俱怀逸兴壮思飞——哈工大与中国航天
发布时间:2007-6-6 15:04:36 阅读数:
    哈工大报讯(刘培香)从1958年邓小平总书记的“大厂大校要关心国家命运……”,到1999年朱镕基总理的“哈工大应当为国家做出更大的贡献……”;从1959年航空工程系的正式组建,到1987年中国高校第一个以培养高级航天专门人才和从事航天高技术研究为主的学院——航天学院的建立;从20世纪五六十年代哈工大第一批航天骄子开始他们的航天梦想,到新世纪里一批哈工大校友在中国航天史上写下光辉灿烂的一页;从2003年10月神舟五号一飞冲天,到2004年4月“试验卫星一号”梦圆西昌;从2005年10月神舟六号再圆飞天梦,到即将实现的“嫦娥探月”的美丽神话……哈工大人与祖国同骄傲,与航天共自豪……
 
从工程师的摇篮到航天人才的基地
    1957年10月4日,苏联发射了人类第一颗人造地球卫星,人类开始了挺进太空的历程。
    1958年5月17日,毛泽东用一个扭转乾坤的手势,再次挥动全国人民的飞天梦想:“我们也要搞人造卫星!”
    1958年9月15日,邓小平总书记率李富春、杨尚昆等一行视察哈工大,指出:“大厂大校要关心国家命运,高等学校要成为突破科学技术的基点之一。”“只搞勤工俭学,不搞尖端,就是生产一个亿也不能算完成任务。”由此拉开了哈工大与国防(航天)结缘的序幕。
    1958年9月下旬,第一机械工业部赵尔陆部长指示:哈工大要搞尖端,要增加一些新专业。
    于是,时任李昌校长决定:“我们要搞尖端专业!”
    1958年10月,经第一机械工业部和教育部批准,哈尔滨航空工业学校合并到哈工大,成立哈工大航空工程系。
    1959年3月4日,哈工大航空工程系举行成立大会。同年5月18日,自动控制系举行成立大会。哈工大深沉、凝重的气质上第一次写下了航天的色彩。
    1960年,哈工大由第一机械工业部划归到第三机械工业部领导。1961年3月,哈工大划归到国防科委领导,向着国防(航天)的方向迈出了新的一步。
    据李家宝教授等老一辈哈工大人回忆,哈工大转型期间的第一件大事就是学科调整与专业设置。国防科委领导亲自抓,聂荣臻元帅为此召开专门工作会议,对哈工大的学科和专业设置做了细致的研究。随后,李昌校长调动了一批专家,组建了工程力学系(又称老五系),以他敢学、敢闯的精神,为哈工大开拓了一段新的征程,一片新的空间。
    除了新建的航空工程系和工程力学系,哈工大还陆续扩建和新建了自动控制及无线电系、工程物理系、工程数理力学系等系以及与航天工程有关的一批尖端专业,为培养工业科学技术人才和尖端科学技术人才创造了必要的条件。
    踌躇满志的同时,大家心里也有一种困惑:要搞航天,那么民用专业怎么办?
    “我们不能理解成纯粹的以航天为主,而应该是航天民用相结合,以学科专业、通用专业为国防(航天)服务。”国防科委有关领导说。
    聂荣臻元帅也亲自指示:“凡有特色的专业,不管民用航天,都得保留!”一句话拨开迷雾。
    “多学科、多专业、大航天、大协作!”哈工大的目标已十分明确。
    这就是哈工大转型期的定位。这个定位和目标为哈工大今日的腾飞与辉煌奠定了坚实的基础。1962年,哈工大完成重要的战略转折,走上了一条具有航天特色的综合发展之路。
    然而历史的道路总是曲折前进的。就在哈工大经历了第一个黄金时代,以一飞冲天的豪情壮志向着航天事业迈进的时候,“文革”开始了。在这场浩劫中哈工大又雪上加霜,经历了一次伤筋动骨的南迁北返和院系调整,航空工程、工程力学、工程物理等系相继外调到其他院校,许多专业教师被分到北航、南航、西工大、清华等校,结果尖端专业的学科建设和科研几乎处于瘫痪状态,可谓元气大伤。
    这期间,哈工大承担的“陀螺漂移测试台”取得了突破性的成果,为后来很多航天项目的研究和哈工大惯导测试设备研制中心奠定了坚实的基础。同时,哈工大在离心机、三轴台、动平衡机、卫星仿真装置、卫星姿态仿真台等方面的研究,也取得了重要成果。尤其是哈工大已故的中科院院士马祖光教授,在激光光谱学和激光在航天等领域的应用中做出了突出的贡献。
    1981年,领导哈工大的八机总局(第八机械工业部)与第七机械工业部合并,哈工大归第七机械工业部(1982年正式改为航天工业部)领导。航天工业部正式接管哈工大的时候,哈工大正处于举步维艰的境地,南迁北返后人心浮动,职工住房极度紧张,学校里出现了一股“雁南飞”的潮流,每天几乎有数十人提出要离开哈工大。在这种情况下,当时航天工业部部长郑天翔、副部长陆平等全力支持,用部长基金拨给了哈工大1 000多万元,建房2万多平方米,解决了教师的住房等问题。这一大旱逢甘霖般的紧急措施,终于把教师们安顿了下来。“没有航天工业部的全力支持,就没有哈工大的今天。”回想当时的艰苦,原哈工大校长黄文虎院士、副校长强文义教授感触颇深。
    沉舟侧畔千帆过,病树前头万木春。从1983年起,哈工大从预研开始,利用学校的综合优势,逐渐承担了一些别人干不了的任务,啃别人不敢啃的“硬骨头”。当时哈工大的目标是:“六五”打基础,“七五”上规模,“八五”上水平。哈工大开始了与“航天”的亲密接触。而后,哈工大承接的高精度加速度计测试台、高精度陀螺漂移测试台和高精度惯导平台测试台等项目,都是国家重大工程中的重中之重。而哈工大双院士刘永坦教授当时研制的我国第一部具有世界先进水平的新体制雷达,作为重大标志性项目为学校赢得了荣誉。
    哈工大之所以能够迅速在航天领域取得重要成绩,是因为哈工大充分适应了国家航天事业发展的需要,抓住了历史的机遇。与其他“以对象建专业”的国防院校相比,以学科建专业的哈工大,历届领导都非常重视基础教育,重视“规格严格,功夫到家”的校风,培养的学生不但有很强的钻研精神和攻关能力,而且具有基础坚实、后劲大的优势。哈工大人还具有强烈的协作精神,学科齐全,大力协同,所以才能够在航天领域内大踏步前进,写下一页又一页灿烂的篇章。
    回顾历史,从邓小平视察哈工大,到划归航天工业部(1988年改为航空航天工业部,1993年改为航天工业总公司),再到1999年国防科工委、教育部、黑龙江省人民政府签署三方重点共建哈工大的协议,这一阶段对哈工大来说是一个新专业建立和人才培养的重要阶段,不但为今天尖端专业与学科的发展打下了良好的基础,树立了服务国防、服务航天的理念,更为国家的航天事业培养了一大批杰出的人才。如今,哈工大的校友遍及航天事业高层指挥、新技术开发以及发射测控等各个领域。在载人航天的5人领导小组中,前3位都是哈工大的校友;在绕月探测工程中,总指挥、总设计师、两位副总指挥是哈工大校友;在航天科技集团公司,有两位副总是哈工大校友;在神舟号飞船发射场地酒泉卫星发射中心,在测控神舟号飞船的江阴远洋航天测控基地,在许多航天院所,还有数不清的哈工大校友,足以看出哈工大培养的人才为我国航天事业所做出的贡献。
    孟子云:天将降大任于斯人也,必先苦其心志,劳其筋骨,饿其体肤,空乏其身,行拂乱其所为,所以动心忍性,增益其所不能。正像20世纪60年代中期毕业于哈工大的李长春校友、王兆国校友所说:哈工大的高粱米、窝窝头养育了他们,什么苦他们都能吃……
    载人航天工程总指挥、解放军总政治部主任李继耐校友曾经对母校的老师说:艰苦的条件,可以培养人的适应能力,能够锻炼人的意志,所以从艰苦的环境中出来的人,更能做大事。他毕业后被分配到二炮最基层的连队,开山洞,扛石头,从最繁重、最艰苦、最危险的工作干起,钉子扎到肉里,自己拔出来接着干……终于迎来了航天事业的辉煌。神舟号飞船运载火箭“长征”二号F火箭系统总设计师刘竹生校友,也曾对母校的老师吐露心声:一个火箭,几万个零部件,任何一个小问题,上了天都是大故障,所以翻来覆去深入研究可靠性。尽管“压力太大”,但对航天的热爱和神圣的责任感,还是让刘竹生一次次用他的火箭,把神舟送上天。用他自己的话说,是飞天梦、航天梦、强国梦支撑他干了40多年的令人提心吊胆的航天事业。这就是哈工大人的航天精神。
    “1965年前后,我的十几个学生去了酒泉基地,他们在信中向我描述如何在荒无人烟的大漠中建设现代化的发射场。直到我真正来到了大漠,才深刻理解了那种创业的艰辛。”强文义教授描述他第一次来到酒泉时的感受是“很震撼”,“飞行那么长时间都看不到一点人烟。突然之间在眼前出现了一片绿洲,一颗沙漠里的明珠,像海市蜃楼一样,一个经过40多年建设而成的非常现代化的卫星发射中心呈现在眼前。这个发射中心就是革命前辈们住帐篷、吃野菜,风餐露宿在茫茫戈壁滩上一点一点建设起来的,他们把自己的青春甚至是生命都奉献给了这片热土,其中就包括我们哈工大的校友。据说大漠里的胡杨,生,1 000年不死;死,1 000年不倒;倒,1 000年不朽。就是靠着这种坚韧不拔的胡杨林精神,才有了今天在全世界也堪称现代化的发射场,有了今天辉煌的航天成就……”在强文义教授深情的回忆中,我们似乎看到,一座座墓碑在流逝的岁月中默默诉说那段刻骨铭心的创业历程,一座座巍巍耸立的发射塔在风雨中见证着历史的沧桑……
    埋骨何须桑梓地,人生何处不青山。在酒泉卫星发射中心,曾任中心主任的李元正校友,住帐篷,住地窝子,怀着“生在戈壁滩,埋在青山头”的豪情在那里一干就是30多年;曾任中心副主任的刘庆贵校友,为了卫星的发射,让妻子一个人跋山涉水回到广西老家待产,临行还不忘用发射中心的红柳胡杨为未出世的孩子命名;载人航天工程副总指挥、绕月探测工程副总指挥、总装备部副部长胡世祥校友,养猪、炊事员都做过,我国第一颗人造卫星发射按钮就是他亲手按下的……在那一片“地上不长草,天上无飞鸟,风吹石头跑”的茫茫戈壁,他们用自己最美好的青春年华,在中国的航天史上写下一段段华美的篇章。目前,酒泉卫星发射中心仍有新老40多位校友。
    在江阴的远洋航天测控基地,在“远望号”测控船——中国唯一的海上航天测控队伍中,也活跃着一批哈工大校友,他们的足迹遍布太平洋、印度洋和大西洋,累计航程100余万海里,完成远程运载火箭、人造地球卫星、宇航飞船的海上测控任务50余次,成功率达百分之百。神舟五号发射后,“远望”号测控船队航程6万多海里,进行跟踪测轨、遥测、遥控、天地数据和图像传输及话音通信等。基地技术部原总工程师江文达,从酒泉的茫茫戈壁,走向浩瀚的太平洋,与“远望”号结下不解之缘;“远望”三号原政委王彦,曾在海上连续作业93天,一次出海跨越三大洋,创造了我国远洋航天测控史无前例的记录;基地副总工程师崔庆辛,在惊涛骇浪中做着巡海追天的护航使者,无怨无悔……数十名新老远洋航天校友,以“奉献、团结、拼搏、严谨、开拓”的远望精神,献身我国远洋测控事业。
    在航天系统各个院所、各个岗位上,一批批校友为了航天事业默默奉献着。“绕月探测工程”总设计师、运载火箭与卫星技术专家孙家栋院士,“绕月探测工程”总指挥、国家航天局原局长栾恩杰,“绕月探测工程”副总指挥、航天科技集团副总经理马兴瑞,KM6总设计师黄本诚,航天科技集团副总经理许达哲,五送神舟上太空的航天少帅袁家军,神舟六号飞船系统总设计师张柏楠,神舟六号飞船系统总指挥尚志,神舟飞船分系统指挥于登云,火箭发动机和工程热物理专家庄逢辰,“长征”二号丙运载火箭总设计师范瑞祥,“长征”四号运载火箭总设计师孙敬良,“鑫诺”二号卫星副总指挥张宝。还有航天父女兵老陈和小陈,父亲陈立学,“长征”二号F火箭逃逸系统固体发动机总师,女儿陈红斌,41所高级工程师、副主任设计师。父女俩同舟共济、风雨兼程,共同谱写着航天事业的新画卷。
    在西昌卫星发射中心,在西安卫星测控中心,在上海航天八院等院所,还有数不清的校友,在默默地为我国的航天事业奉献着他们的青春和一生。
    据不完全统计,从20世纪五六十年代到现在,哈工大已经为航天事业输送了1万余人。他们用自己的青春和热血见证着哈工大人的航天魂、航天情。
    谁能够在风雨飘摇中主宰命运,谁能够在大浪淘沙中创造辉煌?我想,从大漠深处的绿洲、峰口浪尖的“远望号”,到航天系统各个岗位,从哈工大校友们的故事中,我们已经找到了答案。在这些校友中,有纵横驰骋的指挥员,也有默默无闻的操作手;有杰出的科技专家,也有优秀的政治工作者;有豪情满怀的热血男儿,也有不让须眉的巾帼女将;有艰苦创业的老前辈,也有继往开来的接班人。他们为中国的航天事业写下了浓墨重彩的一笔。他们的梦想从哈工大起航,历经航天战线的拼搏奋斗,成为今天的“英雄”。他们是哈工大的骄傲,是祖国的骄傲。
 
从“神舟飞天”到“嫦娥探月”
 
    “我们为了神舟飞船的研制共同奋斗了多年,哈工大为神舟号做出了自己的贡献,在我们就要取得胜利的时候,你们一定要来(分享成功的喜悦)!”在举世瞩目的“神五”发射前夕,哈工大领导受邀到酒泉卫星发射中心亲历飞船升空的历史时刻。
    是的,在中国航天大舞台上,哈工大一直默默奉献着。中国载人航天工程的成功,也是哈工大人的骄傲。
    1961年4月12日,尤里·加加林飞入太空。随后,国际上一个个太空英雄纷纷问鼎长天,然而却没有中国人的身影。面对苏美的太空争霸,中国人有震惊也有喟叹!飞天的梦想最早源于中国,然而数千年后,我们却只能在美苏相继登月的壮举中为古老的“嫦娥奔月”神话留下,一声叹息。今天,当我们终于把中国自己的航天员送上太空,如果毛泽东老人家泉下有知,当会再次高声吟诵“神女应无恙,当惊世界殊”了吧。
    继1970年4月24日我国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红”一号之后,中国的载人飞船计划也在悄悄酝酿之中。虽然这个计划曾经一度成了尘封的记忆,但是无法尘封的是中华儿女的飞天梦。1986年3月,“863”高技术发展计划正式启动。航天技术是“863”计划的重要领域,“863”计划为中国的载人航天开辟了道路。哈工大也因此成为“863”计划的重要角色。1992年9月21日,载人航天工程正式立项,“921工程”让哈工大人也找到了新的奋斗航向。
    从第一颗人造卫星到载人航天……浩瀚深邃的宇宙写下中华儿女生生不息的探索足迹,也写下哈工大执著不息的探索历程。
    在总装备部举行的我国首次载人航天飞行庆功会上,哈工大荣获了“协作贡献奖”,受到载人航天工程总指挥李继耐将军的点名表扬;在宇航学会的庆功大会上,原航天工业部的老部长等纷纷向哈工大致谢,胡世祥等校友热情地与母校代表合影留念……
    哈工大今天赢得的荣誉,缘于多年来立足航天、服务航天的历史,也缘于神舟号系列飞船研制的多项技术难题的攻破:KM6工程、返回舱焊接的变形矫形、三轴仿真实验转台、容错数管计算机、故障诊断系统等等。同时,宇航服智能测试系统、飞船交会对接技术、海上应急浮囊系统、航天员座椅支撑系统的超塑性制备等与载人航天相关的课题也由哈工大参与研制。除了载人飞船的研究,“试验卫星一号”小卫星的发射成功,探索了一种小卫星研制的新模式与新途径,为我国航天事业和小卫星事业的发展注入了新的活力;微小型航天器新概念、新机理研究等均为重要的航天项目,月球登陆车、深空探测器研究等也在紧锣密鼓地进行中。在今天国际航天技术正向应用卫星、载人航天、深空探测3个主要方向发展的时代,在这个广阔的空间里,哈工大的明天,应该如何描绘、如何打造?
 
载人航天:映日荷花别样红
    KM6,为神舟签发“通行证”
 
    这个世界第三大的真空容器,是一个非常艰巨、困难的工程。当时很多人不相信哈工大这样的教学单位能做得了这种大型的工程项目。然而哈工大用自己的实力和坚韧不拔的精神,组成多学科的研制队伍,并选择全国一流的企业、一流的专家队伍和一流的施工队伍进行大协作,解决了超大法兰盘、超大封头的成形、焊接和大型构件现场精加工等多项技术难关,仅用3年的时间,以最好的质量和最快的速度圆满完成了这项国家重大科研项目——“KM6工程”,并获国家科技进步二等奖。当时施工所在地的唐家岭荒无人烟,刚刚开始建设的航天城还只是圆明园往北的两千亩稻田,哈工大的前方指挥部在那里的几个农村房里一住就是3年。施工现场条件艰苦,连厕所都没有,总工程师王仲仁教授被蚊子叮得满身是包;常KM6务副总指挥王尔德教授忍着静脉炎的疼痛在现场指挥,一站就是一天;王若维高工3个春节都在北京度过……KM6的成功,使整个神舟五号的成功发射有了坚实的保障。高22.4米、直径12米的KM6是北京唐家岭工地上建立起来的第一个庞然大物,也是航天城的第一个巨人。
 
    焊接:为返回舱“整容”
 
    众所周知,返回舱返回地面经过大气层时,会因摩擦而产生高温,所以必须在返回舱的金属压壳外加一层防热保护层。为此,金属壳体的焊接变形就必须控制在相当高的精度范围内。哈工大焊接老专家田锡唐教授提出采用“逐点挤压焊缝法”来控制变形,解决了这一技术难题,并特别向中国空间技术研究院推荐了焊接专家钟国柱教授和从事“逐点挤压矫形法”研究的郭海丁,他们共同设计并研制了多用途焊缝逐点挤压矫形机。在攻关过程中,钟国柱教授和郭海丁教授应用和发展了焊缝逐点挤压和风动锤击矫形法,在很短时间内就成功地把返回舱的尺寸和形状、精度控制到完全符合设计的使用要求,确保了我国神舟号飞船能够顺利地按计划执行发射任务。江泽民总书记到北京航天城观看神舟号试验返回舱时,对整容大师们给予了极大的鼓励。
 
    三轴仿真转台:为神舟铺个“轨道”
   
    神舟号飞船要想以相当高的精度完成飞行,并在预定地点返回,其控制系统必须经过充分的地面模拟。哈工大王常虹教授带领的课题组承担的“OUT型三轴仿真实验闭式转台及其所构成的仿真系统”是地面模拟系统中不可或缺的组成部分,该系统用于飞船进行地面试验时,与仿真计算机、地球模拟器和太阳模拟器一起构成卫星(飞船)的闭路仿真和测试系统。如果说飞船是列火车,那么该系统就是火车的“铁轨”,保证飞船在轨道上精确运行。哈工大人以敢于迎接挑战、敢于拼搏奉献的精神,提前一个半月完成了这个项目,受到了高度的评价。
 
    故障诊断系统:为神舟配个“医生”
 
    “故障诊断”系统是保证飞船在运行过程中及时检测并排除故障、保证航天员安全的不可缺少的系统。以黄文虎院士为首的哈工大动力学与控制研究所,提出了采用“天地一体化”设计思想的飞船“故障诊断”系统的可行性论证方案,包括故障检测、诊断、隔离和恢复4个过程。飞船上天以后,地面有一个与在轨飞船同步运行的模拟“飞船”系统。当轨道上的飞船发回的信号出现不正常时,地面指挥部通过“故障诊断”系统进行诊断,找出故障源,并在地面同步运行的“飞船”上进行验证,确认在此故障源下复现所检测的不正常现象,此时才能向轨道上的飞船发送指令,按指定的措施启动飞船上的装置自动排除故障。整个过程不需要航天员的参与,完全自动化。课题组用了近3年的时间,完成了“飞船船载故障诊断技术研究”和“飞船地面故障诊断技术研究”,并分别获航天工业部和航天工业总公司科技进步三等奖。
 
    容错计算机:为神舟安装“大脑”
    神舟容错数管计算机是专用计算机,它具有自检测、自纠错的能力,可为飞船提供高可靠性的数据管理,技术难度很大,靠进口是不可能的。哈工大杨孝宗教授带领的课题组以短短9个月的超常速度(按常规应两年完成),与航天总设计部合作完成了 “载人飞船数据管理分系统主控容错计算机”的研制,促进了整个系统联调的进程。接受任务后,课题组立即打包托运实验设备进京,并采取了超常规的工作方法,不分昼夜,从总体方案设计、具体软件设计到最后组装设计、焊接、调试,从三级通信到电子盘应用等都是自己开发的。有些关键性的难题,甚至是在大年夜解决的……2001年,他们的研究成果与分系统一起获国防科学技术一等奖。
 
    座椅支撑系统:为航天员排忧
  
    在“神舟”号飞船上,航天员乘坐的支撑椅通常不被大众关注,但它却起着支持航天员睡、卧等重要活动的作用。哈工大材料学院张凯锋教授等专家与北京卫星总装厂合作,利用超塑性研究的先进技术,科学地解决了支撑椅的难题,为神舟号飞船系统技术做出了贡献。
张凯锋教授进行超塑成形气压自动控制的软硬件研制工作,开发了超塑成形气动自动控制系统,实现了零件在超塑成形时所用气压的智能控制。他自行研制的刚粘塑性壳有限元软件还被用于返回舱大球底的吹制控制研究。同时,他还开发了超塑成形厚度分布控制技术,解决了大球底等部件厚度不均匀的难题。
 
    太阳帆板堵转研究:为“神舟”解难
 
    太阳帆板是飞船的“发电场”。飞船飞行时,主要借助太阳帆板吸收太阳能为飞船提供电力。但太阳帆板在运行过程中极易出现“偷停”现象(即堵转)。一旦发生“堵转”,飞船将失去运转的动力,后果不堪设想。哈工大刘暾教授等带领课题组承担了“神舟”号飞船的太阳帆板分析和堵转研究两个课题,对太阳帆板及其驱动系统的参数进行了8个月的计算分析,首次揭示了影响“堵转”的主要因素,阐明了“堵转”出现的原因,给消除“堵转”创造了条件。这项直接应用于神舟系列飞船太阳帆板驱动系统有关“堵转”的研究,是刘暾带领科研组在国际上率先开辟的一个研究方向,被专家鉴定为达到国际先进水平,为神舟号做了重要贡献。
 
    宇航服系统:和宇航员亲密接触
  
    哈工大独立研制的宇航服关节阻尼力矩机器人测试系统也填补了国内空白,达到了国际领先水平。2002年6月,由哈工大“长江学者”计划特聘教授刘宏主持研制的这套“造价较低,安全性较高”的系统,顺利地通过了总装备部的验收。这一系统利用测量机器人的测量原理,将多维力力矩的传感器与测量系统融为一体,可以在不改变宇航服任何结构的状态下,模拟人类感觉,检测服装各关节的灵活性,然后利用三维图形仿真技术,将整个模型的建立过程及测量过程直观逼真地反映出来,为宇航服的设计加工提供了可靠的参数,使宇航服的灵活性检验一次完成。
 
    海上应急浮囊系统:为“神舟”号返回护航
 
    由哈工大航天学院复合材料研究所研制的海上应急浮囊系统,也是神舟号飞行试验考察的子系统之一。该系统是当返回舱应急返回到海上时,为返回舱提供稳定作用。复合材料研究所受总装备部委托,自2000年就开始了海上应急浮囊救生系统的研制,他们提出了创新的结构设计方案,采用了新型的材料和工艺,保证了浮囊系统在工艺和技术上的可行性、可靠性,而且具有易于操作、包装运输方便等特点。
 
    对接模拟测试系统:为神舟装上神眼
 
    在浩瀚的太空中寻找留轨舱,较准位置,实现飞船与留轨舱的精密对接。由哈工大航天学院承担设计的可能装备神舟飞船的“神眼”,目前已完成工程样机的研制,整套交互对接地面模拟测试系统也已完成并在北京航天城投入最后建设。这是哈工大为我国航天事业做出的又一重大贡献。
    据介绍,根据我国的载人航天计划,航天员进入太空只是第一步,未来还要实现飞船与留轨舱对接。由哈工大航天学院承担的研究项目就是要模拟整个对接过程,为未来实际装备飞船做准备。据航天学院院长姚郁介绍,整个对接过程十分复杂,他们研究的课题主要针对最后60米到3米瞄准、3米到最后碰撞实现精密对接的两个阶段,相当于给飞船装备一双明察秋毫的“神眼”。目前,“对接机构整机特性测试台”和“交会对接光学成像敏感器目标标志灯研制及杂散光抑制方法研究”已经完成并交付使用。前者主要用于对接机构装配完成后的整机性能测试和调整,是对接机构研制与生产所必需的设备,后者直接用于“神舟”飞船GNC分系统交会对接CCD光学成像敏感器工程样机,可能明年用于我国飞船实际的在轨交会对接试验。另外,哈工大还承担了神舟空间交互对接试验系统中最关键的技术——交互对接测试设备的研制,目前该设备的工程样机已经完成并送往北京航天城投入使用。
    另据了解,由哈工大承担的神舟配套任务还包括:航天服关节力学测试系统、空间生物技术实验研究等。前者将用于对航天服(包括舱内、舱外两种)部组件和系统的活动性能进行测试、分析和评价;后者将为人们认识空间诱变现象的本质提供理论基础,从而掌握其规律,以进一步有效利用空间特殊环境,生产地面上难以获得的突变体,增加新的基因资源。
 
应用卫星与卫星应用:满园春色关不住
 
    姿态控制:为卫星开路
 
    卫星在运行过程中,姿态控制至关重要。20世纪70年代末期,哈工大就承担了国内第一颗大型人造卫星“东方红”三号的“带挠性太阳帆板的三轴稳定卫星动力学与控制”论证,用了5年左右时间,对卫星挠性变形进行研究,是国内第一次系统地研究带弹性变形的卫星,在国内首次提出了航天动力学分析的软件系统,为我国进行此类卫星的总体设计和方案比较提供了实用手段,研究成果获得了航天工业部二等奖。20世纪80年代中期,哈工大承担的卫星“姿态动力学和控制系统分析”,也受到了专家的好评。另外,在“921”工程中,哈工大刘暾教授等带领课题组承担的神舟号飞船的太阳帆板分析和堵转研究两个课题,取得了突破性成果,被专家鉴定为达到国内领先、国际先进水平,为神舟号做了重要贡献。
 
    故障诊断:为卫星“保驾护航”
 
    除了神舟号的故障诊断系统,以黄文虎院士、姜兴渭教授、徐敏强教授等一批教授和研究生组成的课题组,还完成了一系列卫星、飞船以及空间站的故障诊断、动力学分析以及姿态控制等重大项目,如“SZ-1推进分系统故障诊断专家系统研究”、“空间站故障诊断技术研究”、“天地往返运输系统的健康保障系统”等多个卫星故障诊断项目,并获得国防科工委科学技术奖、航天工业总公司科技进步奖等奖项。“卫星故障智能诊断与演示系统技术研究”成果在上海航天局应用以后,不但能缩短卫星测试时间,还能尽早确立、排除故障,有效延长卫星的寿命。
 
    空间材料与环境:让卫星“健康长寿”
 
    中国航天要向纵深发展,必须经过航天器的“寿命关”。而航天器的可靠性与寿命是航天技术的综合体现,除了与航天器的设计、制造有关,还与航天器在轨服役期间所遭遇的空间环境有关。哈工大1995年成立了空间材料与环境工程实验室,一批卫星的“保健良医”为中国卫星寻求“长寿之方”做出了不懈的努力。他们在空间材料环境行为的模拟与寿命预测等方面做出了前沿性的工作,达到了世界先进水平;在应用基础研究方面初步形成我国空间材料在轨服役行为技术保障体系,为有效提高卫星等航天器关键器件的可靠性与寿命提供了技术途径及关键技术。
    哈工大在应用卫星的结构、控制、力学以及方案的研究,为有效载荷和卫星应用搭建了一个良好的平台。有了这个平台,有效载荷才能很好地发挥作用,相关的卫星应用才能更好地展开,航天技术也才能更有效地造福全人类。
 
    卫星通信:天地若比邻
 
    卫星光通信技术是卫星技术研究中的热点之一,是一个具有广阔应用前景的较新的研究领域。卫星光通信可应用于星际通信、空间与地面通信链路、深空探测、载人航天空间站通信等,近年来发展的低轨道小卫星星座更需要用光实现链路。卫星光通信技术的发展,将使卫星通信技术发生革命性的变化,产生巨大的效益并使卫星技术发挥更大的作用。由航天学院马晶教授、谭立英教授带领的课题组承担的“中继卫星间链路技术”研究,研制了国内首套综合功能完善的激光星间链路模拟实验系统,可模拟卫星间激光链路瞄准、捕获、跟踪、通信及其性能指标的测试。另外,哈工大专门从事移动通信系统、卫星应用系统研究的通信技术研究所,还研制成功超视距数据链,成果转化成装备,奠定了哈工大通信教学、科研的技术基础。通信所还被信息产业部选定为我国数字集群移动通信系统研制总体组长单位。
 
    卫星测控:巡天遥看一千河
 
    小卫星是一个综合性的系统工程,除了卫星本身包括很多先进技术之外,还包括仿真设计系统、地面测试系统和卫星测控通信地面站系统等。哈工大通信技术研究所为了配合“试验卫星一号”的发射运行而研制的“卫星地面站”项目,为哈工大在卫星跟踪、遥测数据接收分析、轨道预报、测控新体制等方面的研究和人才培养,开拓了新的领域。根据当前国际上空间技术高速发展的现状,通信所结合本学科的技术人才优势,瞄准今后10年的发展目标,建立小卫星测控和通信技术研究基地,力争在承担科研项目和人才培养方面达到国内领先、国际知名的地位。
 
    卫星生物技术:让高科技飞入寻常百姓家
 
    哈工大还利用卫星技术,开展航天生物技术的研究。哈工大生命科学系空间育种课题组多次利用返回式卫星搭载了水稻、玉米、花卉种子,进入太空进行实验。这些经过空间环境诱变技术而脱胎换骨的水稻——太空稻已经在冰城安家落户,并于2003年2月通过了黑龙江省品种委员会审定,首次在哈市种植10万亩。这种太空水稻具有抗病、耐寒性强、成熟期早、产量高(实际增产可高达15%左右)等特点,而且可以跨区种植,弥补了原品种熟期长、好倒伏、不能跨区种植等缺点。目前,空间环境工程研究室正在进行下一步“单一环境条件下”的太空育种研究,该项课题将在“十一五”期间得到国家更大力度的支持。
    在应用卫星与卫星应用领域,哈工大在复杂卫星动力学及其应用、微小卫星环境试验室、卫星总体仿真技术、卫星编队飞行关键技术研究、绳系卫星动力学分析、大挠性多体结构卫星控制、柔性空间飞行器姿态动力学与控制、航天器与空间碎片相互作用地面模拟实验研究等领域也取得了重要成果。尤其是1998年10月,哈工大卫星技术研究所的正式成立,使哈工大在应用卫星与卫星应用领域又迈上了一个新的台阶。
 
深空探测:无限风光在险峰
 
    “开发太空是人类21世纪的热点课题,我国下一步也将开展深空探测。任何一所有追求的理工科大学如果不搞宇航科学就很难跻身一流。”原哈工大校长杨士勤教授如是说。
    深空探测已经成为哈工大科研的又一重头戏。2000年11月发表的《中国的航天》白皮书中也明确指出,中国将在未来的10年中“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”。在“第五届中国国际空间技术及遥感、地理信息系统和全球定位系统展览会”上,哈工大展示了深空探测和载人航天方面的研究成果,其中的“一探三”的小行星探测方案、“远征”一号深空探测器模型、月球登陆太空车样车等引起了媒体和观众的广泛关注。
    深空探测,主要是针对月球以及比月球更远的行星,包括小行星和彗星的探测。月球探测和火星探测将是深空探测的热点。由于大行星体积规则、引力场强,所以相对容易对其进行探测,而小行星则体积不规则,而且引力场弱,对探测器的导航、控制方面的技术要求较高,所以进行小行星探测是目前深空探测领域的一个难点,如果掌握了这一技术,那么火星等大行星的探测就会相对容易解决了。因此,在深空探测的起步阶段,开展月球探测将是我们实现深空探测零突破的最佳选择。
 
    探月工程:我欲乘风归去
 
    深空探测是航天活动的重要领域,月球探测则是深空探测的首选领域。在举世瞩目的探月计划中,月球车是完成这项计划的关键设备。月球车的研制是涉及机械、电控、材料、传感器、通讯等多学科领域的高科技项目。
    2003年年初,“哈工大机器人上月球”曾被评为“2003年哈尔滨人最期待的十件大事之一”。2003年11月,在北京展出的由哈工大邓宗全教授主持研制的3台月球登陆太空车样车成了最吸引观众眼球的展品。这3台月球登陆太空车的研制始于1999年,着眼于国家的“探月”工程,得到了国家自然科学基金的资助。目前哈工大研发的月球车是科研人员在国际先进经验基础上做了进一步改进提高以及在一些领域自主研发的基础上研制出来的,它主要有六轮、八轮和新型两轮并列式的新结构月球车几种,其结构各异,为下一步的登月提供了技术支持。
 
    行星探测:欲穷千里目
 
    由崔平远教授牵头,于2000年5月成立的哈工大深空探测基础研究中心,先后承担了民用航天预研项目“远程空间非合作性飞行体的会合与附着问题研究”(获得国防科学技术二等奖)、“远程空间探测会合与附着技术及仿真演示系统”和“863”重点项目“深空探测自主技术与仿真演示系统”。该中心研制的“远征”一号深空探测器,构型、结构及布局都是借鉴现代小型航天器平台概念,采用分舱段与模块化思想设计的,提出的“爱华”小行星探测方案,则是中国第一个“一探三”深空任务构想,即发射“远征”一号探测器飞越凯瑞特和德尔塞默两颗小行星,最终在“爱华”小行星表面软着陆。同时,该中心研究开发的深空探测系统设计、分析与仿真软件和深空探测系统仿真与演示平台,都取得了突破性的成果。这些研究为深空探测活动提供了强有力的技术支持。2004年6月15日,中国宇航学会深空探测技术专业委员会在京成立,栾恩杰校友任名誉主任委员,马兴瑞校友任主任委员,崔平远教授任副主任委员兼执行委员,哈工大成为主任委员单位(挂靠单位),使哈工大向着深空探测领域又迈进了一步。
 
    机器人灵巧手:欲持彩练当空舞
 
    2004年6月15日至18日,由哈工大机器人研究所HIT/DLR机器人联合研究室研制的HIT/DLR机器人灵巧手,在德国慕尼黑举办的首届国际机器人及自动化展览会上受到极大的关注,并获得圆满成功。HIT/DLR机器人联合研究室由哈工大与德国宇航中心(DLR)于2001年合作建立,由哈工大“长江学者”特聘教授刘宏主持,并在2003年初就研制成功了国内第一个类似人手的机器人灵巧手。此前,世界上只有美国宣布已研制成功这种高技术装置。HIT/DLR 机器人灵巧手是双方基于DLR Hand II手共同研制开发的新一代多传感器、高度集成的机器人灵巧手,有4个相同结构的手指,13个自由度,600多个机械零件,表面粘贴的电子元器件1 600多个,手的尺寸略大于人手,但整体质量只有1.6千克,小于国内外的同类机器人灵巧手。手指结构与人手结构相同,每个手指有4个关节,由3个电机驱动,每个手指能提起1千克的重物。在人的遥控下,机器人灵巧手不仅能拿着诸如扳手、螺丝刀之类的多种工具准确无误地拧螺丝、更换元器件的精细活儿,还能完好无损地抓起一个鸡蛋或在钢琴上奏出动听的音乐,并能够实现基于数据手套的远程遥控作业。刘宏教授说:“它可以安装在太空智能机器人的胳臂上,代替宇航员到舱外的太空环境中进行一些长时间的复杂作业,而无须靠宇航员冒着生命危险去从事。”因此该机器人灵巧手是我国正在发展中的智能太空机器人的关键技术部件之一,将在未来的深空探测中将发挥重要的作用。
    另外,1999年在北京召开的“中国空间实验室(站)发展研讨会”上,哈工大提出的“关于中国10吨空间站”总体设计方案也受到了业内人士的关注。同时复合材料研究所研制的月球着陆气囊,等离子发动机研究所研制的小推力等离子发动机等相关研究和项目,也为深空探测做出了一份贡献。
    航天技术领域是典型的高新技术的结晶。哈工大隶属“航天”18年,划归国防科工委之后,仍然紧密地与中国航天走在一起。哈工大发挥多学科交叉优势,组织联合攻关,以发展关键技术为推动,以承担航天重大任务为目标,承接了多项大型尖端工程项目,已形成了鲜明的航天特色。
    目前,在航天项目工作中,哈工大所开展的研究覆盖面广、偏重基础、注重创新,是哈工大科研工作切入“航天”的生命线和关键点。据科技处不完全统计,哈工大在仿真、新材料、计算机及共性软件、先进制造、有效载荷等16个跨行业领域和具有明显航天特色的卫星技术、制导与控制、发动机、航天工艺等8个行业领域的立项和经费在全国高校中首屈一指。仅“八五”以来,哈工大获得国家级科技进步奖、国防科工委科技进步奖、航天科技进步奖、国家教育部科技进步奖及省科技进步奖(一、二等奖)的航天相关项目即达400多项,“八五”期间至2002年10年间与航天相关的科研经费近12亿元。哈工大已经发展成为航天领域内基础预研基地、试验设备研究基地(非标准设备研究基地)、材料工艺研究基地、先进生产制造加工基地、测试技术研究基地。在未来的发展中,哈工大还将在空间光学、微小卫星、空间新型动力技术、深空探测等领域加快发展步伐。
    神舟六号发射成功之后,神舟七号即将问鼎苍穹,而后“绕月探测”工程、建立永久性空间站接踵而来……对太空的探索为我们提供了一个广阔的科研空间。哈工大能否再创造一次奇迹,一次辉煌,主要依赖于今天的规划和努力。有一天,当我们把“嫦娥奔月”的美丽神话变成现实,当我们建立了空间站、实现了空间对接……在梦想与现实对撞、挑战与机遇并存、辉煌与压力同在的时代,让航天梦想支撑一代代哈工大人,继续塑造一代又一代风流人物……
 
编辑:闫明星   来源:哈工大报