“哈工大与中国航天”大型图片展
在中国的北方冰城哈尔滨,有一所走过86年风雨的名校——哈尔滨工业大学。从建校那天起,她的命运就与祖国的建设和发展息息相关。从东北铁路人才培养的基地,到国家建设工程师的摇篮,她为祖国的发展输送了一批又一批高级人才。昔日,她是祖国各地学子梦中的科学殿堂,走进哈工大,是他们“一生的理想和梦想”;今天,她既是航天骄子成长的家园,又是祖国各类栋梁之材的熔炉。她像展翅的鲲鹏,携着新世纪的东风,扶摇直上九重天……
从1958年******的“大厂大校要关心国家命运……”,到1999年***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2004年4月“试验卫星一号”梦圆西昌,到2005年10月“神舟”六号一飞冲天……哈工大人与祖国同骄傲,与航天共自豪……
回首走过的风雨历程,几多艰辛几多辉煌……
展望未来的航天之路,几多梦想几多机遇……
——从工程师的摇篮到航天人才的基地
1958年9月15日,******率***、***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。
“多学科、多专业、大航天、大协作!”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,并开创了第一个“黄金时代”。
这期间哈工大在“陀螺漂移测试台”、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,都取得了重要成果。尤其是哈工大已故中科院院士马祖光教授,在激光光谱学和激光制导等领域做出了突出的贡献。
1981年,哈工大划归七机部(1982年正式改为航天工业部)领导,从此写下立足航天、服务航天的18年辉煌篇章。经过“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,并开创了第二个“黄金时代”。
期间,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,攻克了十几项现代关键技术,填补了多项国内空白;作为重大标志性项目为学校赢得了荣誉,更增强了哈工大服务国防、服务航天的特色。
——从中国高校第一个航天学院到哈工大航天特色的形成
1987年6月,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——哈工大航天学院诞生,成为航天基础及应用基础技术研究的重要基地。
航天学院建立,在航天界、教育界、科技界都产生了很大的影响,标志着哈工大为航天事业发展培养接班人、为航天服务的战略举措,开创了哈工大服务航天的新局面。
为了想国家之所想,急航天之所急,从1988年1月开始,航天学院与航天一院、二院、三院、五院和上海航天局等单位分别展开联合办学,共同创建了飞行器设计、空间环境工程与卫星工程等航天高技术专业,为航天事业的人才培养和人才输送做出了重要贡献。
航天学院还积极拓展国际交流和国际合作,成为国际宇航大学在亚洲惟一常设分校的依托单位,参与承办了联合国教科文组织的亚太空间技术培训班,加强了俄、乌、美、欧、澳等著名研究机构和高校的合作与交流,聘请了几十位专家来校讲学与学术交流。
——从“东方红一号”到“探月工程”
从1962年哈工大完成“民转军”的战略转折,到1999年11月14日国防科工委、黑龙江省委省政府与哈工大签署“三方重点共建”协议;从20世纪70年代末期,哈工大承担国内第一颗大型人造卫星“东方红”三号的研究论证,到如今积极投身“探月工程”的研究……一代代哈工大人在应用卫星与卫星应用、载人航天、深空探测等领域留下了不断跋涉、一路探索的足迹——
深空探测是人类21世纪的热点课题,而月球探测和火星探测将是深空探测的热点。2003年11月,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,哈工大展示的深空探测方面的研究成果,引起了媒体和观众的广泛关注。
哈工大邓宗全教授带领科研人员,借鉴美俄先进经验并做了进一步改进提高,自主研制成功六轮、八轮、新型两轮并列式的新结构月球车等种多种型号月球登陆太空车样车,其结构各异,为下一步的登月提供了技术支持。
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“863”重点项目“深空探测自主技术与仿真演示系统”等。该中心研制成功了“远征一号”深空探测器,提出了中国第一个“一探三”深空任务构想——“爱华”小行星探测方案,并在深空探测系统设计、分析与仿真软件和深空探测系统仿真与演示平台等方面都取得了突破性的成果,为深空探测活动提供了强有力的技术支持。
2005年,中心承担的“深空探测系统设计、仿真与三维综合演示系统”环境建设初步完成,并完成了交会与着陆小行星全过程飞行的三维可视化演示,目前正在进行我国月球探测二、三期工程首批预研课题——“月球软着陆综合仿真与演示验证系统”的研究开发工作。
由哈工大“长江学者”计划特聘教授刘宏主持的“哈工大-德国宇航中心”机器人联合研究室,于2003年初研制成功了国内第一个类似人手的机器人灵巧手,于2004年研制成功了新一代多传感器、高度集成的机器人灵巧手。
新一代机器人灵巧手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,减小宇航员的生命危险。它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
——从航天馆的建立到航天魂的铸造
为了让孩子、让青年一代铭记那些艰辛而光辉的航天岁月,航天学院金永德教授牵头,从1986年开始筹建哈工大航天馆。他身体力行,不辞劳苦地奔赴全国各地收集航天器实物与模型,在各大中小学诲人不倦地讲述着中国的航天历程,传递着一种精神和理念。
在哈工大航天馆,你可以看到“长征”系列运载火箭、“资源”号卫星、“神舟”号飞船等模型,还有部分航天器的实物……50多件展品,每一个部件,都系着一个故事,一段历史。目前,哈工大航天馆如今已成为全国高校中规模最大、品种最齐全的航天馆。
航天事业代代相传,航天精神也代代相传。从1993年4月开始,哈工大传承了十几年的“航天魂”品牌系列活动,则展示了新一代航天人的梦想和豪情。
“试验卫星一号”发射成功之后,哈工大再一次成为航天领域令人瞩目的焦点,国防科工委、中国航天科技集团、中国航天科工集团等频频来访,带来了春天的消息——
神舟七号即将问鼎苍穹,探月工程拉开了序幕……对太空的探索为我们提供了一个广阔的科研空间。当我们把“嫦娥奔月”的美丽童话变成现实,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……
历尽天华成此景,人间万事出艰辛
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。
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”高技术发展计划的正式启动为中国的载人航天开辟了道路,哈工大成为“863”计划的重要角色;1992年9月21日,“921”载人航天工程正式立项,让哈工大人找到了新的奋斗航向。
哈工大荣获了“中国载人航天工程协作贡献奖”,KM6项目组荣获了“中国载人航天工程突出贡献集体奖”,王尔德教授荣获“中国载人航天工程突出贡献者奖”……是惟一获得这三个奖项的高校。
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是世界第三大的真空容器,是一个非常艰巨、困难的工程。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。总工程师王仲仁教授、常务副总指挥王尔德教授和王若维高工……他们仅用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。KM6的成功,使整个“神五”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。
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。******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***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1个半月完成了项目,并受到了高度的评价。
容错计算机:为神舟安装“大脑”
“神舟”数管容错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。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,都是他们自己开发的。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。
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。
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,而且易于操作、包装运输方便。
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。
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的厚度不均匀的难题。
银河与我同闪烁,苍穹与我共欢歌
2004年4月18日23时59分,在群山环抱的西昌卫星发射中心,伴随一声地动山摇的巨雷划破夜空,“长征”二号丙运载火箭喷射出熊熊烈焰,携着哈工大牵头自主研制的“试验卫星一号”飞入浩瀚的太空。
作为我国第一颗由高校牵头自主研制的有明确应用目标的微小卫星,第一颗新技术演示验证微小卫星,第一颗传输型立体测绘卫星,2004年系列卫星发射任务中第一颗发射的卫星……“试验卫星一号”承载着哈工大人神圣的使命,为我国2004年的航天发射迎来了“开门红”。
“试验卫星一号”采用了“一体化”的设计思想,探索了我国微小卫星技术发展的新途径,演示验证了小卫星一体化设计与研制、基于磁控和反作用飞轮控制的姿态捕获、卫星大角度姿态机动控制、微小卫星高精度高稳定度姿态控制、卫星自主运行管理、三线阵CCD航天摄影测量技术等多项微小卫星的前沿技术。“试验卫星一号”的研制,创建了跟踪前沿、自主设计、联合研制、优势互补、科技创新与人才培养并重的小卫星研制新模式。
从立项到飞天,“试验卫星一号”走过了一段艰难的历程。多少不眠之夜,多少不寻常的心情,只有走过的人才能深深体会,只有经历的人才能真正理解。也许这些画面无法一一记录“试验卫星一号”研制的日日夜夜,但这些真实的片断将成为我们永恒而美好的记忆,再现我们在西昌卫星发射中心与“试验卫星一号”共同走过的日子……
