1970年4月24日，我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”發(fā)射成功，中國人從此開始了探索太空的征程。今年3月，經(jīng)黨中央、國務(wù)院批準(zhǔn)，自2016年起，將每年4月24日設(shè)立為“中國航天日”。
在我國首個(gè)航天日來臨之際，記者走進(jìn)“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星的誕生地航天科技集團(tuán)公司第五研究院。“中國航天在一窮二白的基礎(chǔ)上，一步一個(gè)腳印，逐步發(fā)展壯大，建立健全了涵蓋設(shè)計(jì)、研制、試驗(yàn)等在內(nèi)的完備宇航產(chǎn)業(yè)鏈，更打造出一批比肩國際先進(jìn)的‘拳頭產(chǎn)品’，可以說歷盡艱辛見輝煌”，五院院長張洪太這樣感慨。
從筆尺制圖到全三維數(shù)字化設(shè)計(jì)
1958年，中國科學(xué)院派出了由趙九章、楊嘉墀、錢驥等科學(xué)家組成的“高空大氣物理代表團(tuán)”到蘇聯(lián)“老大哥”那里去考察衛(wèi)星工作。但是，專家們?cè)?ldquo;老大哥”的家里住了70天，連衛(wèi)星的影子也沒看到。“靠天、靠地靠不住，發(fā)展人造衛(wèi)星，必須依靠自己的力量”，這是中國代表團(tuán)發(fā)自內(nèi)心的聲音。
1968年2月20日，經(jīng)中央批準(zhǔn)，中國人民解放軍第五研究院（現(xiàn)稱五院）正式成立，首當(dāng)其沖的是建立衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)部。面對(duì)國外的嚴(yán)密封鎖，研制人員不要說完整的資料，就是衛(wèi)星樣品也沒看到過，基本的研制條件更不具備，手搖計(jì)算機(jī)成為了設(shè)計(jì)人員眼中的寶貝，在紙上畫圖紙、爬格子成為了設(shè)計(jì)師的必修課。
現(xiàn)如今，走進(jìn)航天城的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)中心，泛黃的圖紙、笨重的三角尺不見了蹤影，映入眼簾的是一排排高性能的計(jì)算機(jī)。有如《鋼鐵俠》中戰(zhàn)甲的打造流程，航天器每個(gè)零部件都以三維的方式展示在虛擬顯示屏上，設(shè)計(jì)師、工藝師、產(chǎn)品保證師、試驗(yàn)檢驗(yàn)人員等各崗位人員集智攻關(guān)，一起完善著設(shè)計(jì)方案。隨后，數(shù)字化的設(shè)計(jì)方案會(huì)傳遞到廠房、車間，通過數(shù)控機(jī)床、3D打印等方式完美展現(xiàn)。在研制的全過程，產(chǎn)品檢驗(yàn)、試驗(yàn)的各類數(shù)據(jù)都會(huì)完整地記錄在信息系統(tǒng)中，方便核查。
“我們的不少型號(hào)研制都實(shí)現(xiàn)了無紙化、自動(dòng)化，可以說衛(wèi)星和飛船的每個(gè)數(shù)據(jù)都奔跑在數(shù)字化的‘高速路’上”，五院設(shè)計(jì)師自豪地說。
從筆尺制圖、算盤運(yùn)算到全三維數(shù)字化設(shè)計(jì)、虛擬試驗(yàn)、產(chǎn)品全生命周期數(shù)字化質(zhì)保，我國宇航產(chǎn)業(yè)的總體能力實(shí)現(xiàn)了躍升。五院當(dāng)前已經(jīng)建立起總體部、、通信衛(wèi)星事業(yè)部、載人航天總體部、航天東方紅衛(wèi)星公司、深圳東方紅海特公司五大總體單位，宇航業(yè)務(wù)涵蓋載人航天、導(dǎo)航定位、深空探測(cè)、通信廣播、對(duì)地觀測(cè)、空間科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)六大領(lǐng)域。
從土法上馬到自動(dòng)化生產(chǎn)
在“東一”研制過程中，沒有條件創(chuàng)造條件也要攻克難關(guān)的故事很多很多。在給“東一”的鋁合金外殼蒙皮表面進(jìn)行光亮陽極氧化處理時(shí)，正值寒冬，由于五院529廠廠房內(nèi)不具備生產(chǎn)條件，大家便在冰天雪地里搭起一個(gè)木棚，在里面挖了兩個(gè)大坑，上面支起三個(gè)大鉛槽，槽中放入硝酸溶液，下面用木柴燒。為了防止風(fēng)沙弄臟電解液，他們就在木棚上蓋上幾片石棉瓦。沒有防毒口罩，他們就用濕毛巾捂住鼻子做試驗(yàn)，實(shí)在憋不住了，就跑到棚子外面吸幾口新鮮空氣，又跑回棚里繼續(xù)干。經(jīng)過兩個(gè)多月的苦戰(zhàn)，終于攻克了難關(guān)，使蒙皮表面的輻射率和吸收率達(dá)到了規(guī)定的技術(shù)要求。
46年過去了，航天產(chǎn)品的生產(chǎn)條件和研制能力都發(fā)生了巨大變化。如今，當(dāng)你走進(jìn)航天城廠區(qū)的特種工藝廠房，你會(huì)發(fā)現(xiàn)廠房高大寬敞，光線明亮，生產(chǎn)線上產(chǎn)品流轉(zhuǎn)不休，溶液槽上水汽蒸騰，在陽光的映射下似乎有種詩意的美感。盡管生產(chǎn)過程中需要使用多種化學(xué)溶液，但是卻聞不到什么刺鼻的味道；工人們服裝整潔，肩扛手提的活兒越來越少，反而更多的是在自動(dòng)化設(shè)備的電腦前編寫著程序生了巨大變化。
從中國首創(chuàng)到世界一流
“衛(wèi)星上了天，能不能抗得住復(fù)雜的外太空環(huán)境？ 誰敢給出答案？如果因?yàn)榭臻g環(huán)境導(dǎo)致衛(wèi)星在軌失效，致使整個(gè)項(xiàng)目功虧一簣，誰敢擔(dān)這個(gè)責(zé)任？！”這是當(dāng)年參與研制“東一”的趙九章和錢驥面臨的難題，他們慎重考慮，做出了“自主研制衛(wèi)星空間環(huán)境模擬設(shè)備”這個(gè)在當(dāng)時(shí)看來根本無法完成的決定。
沒有資料可查，研制人員就去工廠調(diào)研；沒有專業(yè)基礎(chǔ)，他們就參考圖書館里英文、俄文和日文書籍，從真空、低溫、太陽輻照等一些基本原理學(xué)起；國家沒有好的工業(yè)基礎(chǔ)，他們就自己想辦法，自己負(fù)責(zé)工藝和審查圖紙，自己設(shè)計(jì)，自己跑加工。
1964年，全部材料立足國內(nèi)，中國第一套空間環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備KM1和KM2研制成功，直徑2米，為臥式結(jié)構(gòu)，填補(bǔ)了我國航天空間環(huán)境工程領(lǐng)域的技術(shù)空白。
如今，坐落在天津?yàn)I海新區(qū)的國際一流的大型總裝集成與測(cè)試中心（簡稱AIT中心）里面“寶貝”可不少：五院自主研制的亞洲最大、世界第三的KM8 空間環(huán)境模擬器；世界上推力最大的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)140噸振動(dòng)臺(tái)；容積排名世界第二的4000立方米高聲強(qiáng)混響室；大型航天器密封性測(cè)試系統(tǒng)，其收集室為目前國內(nèi)外尺寸最大、構(gòu)型最復(fù)雜、難度最高的收集室。這都是國際一流環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備。它們即將承擔(dān)起我國載人空間站等大型航天器總裝、集成、測(cè)試等工作的重任。
從一枝獨(dú)秀到精品紛紛涌現(xiàn)
1967年，“東一”方案確定了“上得去、抓得住、聽得到、看得見”的技術(shù)要求。為了讓全世界人民都聽到新中國第一顆衛(wèi)星的聲音，五院科研人員經(jīng)過反復(fù)研究，從火車站的鐘聲中受到啟發(fā)。又跑遍了北京樂器研究所、上海國光口琴廠等單位，進(jìn)行廣泛的調(diào)研，最后決定用電子線路模擬鋁板琴演奏清晰悅耳的《東方紅》樂曲。從“音鍵”的選擇、調(diào)配，到所有元器件、材料和測(cè)試儀器，科研人員反復(fù)進(jìn)行探索試驗(yàn)，經(jīng)過上百次試驗(yàn)，終于取得了令人滿意的效果，保證了中央提出“聽得見”的要求。
對(duì)于“看得見”，專家們想出了“借箭顯星”的妙招，即在和衛(wèi)星一起進(jìn)入太空的長征一號(hào)運(yùn)載火箭的第三級(jí)上設(shè)置“觀測(cè)裙”，這項(xiàng)艱巨任務(wù)交給了五院508所。僅用了一年時(shí)間，該所就為“東一”趕制了一件漂亮的“裙擺”——上天后形成直徑為4 米的球面反光體，達(dá)到2-3等星的亮度，肉眼直接可見。1970 年4 月24 日，“東一”發(fā)射成功，4 月25 日晚8 點(diǎn)29 分，衛(wèi)星飛經(jīng)北京上空，首都人民爭相觀看。
樂音盒、觀測(cè)裙只是東方紅一號(hào)衛(wèi)星上面具有代表性的兩個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)年研制這兩個(gè)產(chǎn)品的五院502所和508所也分別成長為衛(wèi)星控制系統(tǒng)和遙感技術(shù)領(lǐng)域的佼佼者。五院也具備了每年研制、生產(chǎn)交付8000臺(tái)套產(chǎn)品的能力，平臺(tái)產(chǎn)品國產(chǎn)化替代率達(dá)到100%，載荷產(chǎn)品國產(chǎn)化替代率提升到80%。
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