不凡的跨越,更非凡的砺炼

李卫

2011年10月的某天，酒泉卫星发射中心夜幕下，飞船系统兼目标飞行器系统指挥，以及我们飞船系统总体的几位同事，相约去东风航天城的外环路上散步，等候迎接成功发射不久的天宫一号目标飞行器过境。

这或许是在发射场紧张工作之余的消遣，更像是一次郑重的仪式。只因为没有多少天，神舟八号飞船即要升空与天宫一号目标飞行器相约握手，载人航天工程交会对接关键技术的首发飞行验证即将拉开帷幕。

“过来了！”我们在繁星点点的清朗夜空中，觅得了缓缓而来的亮点，又目送它向东方远去，并期待着与它“近距离”再相见，圆了多年的梦。

突破并牢固掌握交会对接关键技术，是中国载人航天“三步走”的第二步目标之一。为实现这一不凡的技术跨越，载人航天器研制团队经历了又一次非凡的磨砺。那一夜，我不免想起了三年多来艰辛且充实的历程……

为突破并牢固掌握交会对接关键技术，基于载人航天工程一期，神舟飞船增添配备了对接机构、交会对接敏感器和控制装置，以及用于平移运动的发动机等设备，并进行了继承功能产品的优化和换代研制，拟通过神舟八号～神舟十号及天宫一号飞行任务的实施，进行充分验证。这对于飞船研制队伍而言，是站在前辈肩膀上的一次跨越，也是不小的挑战。

神舟八号飞船初样阶段前期进行设计复核时，系统总体遇到了一个棘手的问题：飞行过程交会对接阶段，系统的能量平衡没有裕度。是否定神舟八号方案设计之初为减小质量而作的太阳翼配置，新增一组太阳翼，且重新安排投产，还是增加电池作为备用，不伤大“雅”？另外，对于再次浮出的系统质量超标问题该如何处置，以满足运载火箭对起飞质量的约束？

新的神舟飞船，其使命不仅是用于突破交会对接关键技术，更是空间站建造、运行阶段的实用天地往返运输器。能源，是保障航天器可靠安全飞行的重中之重。新增设备的能耗是否还会突破？未来在轨长期停靠，电池储存寿命会不会面临问题……为此，我主张“新增一组太阳翼，一劳永逸”。

尽职尽责，尽心尽力，勇于担当，是飞船系统的传统，体现在团队每一位成员的身上。系统总体做出了“新增一组太阳翼”的决策。大约半个月的时间，总体和电源分系统研制团队便拿出了总体方案和分系统设计，并完成了能量平衡和系统总质量的再复核。

电能充裕了，但系统再次质量超标达数十千克，比之前的质量超标数据有过之而无不及！电缆优化、单机设备再减小质量，还有多少油水？当前的绝大部分数据可都是与终结产品偏差不大的实测数据！

怎么办？技术进步及先进技术产品的运用，或许才是解决问题的唯一途径。有哪些是技术长足进步的领域？有没有可以再被改进的设备？系统梳理后发现，人控及仪表系统仍是有很多潜力可挖的，遂提出了以下思路：将返回舱人控用潜望镜光学设备(借鉴国外飞船的仿制产品)由摄像设备替代；
利用二代仪表系统配置多功能显示器且备有视频通道的设计，实现人控“潜望观测”功能，进而达成减小质量的目标。

方案设计完成后的再复核结果显示，减小质量的目标能够顺利实现。其显著效果不仅来自于小巧的摄像机替代了体积大、质量大的原光学系统，更来自于省去了返回舱内为老式潜望镜的配重，着实体现了进取精神与系统思维相结合解决难题所具有的优势。

进入载人航天二期新历程，飞船系统面对的挑战，不仅仅只是技术层面的复杂问题攻关，更为紧迫且必须解决好的难题还有：并行研制神舟八号和天宫一号，加之批量研制3艘飞船，人员拆分精简后队伍能力的保持和提升；
新一代地面集成、验证、测试系统和设备，以及外场专用验证设备，必须提前保障到位；
多项技术及产品攻关的进展协同，以及单机与分系统、分系统之间及分系统与系统研制进展的协同。归纳起来就是：能持续打硬仗、打胜仗的队伍，高质量的研制条件保障，以及应对更复杂系统的工程研制和管理能力。尽力去破解这些难题，是现实的必需，更是推进载人航天事业可持续、高质量发展的不懈追求。

2008-2011年3年多的鏖战，令我刻骨铭心的是：电性船测试、神舟八号初样船和正样船测试与试验，累计系统级集成测试时间达到3600多小时。可以说，这是飞船研制团队面对新挑战竭力务实的真实写照之一。

基于电性船开启系统测试，其目的之一是初步验证部分新状态产品的合格性和匹配性，而更多的考虑则是未雨绸缪，为应对后续更加严峻的挑战奠定必要的坚实基础。期望获得的成果包括：有效提升新一代集成测试系统的成熟度；
使一支由较多新人组成的管理和测试队伍得以迅速成长；
有力促进集成测试流程和方法的优化，以及测试过程管理的规范化。

神舟八号初样船测试及正样船出厂前测试，累计约3000多小时。这组数据，除去研制流程规定的阶段标志性测试项目的贡献外，更多的是来自于在每个分时段内，对于某个或某几个新功能、新状态或新产品的不断迭代验证和求真排错；
更多的是与多条并行攻关线及外场验证等进程相呼应，去强化推进关键技术的突破和新技术产品的成熟度提升。

技术攻关设备初样II整船集成测试即将结束之前的某天，负责攻关研制差分导航接收机(交会对接远距离导引关键设备之一)单位的领导及研制团队告知我们，精心优化再研制的初样II已通过单机例行试验和新搭建的地面模拟导航卫星系统严格测试，恳请将存在较多硬软件固有设计缺陷的初样I替代下来，并追加完成新产品在整船环境下的系统验证。初样II的确不在原计划内，实属自发研制。但在深入了解了研制单位针对原产品健壮性问题而作的系统且卓有成效的工作后，整船集成测试团队的同事们欣然接受了初样II，并加班加点组织完成了又一轮供电检查、分系统匹配测试和模飞测试，并为初样II的顺利通过而高兴。

2008-2011年神舟飞船系统级测试期间，遇到的类似情况似是一种常态。换言之，只要能够获得产品和系统质量的不断提升，多出几十个小时的测试是常态；
为了保证计划节点的按期完成，“712”(每周7个工作日，每天12小时以上工作时间)是常态。

集成测试累计时间新纪录的诞生，标示了神舟飞船集成测试团队力求不断提升能力和超越自我。在这一过程中，确有不少甚或是难言的艰辛，但更多的意味着不懈砺炼，求实求真。

软件，是系统的灵魂。其质量和安全性对于载人航天更是至关重要。载人航天工程是国内软件质量管理乃至软件工程化实践的先行者。得益于较为全面和严格的软件质量管理，确保了神舟飞船一期飞行任务的圆满成功。但也在实践过程中暴露了由于管控工作滞后和系统性欠缺，急需强化完善的方方面面。

防患于未然。更加系统、更加专业化体现的载人航天二期软件工程化专题研究和工作策划提上了日程。为此，成立了载人航天二期软件保证专项工作组，核心成员来自于系统总体、数管和控制等分系统的大型A类软件研制骨干，他们都曾亲历了一期软件研制的摸爬滚打，参与了不计其数的软件问题归零和软件专项复查等工作。

研究、酝酿的那些日子，围绕着“摸不着，但要力求‘看’得清、‘管’得住”，我们的思考和议题既广泛又深入，诸如：软件研制工作滞后的原因分析；
软硬件联合设计的建议与方法；
与渐进式开发模式相协调的技术流程要素管理。软件常见病案例综合和原因再剖析；
需求规格说明书及软件接口控制文档的细化要求；
多进程冲突(如中断冲突)故障的分析与防范；
实时操作系统运用于大型复杂软件的建议与管理办法。研制流程各环节质量保证要素的再分析；
C语言/汇编语言编程规范；
编译器、落焊等工具、环境和过程的管控；
自下而上逐级分层的覆盖性测试要求；
第三方评测要求。

用于规范和指导神舟八号飞船和天宫一号目标飞行器软件研制的《载人航天二期软件工程化实施细则》的编制，力求以载人航天工程总体发布的软件工程化要求文件为依据，力求更加切合飞行器研制实际，力求做到更具操作性的细化分解，是一个严谨务实又不乏进取的过程。也不知伏案疾笔了多少个日日夜夜，也记不清又作了多少次意见再征询，终于在神舟八号和天宫一号初样阶段伊始向全系统发布了。

上述实施细则的发布，标志着我们迈出了提升软件保证水平的至关重要的一步。其执行和落实，对于“看”得清、“管”得住的作用是有目共睹的。更为可喜的是“高起点的统一认识”，极大促进了技术手段的再进步和产品保证工作的更细化，相继取得的成果包括：数管分系统、控制分系统和仪表分系统等相继基于成熟的商用实时操作系统开发了适用于自身任务的操作系统软件；
普及了单元/组装测试工具；
强化了C语言/汇编语言编程规范；
借鉴软件工程化思想，针对可编程逻辑门阵列(FPGA)的特点，制定了相应的工程化实施细则；
强化了软件和FPGA产品应对空间单粒子效应的分析与防护。

2011年11月3日，北京航天飞行测控中心。完成神舟八号发射任务，匆匆赶回北京的我，受邀与中央电视台现场直播主持人共同解说神舟八号与天宫一号在轨“相见和握手”的实况过程。当在大屏幕上看到飞船向目标飞行器逐渐靠近的实时图像画面时，我仿佛将转播间当作了测试现场；
当那幅地面测试中无数次看到的靶标“十”字不偏不倚地映入眼前时，我只是不断重复着“很好！很好！”，声音沙哑，很平静，不紧张，好像只是在完成又一次的地面测试验证……

尽心竭力，艰辛砺炼之后，能进入一种“放空”的境界，感觉真的很好！

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