解永春(前排右二)和团队成员在交会对接任务飞控过程中。 受访者供图
/ 人物小传 /
解永春,中国航天科技集团学术技术带头人,空间交会对接领域专家,研究成果广泛应用于我国载人航天、探月工程等重大航天任务,圆满完成了我国迄今为止数十次空间交会对接任务
□ 中国妇女报全媒体记者 高舒帆
交会对接技术,被称为“万里穿针”,是发展载人航天、深空探测任务必须突破的关键技术。中国航天科技集团研究员解永春正是这一核心技术领域的领头人。
2025年,中国航天星光熠熠:4月,神舟二十号载人飞船与空间站组合体完成6.5小时交会对接;7月,天舟九号货运飞船与空间站完成3小时交会对接,两次“万里穿针”精准稳定;8月,解永春在第23届国际航空航天控制会议的讲台上,向世界作《航天器智能自主控制关键技术研究与应用展望》报告,以空间交会对接技术为代表展现中国三十余年在智能自主控制领域的积累与飞跃。
初心如磐:从梦想到种子发芽
我国空间交会对接技术概念性探索和原理性实验研究始于20世纪80年代末,但当时进展并不顺利。据航天科技集团科技顾问吴宏鑫院士回忆,“当时实验室只有一台手摇计算器,那时没有计算机仿真,我们就用手摇计算器算轨迹,一张纸正反面写满都舍不得丢”。
1999年,30岁出头的解永春接过了空间交会对接技术研究的接力棒。
当时,国际航天强国对核心技术实施严密封锁。在一次国际交流会上,中方技术人员因缺乏交会对接工程经验而被外方专家认为提出的问题“幼稚”。面对技术壁垒与冷嘲热讽,解永春暗下决心:“别人能做到的,我们不仅要做到,还要做得更出色!”
2002年,国家载人航天二期工程立项前夕,以解永春为技术负责人的交会对接工程组在五院502所成立。面对理论与工程应用衔接的巨大挑战,这支平均年龄不到30岁的团队开启了不分昼夜的攻关模式。为了攻克光学敏感器精度难题,他们曾连续三个月驻守实验室,累计推导公式超万条,绘制的图纸堆满整间办公室。
破壁攻坚:从“0”到“1”的技术突破
2011年11月3日凌晨,神舟八号与天宫一号在太空成功“牵手”,完成了属于中国的第一场太空“万里穿针”,实现了我国空间交会对接技术从“0”到“1”的突破,这也标志着我国成为世界上第三个独立掌握交会对接技术的国家。
但外界所不知道的是,就在这次交会对接之前,团队遭遇了惊心动魄的一幕:在任务实施前3天,地面仿真实验中飞船姿态控制突发振荡,这可是事关成败的问题。关键时刻,解永春在老师吴宏鑫院士的鼓励下,将博士论文中的“黄金分割系数”理论应用到控制参数设计中。她带领团队72小时不眠不休,最终彻底解决了问题。当交会对接成功的消息传来,控制大厅里掌声雷动。
解永春常对团队说:“航天工程容不得丝毫差错,我们多一分严谨,飞船就多一分安全。”为突破相对位置测量技术,解永春及团队研发的光学敏感器经历了300余次试验;为验证控制算法,仅神舟八号任务就开展了上万次打靶仿真。
2012—2013年,俄罗斯连续实施6小时快速交会对接。面对国外技术的迅猛发展和我国的空间站建设需要,解永春在一次团队会议上提出:“我们不能满足于‘跟跑’,必须实现‘并跑’甚至‘领跑’!”
2013年神舟十号任务后,她带领团队超前布局全自主快速交会对接技术,并开始系统攻关。一次关键攻关中,团队成员连续48小时迭代优化算法,最终使远距离导引效率提升300%,为后续快速交会对接扫清了障碍。
2017年,天舟一号货运飞船完成了6.5小时全自主快速交会对接试验。
迭代跃升:铸就“中国速度”的技术密码
发展空间交会对接技术,没有几项“压箱底”的技术肯定是不成的。
为实现远距离自主快速交会对接,团队创造性提出兼具高适应性与强容错能力的技术方案;面对未来高频的交会对接任务需求,团队全力投入“初始全相位”技术突破上,并最终实现了真正意义上的全天候发射;着眼于空间站多对接口的运营需求,团队从系统工程的宏观视角出发,提出“近程中瞄点”为代表的锚点设定和时空折叠技术。
“锚点就像太空中的导航坐标”,解永春解释道,“通过预设关键位置参数,可将复杂任务分解为可控阶段。再通过‘时空折叠’方法,实现飞行阶段灵活规划,这就像给航天器装了‘智能导航’。”
这项技术不仅支撑了后来的2小时超快速交会对接,更支撑了空间站多对接口运营需求。
2021年,我国空间站在轨建造开始,空间交会对接从天舟二号的6.5小时一步步进化到了货运飞船的3小时常态化模式。2022年,天舟五号任务更创造了2小时交会对接世界纪录。至今,我国已成功完成了37次在轨交会对接任务,其中包括地球轨道之外的嫦娥五号和六号任务中两次月球轨道交会对接。
薪火相传:从筚路蓝缕到星辰大海
从44小时到2小时,从“地面支持”到“全自主”,从“单任务”到“多模式”,三代人30年,中国空间交会对接技术用30年构建起完整的制导、导航与控制(GNC)技术体系。正如一位团队元老所说:“老一辈打下了基础,中年人扛起了重担,年轻人接上了接力棒,这就是中国航天的底气所在。”
在代代传承中,航天精神丝毫不曾减弱。
在天舟五号任务筹备期间,团队开启“超长待机”模式,成员平均每日工作16小时,对核心设计进行127轮迭代优化。解永春的一名学生曾连续48小时调试轨道参数,累得在电脑前睡着,梦中仍念叨着“锚点坐标”。
为系统发展智能自主控制技术,在杨嘉墀院士倡导下,自1994年起,502所先后11次提出申请,终于在2004年促成了空间智能控制技术国家重点实验室的成立。如今,这里已成为中国空间智能自主控制技术的“创新工厂”。实验室的技术成果支撑了我国载人航天、探月探火、北斗导航等系列国家重大工程。吴宏鑫院士“敢啃硬骨头,能坐冷板凳”的精神也在这里延续。
从杨嘉墀的远见卓识,到吴宏鑫的矢志开拓,从解永春团队的砥砺前行,再到年轻一代的青春接力,中国航天人正以创新为笔,以传承为墨,以智慧和奉献在太空探索的版图上勾勒着中国高度。