项全新的工程,与世界发达国家相比,我国载人航天起步晚、投入有限,载人航天的核心技术是买不到的,有些技术即使能买到,价格也十分昂贵,例如仅逃逸火箭的栅格翼一项技术就需要数千万美元。我国的国情决定了载人航天必须走少投入、多产出、自主发展的道路,只有立足自主创新,才能把命运牢牢把握在自己手中,才能迎头赶上、实现跨越。
在载人航天工程实践中,从方案设计、系统优化、关键技术研究一直到载人飞行的全过程,始终把自主创新作为重要的指导思想和基本要求。正是这种自主创新的精神和敢于跨越的胆略,使我国载人航天工程从一开始就占据了高起点。在工程立项论证时,专家们大胆提出了技术大跨越的思路,跨过美俄从单舱到多舱的40年历程,一步到位,直接研制国际上第三代飞船。神舟飞船采用由轨道舱、返回舱和推进舱组成的三舱、两对太阳电池帆板构型和升力控制返回、圆顶环帆降落伞回收方案,具备鲜明的中国特色和高度的创新性。飞船的“三舱方案”适用性和实用性强,可一船多用,轨道舱兼具生活舱和留轨试验舱的功能,飞船返回后,轨道舱仍可留轨道数月,继续进行空间科学探测和技术试验,这为今后我国飞船和空间飞行器交会对接的突破奠定了基础。
在投入有限的情况下,通过技术突破独辟蹊径,用尽可能少的成本、选择最优化的路径实现设计指标是载人航天研制工作的重要准则。例如,对于火箭、飞船等高技术产品,从工程研制的角度来说,试验、发射的次数越多,成功的几率就越高。在方案论证阶段,专家根据理论计算提出,要将载人火箭的可靠性指标从0.91提高到0.97,还需要有27次成功发射的子样,其液体火箭发动机需要单台累计试车10万秒以上。经过反复论证、集智攻关,最终通过已有的发射数据积累、补充高低温地面试验、提高额定工况等一系列办法,逐步逼近、达到预定目标,大幅度减少了火箭发射试验的次数,同时保证了火箭的可靠性。
中国航天人立足国情,千方百计自主创新,少投入、多产出,少花钱、多办事,使我国在短短11年就突破了载人航天技术,成为世界上第三个能够独立把人送入太空的国家,并在两年之后载人飞船的第二次升空即实现了多人多天飞行,成为第三个能够独立开展有人参与的空间科学实验的国家,标志着我国高科技领域的又一次重大突破,大大缩短了我国和发达国家在技术和时间上的差距。
持续的技术积累成为自主创新的坚实基础
自主创新不可能一蹴而就,必须建立在持续的技术积累基础上。1992年,载人航天工程正式立项时,我国的长征系列运载火箭已经成功地进行了26次发射,其中,发射了13颗返回式卫星,基本掌握了卫星发射、定点、返回等关键技术。用于载人航天的长征二号F火箭是在长征二号E捆绑式火箭的基础上进一步研制和完善的,长二捆火箭共进行了8次发射,经历了成功与失败的考验。正因为有了这些关键领域的技术作基础,才可能只进行4次无人飞船试验和1次零高度试验,就实现了神舟五号的首次载人航天飞行和神舟六号的多人多天飞行。
同时,不断的自主创新成为中国航天核心技术储备和发展的源泉。在解决飞船研制、高可靠性的运载火箭、轨道控制、回收等国际宇航界公认的技术难题和工程实施的过程中,航天人充分发扬自主创新精神,坚持高起点、高标准、高要求,掌握了一大批具有自主知识产权的关键技术,形成了我国在载人航天领域的核心竞争力;初步形成了一批具有管理创新的航天型号项目管理模式;形成了一大批具有世界先进水平的研制试验条件并相继投入使用;培养造就了一大批年轻的科技骨干人才;建立了一整套具有自主知识产权的载人航天工程标准和规范。载人航天工程的成果,为后续宇航员出舱、飞船和空间飞行器交会对接以及未来的太空探索奠定了坚实基础。中国航天正是这样一步一个脚印地走出了一条持续创新和不断发展的道路。
注重集成创新,不断完善航天自主创新体系
航天产品是集众多高新技术于一体的复杂产品,具有高度系统性、复杂性、严密性和集成性,核心技术创新、系统创新和体系创新构成了完整的航天技术创新体系,集成创新成为航天自主创新体系的基本特征。在载人航天工程的实践中,航天技术创新体系得到进一步发展。
载人航天工程实施过程中,取得了一系列核心技术突破。神舟飞船的再入升力控制、应急救生、软着陆、制导导航与控制的故障诊断、舱段间分离、防热等13项关键技术达到国际先进水平。长征二号F火箭采用了55项新技术,其中10项关键技术达到国际先进水平。飞船和运载火箭在发射场采取了垂直总装、垂直测试、垂直整体运输的“三垂”模式和远距离测试发射技术,大大缩短了发射准备时间。
载人航天工程同时又十分重视系统的整体优化和集成,尤其是关键环节的集成创新。例如,产品的可靠性需要靠系统集成来保证,单纯依靠筛选、老练等措施提高元器件的可靠性难以满足要求,为此在设计上采取冗余、容错、系统重构等技术组合集成的途径以确保质量和安全;针对大型复杂软件的开发,通过软件工程化等措施提高软件产品的质量和整个系统的可靠性。
同样,载人航天工程的成功也离不开体系创新,蕴含在科研生产体系和工程协作体系中的自主创新是载人航天成功的重要保障。载人航天工程有7大系统、近百个分系统和更多的子系统,从神舟一号到神舟六号,直接参与载人航天工程研制工作的研究所、基地、研究院一级的单位有110多个,配合参与这项工程的单位有3000多个,涉及到数十万科技工作者。范围如此广泛的协作过程,是系统综合和集成协同的典型体现。
载人航天的自主创新进程得到了国家高技术计划的有力支持。“863”计划将载人航天项目列入研究计划,提出了“投资较小、风险也小、把握较大”的飞船方案和载人航天“三步走”的策略,在党中央的正确决策下,1992年开始实施我国航天史上规模最大、系统最复杂、技术难度最高的载人航天工程,成为中国航天事业飞速发展的新开端。载人飞船神舟五号和神舟六号相继成功,彰显了“863”计划对我国自主创新的巨大促进作用。
中国航天将坚持自主创新,发展航天核心技术,强化总体设计、总装测试和系统集成等方面能力,建设高水平的系统研发平台和研制生产基地,进一步加强航天工业体系能力建设,更加自觉、主动地融合相关科技和产业领域的技术成果,提高技术引进消化吸收再创新能力,在战略层面上搭建并不断完善开放式的合作创新平台,建立小核心、大协作的航天科研生产体系。
机制与管理创新是载人航天工程成功的重要保障
中国航天自创始之日起,就创造性地运用系统工程理论和现代管理技术,进行航天发展规划、科技管理、大型复杂型号工程管理等,开展系统工程实践,创立了航天技术创新、体制创新和组织管理创新三位一体的系统工程管理方法,并将其应用于航天科研生产管理过程中。
随着社会经济的向前发展,中国航天也在不断探索机制创新和管理创新之路。上个世纪六七十年代,我国的“两弹一星”工程在国家一穷二白的条件下取得了成功,主要是充分发挥了社会主义制度的优越性,集中力量办大事。今天,实施载人航天工程,也必须在社会主义市场经济条件下,创造出适应新形势的科学管理方法,不断提高科学管理水平,以促进全社会科技资源的有效配置和综合集成,努力实现人力、物力、财力的最佳组合,产生最大效益。
在载人航天工程实践中,通过建立相对独立、相互协调、相互制约的六个体系,即科学严密的决策体系、以专项管理为核心的组织体系、以工程总体设计部为龙头的技术体系、综合统筹的计划体系、系统规范的质量体系、坚持创新创造创业的人才资源体系,共同支撑起载人航天工程,并且使整体优化、系统协调、环境适应、创新发展、风险管理、优化保证等系统工程的核心理念在实践中进一步得到了丰富和发展。
信息化支撑和促进航天自主创新
信息化已成为推动航天技术创新、管理创新、机制创新、增强企业核心竞争力的重要手段和必由之路。载人航天的成功,不仅仅是航天产品的成功,也是航天自主创新工业能力的体现,更是贯彻党中央“以信息化带动工业化,工业化促进信息化,走新型工业化道路”发展战略的具体实践。
在载人航天工程中,通过CAD、CAE、CAM、数字样机及光、机、电、热、磁等多学科优化技术的深入应用,促进了设计手段的更新和设计水平的提高;利用数字样机技术,实现火箭和飞船的早期虚拟验证,达到设计的早期闭环,缩短研制周期;持续推进AVIDM工程,促进了产品数据的共享和研制流程的协同;实施项目管理、资源管理及供应链管理,促进管理手段的现代化及管理模式的不断创新;强化网络基础设施建设,确保信息系统安全稳定运行,信息化建设为载人航天的顺利实施提供了有力的支撑。
多年来,航天信息化建设得到了国家“863”计划的大力支持,并形成了一系列具有自主知识产权的软件产品。基于三维CAD的产品数据管理系统的研发,进一步完善了AVIDM系统的功能,深化了应用,有力地支撑了火箭和飞船的研制;以载人航天工程为应用背景的航天重大型号供应链平台研发项目,促进了航天物资供应的规范管理、过程受控、集中采购和信息共享;大型通用数据库管理系统(OSCAR)的研发和应用,打破了国外对我国数据库产品的垄断,对于发展航天和保证国家信息安全具有重要意义。
中国航天将进一步通过信息系统集成、业务过程协同和软件功能集成,全面构建起航天产品协同研制的数字化集成能力平台,实现航天产品跨专业、跨学科、跨平台、跨区域、跨组织之间的协同研制生产,促进传统科研、生产、管理模式向数字化方式的转变,加快航天工业转型升级,不断增强航天产品研制生产的新型工业能力,提高核心竞争力。
加强应用创新,促进航天产业化发展
自主创新的技术成果要及时向现实生产力转化,才能实现其真正的价值。据统计,我国近年来的1000多种新材料中,80%是在航天技术的牵引下研制完成的,有近2000项航天技术成果已移植到国民经济各部门,载人航天的直接效益、带动效益和辐射效益也已达到了数百亿元的规模,显示了航天技术的广泛带动性和巨大应用价值。
中国航天发展至今,已形成了包括运载火箭、卫星、载人飞船、卫星应用产品及服务在内的较为完整的产业链,在卫星通信、导航定位、气象预报、减灾防灾、远程教育、太空育种、节能环保、特种泵阀和自动化装备等方面,航天技术成果广泛服务于社会经济和人民生活。
今天,在我国全面建设小康及和谐社会的新形势下,对航天技术与产品的需求越来越迫切,对航天技术水平和自主创新能力的要求也越来越高。在国家投入有限的情况下,中国航天要实现持续的自主创新、满足社会经济发展需求,必须不断积累技术和经济实力,壮大自身发展能力。因此,走产业化发展道路,通过产业化发展促进自主创新,通过自主创新引领产业发展,成为新世纪中国航天发展的战略选择。
中国航天将加快发展模式的转变,加速航天技术及其应用由试验应用型向业务服务型转变,以应用需求为导向,将技术创新、产品研发与应用紧密结合起来,走专业化、集约化发展道路,加强成果转化和市场开拓,建设核心突出、上下游协调互动的产业能力体系,构建军民共用、适应产业化发展的自主创新平台,进一步提升航天可持续发展能力。
伟大的事业孕育伟大的精神,伟大的精神成就伟大的事业。在载人航天发展历程中,中国航天人始终自强不息,以顽强的毅力和惊人的意志,攻克了一个又一个国际宇航界公认的尖端课题,掌握了一项又一项具有自主知识产权的核心技术,走出了一条高起点、高质量、高效益、低成本的航天发展道路,铸就了新时代的“载人航天”精神。这种精神,是艰苦奋斗的精神,是勇于攻坚的精神,更是开拓创新的精神,自主创新也已成为航天文化不可分割的重要组成部分,在航天事业不断发展的历程中得到升华。
作为人类探索未知领域的前沿技术,航天事业将永远面向未来,向更深更广阔的空间进军,这是一个永无止境的过程。中国航天人也将始终坚持不懈,置身于这一进程中,不断创新和探索未来,同时主动地融入国民经济,促进航天技术转移及应用,走产业化发展道路,促进国民经济快速发展和中华民族伟大振兴。
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