揭秘中國火星探測器減速着陸技術研究第一人
■人物檔案
榮偉,載人飛船系統副總設計師,探月工程三期回收分系統主任設計師,北京空間機電研究所研究員,博士生導師,中國空間技術研究院第三屆航天器返回技術專業學科帶頭人。全程見證了神舟一號至神舟十號飛船回收着陸分系統的研製歷程,在神舟十號任務中主要負責飛船回收着陸分系統的總體設計、研製和試驗,以及可靠性與安全性設計、分析與驗證工作。在國內率先對火星探測器減速着陸技術進行了系統深入的研究。
從“門外漢”到業內專家;
從技術骨幹到團隊負責人;
從神舟飛船到嫦娥衞星;
榮偉的科研之路有着多次成功轉型,每次轉型,他只有一個信念:最後一步,我要保證航天器安全“歸家”。
“要為飛船平穩着陸做出一份貢獻”
1994年,剛到北京空間機電研究所參加工作的榮偉,有幸成為神舟一號飛船回收着陸系統研製團隊的一員。儘管學材料出身的他,碩士畢業就已經發表了七八篇論文,但在航天器回收着陸專業,他只是個“門外漢”。
第一次到實驗場地,榮偉甚至對降落傘傘包上掛那麼多繩子都感到新奇。然而,越學習,越對航天事業瞭解,他越認識到自己崗位的重要性,因為他開始深知神舟飛船還同一個更為宏大的名稱緊密相連——載人航天工程。
在這項舉國關注的浩大工程中,北京空間機電研究所負責研製的回收着陸系統雖然不大,但作為神舟飛船飛行試驗的最後一環,它對任務能否圓滿成功具有非比尋常的作用。榮偉説:“如果最後回收這一步出了問題,那前面所有的付出都將會打了‘水漂’。作為回收着陸系統研製團隊的一員,我一定要踏踏實實地工作,保證安全,為飛船平穩着陸做出一份貢獻。”
有了責任感,學習的勁頭自然不一樣。沒多久,榮偉用成績讓大家刮目相看。當時,如何評估飛船降落傘的可靠性,國內並沒有成熟的數學模型,而美國宇航局所採用的模型不但不完善,也難以和我國航天器降落傘的工程實際結合起來。榮偉一方面分析影響降落傘工作可靠性的關鍵環節,同時大量查閲資料,分析研究相近專業領域的可靠性評估模型,最終研究出了一個數學模型,可以較好地從工程上描述降落傘可靠性。這個模型,當時就讓很多人大為吃驚。那時,榮偉剛剛工作一年。
然而榮偉並未滿足,他要讓研究成果在型號中發揮更大作用。依託於所建立的模型,榮偉又設計出了降落傘可靠性試驗的驗證方案和試驗次數,充分驗證產品的可靠性,確保飛船的安全返回。該研究成果得到了飛船總體和載人航天工程大總體的認可,載人航天工程周建平大總師還曾多次提出要將此研究成果作為載人航天工程研製的典範,並且榮偉作為第一完成人獲得了軍隊科技進步二等獎。該研究成果具有廣泛的適應性,目前在其他航天型號中也得到了推廣應用。
隨後的十幾年,榮偉又相繼參與了神舟一號至神舟七號飛船回收着陸系統的研製和飛行試驗工作,負責完成了載人運輸飛船回收着陸系統的方案論證、設計和研製工作。超常的工作壓力下,榮偉快速地成長着,併成功解決了多項技術難題。
回收着陸系統具有工作模式多樣、工作時序邏輯複雜等特點,有限次數的飛行試驗和空投試驗難以對其所有模式下的工作性能進行充分的評估、分析和驗證。如果要對各種模式進行空投或地面試驗實際驗證,資金和時間均難以承受,而且驗證試驗中的許多條件也很難保證。
為了驗證回收着陸系統工作的可靠性,作為主要技術負責人之一,榮偉與研製團隊歷時四年多的論證與攻關,最終研製出了我國航天器回收着陸領域第一套半實物仿真系統。利用這套系統,他們進行了大量有針對性的仿真試驗和性能分析,取得了滿意的試驗結果,彌補了空投試驗手段的不足,為神舟飛船回收着陸系統性能評估提供了重要數據支持。
國防科學技術獎,軍隊科技進步獎,中國空間技術研究院二等功、銀質獎章,航天科技集團公司載人航天先進個人獎……接踵而來的榮譽記錄了榮偉成長的足跡,也標誌着他已經成為一個能獨當一面的行業專家。
“我覺得我這個負責人算是及格了”
從神舟六號起,榮偉開始擔任飛船回收着陸系統副主任設計師。神舟八號時,他擔任回收着陸系統主任設計師。神舟十號時,他擔任起飛船副總師。
“角色的轉換,意味着不僅僅對自己負責,還有對團隊負責。”榮偉説,“對他們負責容易也不容易,容易是每個人不用説都能把工作做得最好,不容易是怎樣把這個團隊帶得更出色,充分發揮每個人的特長。”
榮偉開始在工作和生活中細心地觀察每個人的特點和特長。他發現,有人在設計細節上很聰明,似乎有永遠使不完的訣竅;有人有很好的分析計算能力;有人思路開闊、富有激情,能很好的帶動團隊的氣氛……榮偉嘗試在每次團隊合作中發揮每個人的長處,讓團隊成員互補共進,並互相學習,效果非常明顯。
榮偉所帶領的是一支“特別能吃苦、特別能戰鬥、特別能攻關、特別能奉獻”的隊伍。“他們困難壓不垮、挫折打不倒。”榮偉説,無論是日常工作中的加班加點,還是遇上難題時的漫長攻關,無論是短到十幾天的例行試驗,還是長達幾個月的飛行試驗,他們一次又一次地選擇了堅持和奉獻。航天英雄楊利偉看到降落傘研製、加工和交付的全部流程後,曾這樣説:“有這樣的傘,有這樣的團隊,心裏就踏實了。”事實上,回收團隊也用一次次成功續寫了輝煌——神舟飛船連續安全返回,成就了十全十美,回收着陸系統的多項關鍵技術也應用於探月工程、其他衞星、深空探測預先研究及民用領域。
作為團隊負責人,榮偉在指導部門的年輕人時,不讓他們侷限於追求型號的成功,而是多放眼理論研究。即使對於神舟飛船這樣成熟的型號,深入摸透系統中各部位工作的原理也是必不可少的,在他看來,只有夯實原理基礎,才能產生過硬的創新,這也是專業持續發展的原動力。如今,在回收團隊,有一批年紀輕輕就能獨當一面的青年骨幹,挑起了關鍵技術和關鍵崗位的重擔。榮偉説:“團隊裏每一個人都在前行,看着他們的成功、年輕人的成長,我覺得我這個負責人算是及格了。”
“要保證‘嫦娥’安全回家”
2013年6月26日,神舟十號載人飛船返回艙安全返回地面。已經是神舟十號飛船副總設計師的榮偉還沒來得及享受成功的喜悦,就直接從飛船的指揮控制中心現場趕往了嫦娥五號探測器的會議現場,又將精力投入新的挑戰中,因為他同時也是嫦娥五號回收着陸系統主任設計師,“時間緊迫,我們要抓緊一分一秒,保證嫦娥五號能安全歸家。”榮偉告訴記者。
對榮偉來説,這是一項新的挑戰。一方面所帶領的研製團隊是一支新的、非常年輕的隊伍,很多成員才剛剛參加工作,同時嫦娥五號探測器是從月球取樣返回的衞星,是我國第一個深空探測返回的衞星,和飛船及以往的返回式衞星相比,嫦娥五號探測器所經歷的環境更加惡劣,且衞星的體積也要小得多,體積和重量等約束條件更加苛刻,整個回收系統不能簡單地按比例進行縮小,不僅要考慮已有成熟技術或產品是否還能適用,還得考慮回收系統在衞星裏的佈局,系統放在哪、怎麼放進去、怎麼摺疊、怎麼打開、怎樣在重量和體積減小的情況下發揮正常的作用……
一系列的問題,意味這幾乎是一項全新的工作。雖然面對新的研究內容,但榮偉依然充滿信心、勁頭十足。他解釋説,自己工作這麼多年,很樂於接受有新意的挑戰,回想起來,最苦最累的時候也正是最有收穫的時候,在回憶中也是最甜的。
“而且,我們有一支優秀的航天團隊,我相信肯定能完成任務,和所有的航天人一起,保證‘嫦娥’安全回家。”榮偉自信地説,從他話裏行間,能感受到一個航天人為中國航天夢奮鬥的自豪。
——延伸閲讀——
我火星探測器減速着陸技術研究第一人
榮偉還是我國對火星探測器減速着陸技術進行系統深入研究的第一人。早在十多年前,他根據當時美國、歐空局等國家和組織的火星探測規劃,就率先開始了對火星探測減速着陸技術的研究。針對火星稀薄大氣環境等特點,他分析了火星探測器減速着陸技術的新特點,提出了適合火星大氣環境新的開傘控制方法,研究了火星大氣中降落傘的充氣過程數值模擬方法和性能分析,以及火星環境下物傘系統開傘動力學的建模與分析等,取得了顯著的、有意義的研究成果,為未來火星探測着陸系統的工程設計奠定了理論基礎和依據,同時也為有關降落傘的理論研究和仿真分析提供了研究方法。
夢中解決難題
因為善於思考的性格和肯於鑽研的態度,榮偉在技術工作中漸漸扮演了越來越重要的角色。每當遇到難題時,總免不了絞盡腦汁思考,但他並不以此為苦,尋找答案的過程讓他樂在其中。對手下的年輕人他也是這樣教導:“要坐得住冷板凳,越是‘山窮水盡’的時候,也就是答案快要浮現出來的時候。”
有一次在工程推進中遇到了問題,榮偉苦思冥想,甚至連着幾個晚上都沒有停止。一天夜晚,他終於在夢境裏找到了答案。深夜兩點多,驚醒後的他小心翼翼地把過程推導熟記在心,一早就急匆匆趕往單位測量產品。令他本人也津津樂道的是,後來的事實證明,這個夢的確成功解決了那個難題。
被記者問起如何擁有這種敏鋭的靈感,榮偉呵呵地笑起來,他説自己也説不準,可能是多年經驗的積累加上連續長時間的思考。