行了55次試驗,獲取了大量試驗數據,檢驗了緩沖系統在航天員著陸時的緩沖能力,并進行了有效的技術革新。
支“鍋”炒土引人深思。不炒土,也許沒事,但如果有了事,就是人命關天的大事。堅持自主創新,難在關鍵技術、核心技術的攻關上。但是,有時微不足道的細節也難免造成失敗。“神六”成功的啟示中,在細節上精益求精也不可忽視。
啟示六:技工師傅,妙手回春,一線操作是創新成功最后的關節點
把圖紙變成產品,要靠大批一線技工師傅。
進行自主創新,在生產操作時也難免需要打破常規,這要靠一線技工師傅發揮積極性。有時,僅有高超的技能還不夠,還需要他們有良好的心理素質和責任感。載人航天的科技攻關實踐,顯示了這一點。
在液體發動機研制試驗中,一次試車時,要在口徑極小的波形管內貼上六個應變片,眼睛看不見,只能憑手感完成,航天推進技術研究院的王興平和趙延蹲在平臺上,用了整整一上午,硬是憑借豐富的經驗和超人的耐心,高質量地完成了任務,可當他們站起身時,卻一陣頭暈目眩,差點摔倒。
在逃逸塔動力裝置研制中,固體發動機高燃速推進劑裝藥是一項危險性極高的工作,其中一種逃逸發動機在裝藥時需采用從未用過的插芯技術,危險性更大,操作中稍有不慎,就會引起摩擦起火甚至爆炸,后果不堪設想。
第一次插芯時,工作現場的空氣幾乎凝結了,每個人的心都提到了嗓子眼兒,手心里都捏著一把汗,有的青工更是無法控制緊張的情緒。7416廠三車間插芯組老組長田新華和副組長面對危險,主動請纓說:“他們都還年輕,我們來!”他們堅持諾大的工房內只留下自己。那一刻,他們毫無顧忌地面對死神,把生的希望留給了別人。
這些可敬的技工師傅們,是自主創新隊伍中的中堅力量,他們為“神六”成功作出了不容低估的貢獻。
【來源：光明日報；作者：呂賢如】
