2022年11月1日4時(shí)27分,，隨著夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙,、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙在太空緊緊相擁，中國(guó)空間站在軌建造階段的最后一個(gè)艙段,，配齊,！中國(guó)空間站將雄闊壯美且匠心獨(dú)具的總體設(shè)計(jì)杰作繪就于無(wú)垠的太空中，書(shū)寫(xiě)下載人航天三十載崢嶸歲月中又一濃墨重彩之筆,。航天人牢記習(xí)近平總書(shū)記給空間站建造青年團(tuán)隊(duì)回信囑托,，再一次用成功向祖國(guó)報(bào)告！

秉承中國(guó)航天事業(yè)奠基人,、五院首任院長(zhǎng)錢(qián)學(xué)森提出的系統(tǒng)工程思想,，歷經(jīng)30年載人航天之路、十余年空間站研制之旅,，航天人將“建造太空家園”的心中宏圖,，繪成手中藍(lán)圖，終用智慧和汗水鑄成重器,，彪炳史冊(cè),。重器背后，是中國(guó)空間站系統(tǒng)獨(dú)具特色,、渾然天成的總體設(shè)計(jì),，是對(duì)我國(guó)航天器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的又一創(chuàng)新跨越，閃耀著中國(guó)智慧,，昭顯著匠心之美,。其中，航天科技集團(tuán)五院作為我國(guó)空間技術(shù)的總體院,、空間站系統(tǒng)的抓總設(shè)計(jì)研制單位,，發(fā)揮著無(wú)可替代的作用,。

奇思妙想繪未來(lái)源自總體設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略觀

“結(jié)果源自開(kāi)頭，起點(diǎn)通往終點(diǎn)”,，五院空間站系統(tǒng)總指揮王翔認(rèn)為,，對(duì)于系統(tǒng)工程實(shí)踐來(lái)說(shuō)，科學(xué)思想先于工程實(shí)踐,，而這正反映了我國(guó)建設(shè)空間站立足當(dāng)下,、著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略觀。在空間站這樣一個(gè)空前復(fù)雜的系統(tǒng)工程中,，總體設(shè)計(jì)是“龍頭”和“命脈”,，一切工作皆肇始于此，歸結(jié)于此,。

回到夢(mèng)開(kāi)始的地方,。“建造太空家園”筑夢(mèng)之初，我國(guó)空間技術(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)十載的工程實(shí)踐,，形成了一整套系統(tǒng)工程方法,，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但卻被國(guó)際空間站拒之門(mén)外,，面臨技術(shù)封鎖,、關(guān)鍵器部件禁運(yùn)等嚴(yán)峻形勢(shì)和多重約束。如何把多個(gè)大型航天器在軌合理,、高效地組裝起來(lái)？如何低成本,、高效益地實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期在軌穩(wěn)定運(yùn)行,？如何打破國(guó)外封鎖、自主創(chuàng)新地突破關(guān)鍵技術(shù),？……一連串空前的難題擺在五院總體設(shè)計(jì)人員面前,。

“必須獨(dú)立自主，靠中國(guó)人自己的力量建成空間站,！”五院空間站系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊宏堅(jiān)定地認(rèn)為,，“要依靠自立自強(qiáng)打破封鎖，通過(guò)增強(qiáng)頂層設(shè)計(jì),，瞄準(zhǔn)前沿系統(tǒng)謀劃,，提出適合我國(guó)國(guó)情的組裝建造方案。”他帶領(lǐng)五院總體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),，秉持“1＋N＝1”的設(shè)計(jì)理念,，以“規(guī)模適度、留有發(fā)展空間”為設(shè)計(jì)思路,，踏上了巧思釋放,、活力涌流的設(shè)計(jì)之旅。最終，他們創(chuàng)造性地提出“利用艙段交會(huì)對(duì)接和轉(zhuǎn)位機(jī)械臂進(jìn)行平面轉(zhuǎn)位,、研制大型組合機(jī)械臂并與航天員協(xié)同進(jìn)行艙外大型設(shè)施構(gòu)建”方案,。這一獨(dú)具中國(guó)特色的總體設(shè)計(jì)方案，可以使我國(guó)在沒(méi)有航天飛機(jī)等大型運(yùn)輸工具的情況下,，完成積木加桁架混合構(gòu)型的大型空間站在軌組裝建造,。

從理想走向現(xiàn)實(shí)，需要以科學(xué),、統(tǒng)一的技術(shù)體制來(lái)有力地組織,。于是，“一個(gè)系統(tǒng)總體,、三個(gè)艙段總體加上一套專(zhuān)業(yè)分系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)”的工程組織架構(gòu)如宏偉的建筑拔地而起,，撐起了“整體統(tǒng)一”的管理，使天和,、問(wèn)天,、夢(mèng)天三個(gè)艙段的通用化率達(dá)80％，促進(jìn)了系統(tǒng)方案優(yōu)化,。系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程管理深度融合,，相得益彰。

藍(lán)圖繪就,，穩(wěn)步鋪展,。在天和與問(wèn)天組合形成“L”字形后，夢(mèng)天的就位,，使三艙構(gòu)成一個(gè)可靠的“T”字形“核心組合體”,，成為空間站的基本部分，將為巡天光學(xué)艙等后續(xù)擴(kuò)展艙段奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。未來(lái),，還能夠在機(jī)械臂的輔助下進(jìn)行擴(kuò)展艙段的組裝，形成“十”字形,、　“干”字形等擴(kuò)展構(gòu)型,，可謂千變?nèi)f化。“然而,，變化的過(guò)程和結(jié)果都來(lái)自設(shè)計(jì),，萬(wàn)變而不離其宗。”王翔總指揮說(shuō),。

天地人和融為一源自總體設(shè)計(jì)的整體觀

天地人并生,，萬(wàn)物合為一。古人講求“天地人和”,，把整個(gè)宇宙看做一個(gè)大系統(tǒng),。這樣穿越時(shí)空的智慧,，在空間站系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)中體現(xiàn)得淋漓盡致。從全局謀劃一域,，以一域服務(wù)全局——通過(guò)在眾多約束條件下創(chuàng)造最大價(jià)值的總體設(shè)計(jì),，天、地,、人三大要素交相輝映,，融為相互聯(lián)系、相輔相成的有機(jī)整體,。

先看天上,。組成空間站的各個(gè)艙段和來(lái)訪(fǎng)的飛船都是獨(dú)立的飛行器，對(duì)接后形成組合體,，以“最強(qiáng)大腦”對(duì)整個(gè)空間站進(jìn)行統(tǒng)一控制和管理,，保證各艙段和飛行器動(dòng)作協(xié)調(diào)，資源統(tǒng)一優(yōu)化使用,。為了真正合而為一,，除了在結(jié)構(gòu)上完成交會(huì)對(duì)接，還要讓信息系統(tǒng)和能源系統(tǒng)相互聯(lián)接,，確保動(dòng)態(tài)并網(wǎng),、能力共享，“神經(jīng)”和“血液”暢通無(wú)阻,。此外,，通過(guò)熱控流體回路，熱量也實(shí)現(xiàn)了跨艙傳輸,、相互兼容,。三艙互聯(lián)互通，且具備跨航天器的系統(tǒng)重構(gòu)能力,，整體性能大幅超越了各航天器功能的簡(jiǎn)單集合，這在國(guó)際上尚無(wú)人做到,。而這也刻印著總體設(shè)計(jì)人員仰望蒼穹,、匠心閃爍、接續(xù)奮斗的身影,。

在地面,，五院建設(shè)了一個(gè)與“天宮”等比例的物理空間站，并采用數(shù)字孿生技術(shù)創(chuàng)建了數(shù)字空間站,，共同形成了“天－地－數(shù)字”三站協(xié)同的新型運(yùn)行模式,，用飛行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)并開(kāi)展在軌狀態(tài)預(yù)測(cè)、趨勢(shì)評(píng)估,，以扎實(shí)的基礎(chǔ)能力做到一路護(hù)航,。五院還抽調(diào)骨干成立了一支飛控隊(duì)伍,，從天和核心艙發(fā)射前夕開(kāi)始，他們就一直堅(jiān)持三班倒,、連軸轉(zhuǎn)的“空間站作息”,，24小時(shí)不停地監(jiān)控天上的狀態(tài)，一絲不茍,、默默守護(hù),。一年多來(lái)，這支隊(duì)伍經(jīng)受住了各種復(fù)雜在軌構(gòu)型和各類(lèi)任務(wù)的重重考驗(yàn),，已身經(jīng)百戰(zhàn),，具備了過(guò)硬的本領(lǐng)，將為后續(xù)長(zhǎng)期在軌運(yùn)營(yíng)任務(wù)提供可靠支撐,。

人,，是空間站系統(tǒng)里具有決定性的要素。不論是最開(kāi)始設(shè)計(jì)空間站,，還是每次任務(wù)全過(guò)程,，五院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都會(huì)和航天員進(jìn)行充分的溝通，將以人為本的理念貫徹到底,。一方面,，從航天員的需求出發(fā)，通過(guò)設(shè)計(jì)不斷提升舒適性和便利性,，打造一個(gè)讓航天員身體健康,、心情愉悅的太空之家。干凈整潔的艙內(nèi)環(huán)境,、掃碼識(shí)別的物資管理系統(tǒng),、天地雙向視頻、智能廚房等等,，都蘊(yùn)藏著設(shè)計(jì)師們的精巧構(gòu)思和大量心血,。另一方面，確保航天員的安全是首要任務(wù),，在設(shè)計(jì)之初就要系統(tǒng)地將安全性,、可靠性考慮充分。航天英雄楊利偉在首次飛天前對(duì)總體設(shè)計(jì)人員說(shuō)“我信任你們”,，這句話(huà)在五院人看來(lái)既是最棒的肯定,，也是最重的責(zé)任。“人為天地客”,，在中國(guó)空間站工程中,，天地人實(shí)現(xiàn)了和諧共處、相互成就,。

敏銳洞見(jiàn)解難題源自總體設(shè)計(jì)的辯證觀

空間站系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),，既有胸懷宇宙萬(wàn)象,、馳騁天地間的酣暢淋漓，也曾屢遭“大象在瓷器店里跳舞”的棘手難題,，更有橫刀立馬誓要守住的底線(xiàn)紅線(xiàn),。而這一切，都被總體設(shè)計(jì)人員以發(fā)展的眼光和辯證的思維及早洞見(jiàn)并巧妙化解了,。

早在空間站任務(wù)起步之初,，楊宏便意識(shí)到，關(guān)鍵核心元器件一定是制約空間站長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的瓶頸,。秉持以國(guó)家重大型號(hào)引領(lǐng)基礎(chǔ)技術(shù)突破的觀點(diǎn),，他帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)駐扎元器件研制一線(xiàn)攻關(guān)，一舉突破了550萬(wàn)門(mén)宇航用元器件的技術(shù)瓶頸,，解決了核心元器件“卡脖子”問(wèn)題,。此舉不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)進(jìn)口元器件的全部替代，打破了封鎖壁壘,，而且迫使某國(guó)際元器件巨頭公司主動(dòng)遵從我們的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)產(chǎn)品,。目前空間站系統(tǒng)核心元器件已實(shí)現(xiàn)全部國(guó)產(chǎn)化，真正將主動(dòng)權(quán)掌握在自己手中,。

“創(chuàng)新建站,、科技建站”，五院堅(jiān)定地走科技自立自強(qiáng)之路,，于數(shù)年前提早布局,，打造了宇航智造工程空間站示范項(xiàng)目，打通了研制過(guò)程全周期,、全三維的模型數(shù)字化流程,，開(kāi)辟了新型數(shù)字化研制模式，使研制周期縮短了30％,。團(tuán)隊(duì)執(zhí)著地追求卓越,、集智攻關(guān)，攻克了可爬行機(jī)械臂等一系列擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù),，在發(fā)供電,、物資循環(huán)利用效能和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等關(guān)鍵性能指標(biāo)上實(shí)現(xiàn)了超越，使一個(gè)又一個(gè)中國(guó)奇跡炫舞太空,，散發(fā)著耀眼的創(chuàng)新光芒。

面對(duì)系統(tǒng)可靠性的難題,，五院人致力于以高質(zhì)量,、高效率、高效益全面發(fā)展的方式開(kāi)展總體設(shè)計(jì),，潛心鉆研,、匠心獨(dú)運(yùn),，創(chuàng)立了在軌航天器安全性、可靠性,、維修性“三性融合”的綜合工作體系,。這種不中斷飛行、化繁為簡(jiǎn)的維修設(shè)計(jì),，在各種約束條件下,，實(shí)現(xiàn)了整體系統(tǒng)優(yōu)化和功能增強(qiáng)。

空間站建造工程是發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)的典型案例,。在以習(xí)近平同志為核心的黨中央堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下,，我國(guó)航天事業(yè)健全完善全國(guó)大協(xié)作、大攻關(guān)的系統(tǒng)工程體系,，空間站研制團(tuán)隊(duì)得以科學(xué)地組織跨行業(yè),、跨學(xué)科的集智攻關(guān)，聯(lián)合全國(guó)數(shù)千家單位,、數(shù)萬(wàn)名科技工作者大力協(xié)同,。舉國(guó)鑄重器，重器始乃成,。中國(guó)空間站建造無(wú)疑是新時(shí)代集中力量辦大事的生動(dòng)范例,。

習(xí)近平總書(shū)記在黨的二十大報(bào)告中指出，“加快實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略”,、“加快實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)”,、“加快建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)”。面向新征程,，五院人將牢記習(xí)近平總書(shū)記給空間站建造青年團(tuán)隊(duì)回信囑托,，將更多壯美的杰作書(shū)寫(xiě)在太空中，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)航天科技高水平自立自強(qiáng)再立新功,。我們相信,，以“創(chuàng)新＋匠心”的總體設(shè)計(jì)賦能美好太空家園的圖景，將在更多的空間技術(shù)領(lǐng)域得到充分的演繹和生動(dòng)的展現(xiàn),。