火箭呼啸而起，穿过云层，划过天际，逐渐化为一个小小的亮点。 梦天实验舱就此踏上征途。大约13小时后，它将与天和核心舱对接。中国空间站三个舱段将历史性地＂合体＂。不久后，通过对梦天实施水平转位，三舱将形成平衡对称的T字构型。 兴奋、激动、不舍、紧张……对于抓总研制梦天的上海航天人来说，这是一个交卷的时刻。这张答卷，他们已埋头做了12年。 人们都知道，这张答卷对于中国空间站有多重要，对于上海航天技术研究院有多重要。 很多人并不知道，这张答卷不是＂考官＂发的，而是他们全力争取来的。很大程度上，还是＂自己出给自己的＂。 那个冬天，梦开始了 2011年冬季，上海雪花纷飞的一天。 位于闵行的上海航天技术研究院，一群最优秀的航天人被抽调在一起，围绕＂中国空间站应该是什么样＂，进行顶层方案的封闭论证。 那一年，神舟八号和天宫一号实现首次无人在轨交会对接，空间站在轨建造具备了坚实的基础。梦天实验舱责任总指挥甘克力说：＂着眼于未来的太空实验室，国家将空间站定位在‘着力建设具有中国特色的载人空间站工程体系，体现时代特征，实现整体跨越 ’，这就是当时论证的顶层指导。＂ 讲述、争论、完善……一群最理性的专家展开最浪漫的想象和最无情的PK。＂会三维建模的用三维建构型，会二维绘图的用二维画构型，来不及画图的在纸上勾勒构型，还有的一个纸卷就是一个舱段，一支铅笔就是一副太阳翼，我们在会议室、在食堂，甚至在散步途中，不停地畅想着未来中国空间站的样子。＂说起过往，梦天实验舱总体主任师吴军仍然抑制不住兴奋。 慢慢的，＂积木组合+有限桁架＂+＂太阳翼二维对日定向＂ 脱颖成为大家的共识。所呈现的＂大风车＂的构型与最终的＂T＂字构型非常接近，太阳翼发电效率提升近100%，各舱段平展布局也极大提升了对应用载荷的支持能力。 ＂大风车＂模样的中国空间站稳稳地飞行在太空，宛如给中国梦插上了翅膀，极好地诠释了＂中国特色＂和＂时代特征＂……这一构型方案一经汇报，便赢得了业内各级专家领导、各大系统的一致好评，认为就是中国空间站该有的模样。 梦天号实验舱转位效果图 2012年5月23日，国家在空间站系统相关分工定点的批复中明确，上海航天承担实验舱II的总体研制任务。从局部到总体，这是一个历史性的突破！ 涅槃而生，梦天得名 那时的实验舱II，名字叫做＂巡天＂，主要任务是装载多功能光学系统。 当时，整个飞行器大约一半的空间都围绕着如何承载这套巨大的光学系统而开展设计。由于光学系统有很高的对天对地观测视场要求，实验舱II有一半的结构都只能设计成开口结构。 实验舱II原计划配置巡天光学望远镜 2014年，历经两年的研制，实验舱II终于攻克了结构力学设计的＂传力路径差＂＂整舱刚度难以提高＂等一系列难题，就在方案设计工作接近尾声时，一个重大颠覆性的方案悄然而至。 经过反复的工程论证，为了获取更好的观测效果，原本搭载在实验舱II肚子里的光学系统，设计方案发生了重大变化，光学载荷需采用独立飞行器方案，与空间站共轨飞行。 实验舱II的主任务、方案设计都需要调整。 巡天将与空间站共轨飞行 ＂建站为应用，方案需要改变，我们没有二话，但我们最担心的是进度问题，空间站建造不能在我们的手中延误。＂梦天实验舱计划经理刘慧颖说，按照常规，论证一个新飞行器至少需要六个月的时间，但当时只给了两个月时间。 梦天号实验舱 上海航天顶住压力，将拓展应用能力为主攻方向，经过多次头脑风暴，创新性地增加了货物气闸舱，巧妙地采用嵌套式结构构型，＂三舱＂变＂四舱＂，展开式暴露平台、自动舱门，载荷转移机构，一系列新机构呼之而出。通过实现载荷的自动进出，可极大减少航天员的出舱次数。 至关重要的载荷转移机构采用何种方案？设计部门组织了 ＂华山论剑＂，多个小组现场PK。研制人员淘宝买货，搭建了原理样机，最终在七个方案中敲定了一个最优方案。 2014年10月9日，实验舱II顺利完成了方案转初样评审。2015年4月1日，经过前期工程总体组织的征名活动，实验舱II有了一个浪漫的名字——＂梦天＂。 严慎细实，匠心筑梦 ＂规模庞大、系统复杂＂是大家对梦天的一致评价。在方案阶段，团队对于这样一个17.88米长，4.2米直径、重达23吨的飞行器 的设计难度已有所认识，但是进入详细设计后，还是被这样一个巨系统的复杂程度震惊了。 ＂959台单机设备、3470个产品接插件、1832个备附件、368个穿舱插件、780个非密封转接件、850个继电器、1267个热敏电阻和440个加热回路…… ＂这些数字刻在了总体副主任设计师孟瑶心里。 团队从开始就意识到，数字化手段是提高工作效率的最好的工具，率先编制了上海航天首个型号级的数字化大纲。副总师郭文龙介绍：＂900多台套设备的智能化布局与总装，生成供配电大图和信息大图，1000多根电缆的接点由10万多个接口数据接点自动生成，电缆路径和长度的自动生成，飞行程序的自动编排，AIT技术状态在线控制等，这些都实现了数字化设计，用应用软件进行实施，极大提高了研制效率和质量。＂ ＂梦天的工作舱是上海航天首次承担密封舱总装任务，不仅是复杂程度的升级，对舱内洁净度、环境微生物指标都有着很高的要求，工作舱内仅是安装孔位就有1万多个。＂副总师柏合民介绍，工作舱内共需安装13个应用机柜，单个机柜重量在400～500千克，仅是全部安装到位就需要足足5天。 梦天进入发射场后，一台实验机柜出现遥测信号异常，经诊断，需要替换一束电缆。按正常工作流程，需要把梦天舱重新分解成单个舱段，将机柜从工作舱内拆下吊至舱外，再开展电缆更换工作。但这样一来，发射计划至少推迟二十天。 型号总指挥甘克力和型号总设计师罗斌带领研制团队反复研究，最终决定不重新分解舱段，采用舱内起吊方式将机柜吊离安装位置并翻转一定角度，以便完成机柜顶板的拆装和电缆的更换。 进舱操作的五位总装操作人员，在密封舱内连续工作长达10个小时，不吃、不喝、不上厕所，与舱外配合人员一起圆满地完成操作，确保了梦天如期出征。 而为了保障梦天飞行任务万无一失，针对飞行任务剖面、平台系统功能等方面，飞控团队详细制定了1300余项故障处理预案和34份应急飞行程序。几十万字的故障预案是航天人对任务的最好承诺，所有故障预案都无用武之地是对航天人工作的最好回馈。 迎难而上，执着追梦 梦天实验舱的总装和测试在上海进行，整舱力学、热试验均在天津滨海的飞行器AIT中心进行，发射任务在海南文昌进行。 2020年大年三十上午，设计师们将梦天产品停放在天津厂房，下午赶回上海与家人共度春节。没想到，新冠肺炎疫情席卷而来。复工之时，队伍兵分三路，一路要在文昌开展核心舱发射场合练，一路大部队要去天津开展梦天实验舱结构热控舱的力学和热试验，一路人马留在上海利用梦天电性平台进行电测工作。 天津的大型航天器总装测试中心 ＂从上海到天津，1089公里的路途，一辆专车承载着我们40多位队员‘疫’然前往天津，只在1个空无一人的服务区做了一次最短暂的停留。＂805所型号副总师樊蓉说起过往，记忆犹新。试验队在天津这一守，就守了近一年，到2021年的元宵节才回到上海。 空间环境模拟器内部视角 2022年1月下旬，型号两总带领研制队伍再次进驻天津，为了确保正样试验计划，队伍在天津过春节，只短暂休息了半天便投入繁重工作。面对应用载荷交付后150天内整舱要完成力热环境试验和测试、大系统联试、出厂前回归测试的严峻形势，以及需开展121次大型操作，包括5次四舱对接分解、10次整舱吊装、24次舱段吊装翻转、30次舱段及整舱转运、52次大型设备拆装的巨大工作量，186张日计划单做到＂日清日结＂。 7月30日，梦天搭乘轮船从天津港启程，型号责任总指挥甘克力毅然决定亲自护送梦天实验舱奔赴＂赶考路＂。而队员们只有短暂的两天回到上海，将行李箱中的冬装换成夏装，还来不及多陪陪父母，多抱抱孩子，又奔赴文昌执行发射场任务。 入驻文昌后，试验队全程闭环。326人平均年龄38岁，党员占比59%。其中133人三个月全程坚守在海南。 以人为本，携手梦天 中国空间站设计在轨飞行10年，具备延寿到15年的能力。 做好太空中舱外维修和保养是确保空间站长期服役的基本要求。在梦天研制和总装过程中，就需要通过试验验证来确保每一次操作的＂万无一失＂。 在空间飞行器总装厂房，＂90后＂总装工顾宋庆穿戴着特制的手套、头盔、系好安全绳，模拟＂太空飞人＂，开展一次又一次舱外模拟修复操作。 随着舱体验证平台被推入操作区域后，安全绳被升起，顾宋庆的身体缓慢离开地面。为了更形象地模拟太空中的操作方式，他还需要将身体处于水平状态，在一切准备就绪后， ＂太空＂舱外设备维护便开始了。 原本＂驾轻就熟＂的装配过程，由于佩戴特制手套、头盔等缘故，顾宋庆的手部关节运动范围有较大的限制，就连平时正常的抓握和旋转都变得异常困难，操作动作显得格外笨重。同时，由于头盔对视线的遮挡，他必须反复调整自身姿态，选取最合适的角度对周边环境进行观察，根据设计操作要求，每安装一个螺钉，他就要在相应的位置停留数分钟，并通过相机记录下每个操作的位置和流程，为后续航天员操作编写维修手册打下基础。 ＂被吊起后，整个视角都发生了变化，原本站立就能看到的地方被设备挡住了。＂顾宋庆回忆道，＂而且，一次操作下来，虽然时间不长，但是身体却感到了疲惫，回头想想航天员也没那么好当。＂ 虽然仅短短几分钟的操作，顾宋庆却在地面上练了上百次，为的是寻找到最合适的操作位置和最快的操作流程，让航天员以最快、最精准的操作完成每一项工作，从而减少潜在的风险。 对舱外操作工效学进行评价，除了悬吊试验，还有水下试验，来验证整舱舱外设计的合理性，比如舱外辅助装置的设置是否能满足航天员舱外自主转移及舱外操作的使用要求、舱外作业点的设置是否能满足航天员操作时的可视可达及可操作性要求。 梦天实验舱水下训练舱 为了让航天员在轨能顺利完成操作，团队从每一个操作细节去抠设计，操作的体位、用哪只手操作，操作动作是拉还是推，每个安全带安装位置，使用什么工具，都要进行详细设计。在做航天员水下评价期间，805所梦天实验舱乘员分总体副主任设计师韩艳在北京一住就是两个月，每天在水槽和潜水员打交道，时间长了，大家都说可以免学习去考潜水员理论考试了。 也就是在一轮又一轮的试验中，不断完善工效设计，达到天地合一的状态，为航天员安全便捷的操作提供了最大保障。 4年方案论证、6年初样研制、2年正样研制，梦天走过了整整12年的攻坚之路。 60后的老总，70后的中坚力量，80后和90后的年轻力量，三代上海航天人埋头答卷，完美地体现了当年论证时＂技术领先＂＂中国特色＂＂时代特征＂这三大顶层要求。 回首来时路，一路荆棘，一路繁花 放眼太空中，几多挑战，几多期许 期待对接成功、转位成功、出舱成功…… 天宫入梦 梦圆天宫