讓運載火箭飛得更遠更穩更準（科技視點·走近優秀創新團隊）
本報記者 劉詩瑤
運載火箭在整個航天技術中的地位非常重要，火箭的運載能力有多大，航天的舞臺就有多大。錨定新的中國“高度”，研製性能更安全、“頭腦”更聰明、成本更低廉的運載火箭，是航天人不懈的追求。
中國航天科技集團一院的餘夢倫智能火箭創新實驗室(以下簡稱“實驗室”)，正是這方面的探索者和實踐者。這支團隊深耕前沿技術，努力把火箭智能化發展和可重複使用能力的基礎性技術做細、做精、做強。
唯有依靠科技創新，才能確保萬無一失
如果用一句話概括，實驗室的工作就是在研製智能火箭的科學探索中，努力實現“從0到1再到N”的創新突破。“從0到1”，代表着智能火箭關鍵核心技術實現密集突破；“從1到N”，意味着讓科技創新爲運載火箭賦能新力量，誕生無限可能。
近年來，我國航天事業取得載人航天、探月探火、衛星導航等多項具有里程碑意義的重大成就。
接下來，運載火箭的發展方向是什麼？作爲運載火箭研製的“國家隊”，中國航天科技集團一院始終在思考這個問題。
結合國際趨勢和國內需求，2021年，一院總體設計部正式成立實驗室，確立了智能飛行、重複使用這兩大研究領域，明確六類重點方向，實施智能火箭工程，爲航天強國建設注入新動力。
在最近一次載人航天任務中，長征二號F遙十八運載火箭的可靠性評估值，已從0.9896提升至0.9903，安全性評估值達0.99996。
“爲了再提升那零點零零幾的火箭可靠性，靠一般技術冗餘和管理優化手段，難度已越來越大。唯有依靠科技創新，才能實現可靠性的提升。”實驗室副主任馬英表示。
馬英介紹，根據國外一些經驗，火箭在發射過程中儘管遭遇故障，卻仍然可以通過自主關閉故障發動機、調整任務剖面等措施，保障後續任務的完成。參數正常，任務會成功；參數出現正常波動和偏差，也不會有太大問題。但如果出現一些意外和重大幹擾，參數偏差過大，就可能導致火箭發射任務失敗。
實驗室通過關鍵技術攻關，幫助火箭具備故障診斷與主動處置能力。一旦火箭在飛行過程中出現不可控的故障，就能夠立刻自動辨別出來，並根據辨識的結果主動更改策略，依據實際情況自身重新進行任務規劃和系統重構，保證任務成功。
徐喆垚是一院總體設計部的一名設計師，長期參與研製各類重點型號火箭。去年他加入了實驗室，投入到讓火箭更智能這件事上。他總是“泡”在實驗室裡，守着心愛的火箭“大玩具”。
“團隊研製的這套火箭智能系統叫‘扁鵲’，表達了我們對火箭能夠自主診斷故障並修復的美好寄託。”徐喆垚說，扁鵲系統已經完成了全部調試，正在進行地面試驗，將擇機在後續發射任務中實現搭載應用。
重複使用是智能火箭的另一熱門技術。在馬英看來，運載火箭本質上仍是把人或者物品運輸至太空的交通工具，降本增效是大勢所趨，必須及早佈局、抓緊攻關。
實驗室成立當年的6月3日，在長三乙火箭飛行任務中，首次完成了我國基於300平方米可控翼傘的助推器落區控制飛行搭載驗證。助推器與芯級分離後，實現了高動態下的衛星導航連續定位，在預定高度執行了各項關鍵動作，最終在翼傘的作用下，按預定的歸航策略向目標機動點飛行，試驗獲得圓滿成功。這爲未來實現子級可控回收、垂直返回等新技術奠定了重要的技術基礎。
基於在飛行動力學領域深厚的專業積累，實驗室自主研製了“天際”軟件系統。這套智慧火箭總體設計與仿真工具體系已推廣應用到所有運載火箭型號研製中，初步實現了火箭飛行任務設計與仿真的標準化、數字化、智能化，極大提升了型號研製效率。
實驗室的每個成員都“肩挑兩頭”，既是實驗室的一分子，同時也繼續承擔原崗位的型號研製工作。這是因爲，和其他科研部門不同，實驗室的定位就是服務航天工程、解決實際問題。用實驗室成員的話來說：“從來沒感覺在實驗室乾的是和原崗位不相干的事情。”無論是智能飛行還是重複使用，實驗室的前沿研究成果很多可以直接應用於型號任務；反過來，在研火箭技術也爲實驗室的創新探索提供充足“養料”，兩者相輔相成、互相促進。
內部跨越專業界限，發揮多學科交叉的創新優勢
實驗室的創新爲何又快又好？“這主要得益於實驗室多學科交叉的創新優勢。”受訪科研人員不約而同地告訴記者。
原先研製運載火箭的過程中，如果某專業遇到了研究瓶頸，需要另外一個專業輔助，一般需要部門層面幫助協調。一來一往，無疑增加了溝通成本。但如果單純以課題組的形式推進研發，往往難以持續深入攻關。
既能打破專業界限，又能以長期的模式固定下來，實驗室的長處由此凸顯。
“我們將原本屬於不同領域的人才聚集起來，爲了一個科學目標共同努力。”馬英說，很多青年設計師反映，他們對智能火箭的前沿發展方向很感興趣，但苦於沒有合適的平臺和機會。因此，實驗室剛一成立，就得到衆多科研人員的積極響應。
經過優中選優，實驗室集合了來自不同科室(班組)的總體設計彈道、制導、姿態控制、電氣、飛行性能仿真等多個專業的骨幹力量，充分發揮多學科交叉的創新優勢。
作爲實驗室的一名彈道設計師，張志國表示，運載火箭的研製工作艱深複雜，涉及多個學科領域，不可能靠一個人做出來。
“日常工作中，我經常遇到科研難題，怎麼也想不出來，但通過和實驗室其他專業背景的成員討論，三言兩語都可能讓我得到啓發。”張志國深有感觸。
內部跨越專業界限，實驗室還與外部科研單位積極合作。
專家表示，航天技術攻堅克難，既要發揮“國家隊”的傳統優勢，也要充分吸納一些高校科研院所甚至企業的研發成果。經過前期深入調研，馬英坦陳，他們發現很多外部科研單位在智能技術領域的積累非常深厚，技術視角非常前沿。“但可能一些人並不知道這些技術能用在火箭上，我們也意識到實驗室很多項目都可以將這些技術吸納進來。”通過發佈研究課題、設立創新基金等多種多樣的開放形式，實驗室與國內衆多高校和科研院所的優秀科研團隊開展聯合攻關。扁鵲系統研製過程中的很多精密算法，就是實驗室與外部科研單位通力合作的成果。
建立科學的考覈激勵制度，釋放實驗室人員活力
一個人做“兩份工”，既要保證完成原崗位的任務，也要投入實驗室的項目研發，大家願意嗎？
答案是肯定的。實驗室建立的考覈激勵制度，充分激發科研人員的創新積極性和主動性。
“我們的考覈激勵制度，輕數量重質量。”馬英介紹，實驗室每個月都要例行考覈，但考覈重點看兩個方面：一是所做研究是否提升了專業認識，“讓大家有恍然大悟之感”；二是所做研究是否解決了通用性工具建設問題。
馬英說，在實驗室裡，一個人研究報告寫得再多也沒有用，數量絕不是關鍵。“如果這個月沒有人做得好，那就不考覈了。再比如，參加考覈的有20餘人，有時候可能只獎勵2至3人，寧缺毋濫。獎勵不是‘撒胡椒麪’，‘蛋糕’就這麼大，獲得獎勵的人越少，個人所得越多。”
值得一提的是，實驗室和原部門制度充分打通，一個人的研究成果倘若足夠優秀，就能“兩頭開花”，在所在工程組給予常規獎勵的基礎上，實驗室依然會進一步給予考覈激勵。
科學的獎勵制度，讓實驗室的成員們幹勁十足，許多人主動作爲。據實驗室有關負責人回憶，好幾次會議，他剛把計劃要做的事情說出來，就有實驗室成員表示：“早做出來了，要不要去看一下？”
大家之所以“甩開膀子幹”，還緣於實驗室寬鬆的創新氛圍。張志國說，在實驗室裡做科研，大家並不怕出錯。發現一條路行不通，本身也是一種成功——這已經成爲實驗室的共識。當科研人員的心理負擔沒這麼重的時候，就敢於打開思路，讓創造力和想象力自由發揮。
截至目前，實驗室共有20多人。馬英表示，實驗室不是封閉的，會根據每階段研究重點的不同，吸納更加匹配的專業人才加入。接下來，實驗室將繼續提升在役和新研運載火箭的故障適應能力，圍繞更多智能火箭前沿技術持續攻關，讓運載火箭飛得更遠更穩更準。
《 人民日報 》( 2024年06月17日 19 版)