張佩玉
中國載人航天工程30年篳路藍縷,逐夢星河,取得了舉世矚目的成就。載人航天標準化工作是載人航天工程實施的基石保障,隨著航天技術(shù)的進步,標準化工作也在不斷升級。為了揭開對于大多數(shù)人來說還很陌生的航天工程標準化的神秘面紗,《中國標準化》雜志為此專訪了北京空間科技信息研究所所長、全國載人航天標準化技術(shù)委員會副主任委員何洋。
何洋,研究員,現(xiàn)任北京空間科技信息研究所所長兼黨委副書記,全國載人航天標準化技術(shù)委員會副主任委員,組織編制載人航天國家標準體系,完成了多項載人航天領(lǐng)域國家級標準化課題,研究成果為我國載人航天領(lǐng)域標準發(fā)展提供了有力支撐。
Q=《中國標準化》雜志社A =何洋
Q:請您簡要介紹一下標準化工作對于載人航天工程的作用。
A:習近平總書記將載人航天列為建設(shè)創(chuàng)新型國家的重大成果之一。載人航天工程是我國在空間科學領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略工程之一,是建設(shè)科技強國、航天強國的重要引領(lǐng)性工程。中國載人航天工程立項實施30余年,圓滿完成29次飛行任務,將18名航天員、29人次送入太空,是中國特色社會主義事業(yè)蓬勃發(fā)展的縮影。
載人航天工程是我國航天史上系統(tǒng)組成最龐大、技術(shù)規(guī)模最復雜的跨世紀國家重點工程,包含14個系統(tǒng)、涉及數(shù)千家單位、研制周期長、技術(shù)難度大。通過開展標準化工作,不斷發(fā)揮著規(guī)范建設(shè)、固化經(jīng)驗、引領(lǐng)技術(shù)的作用,為工程的高質(zhì)量保證成功奠定了堅強基石。通過建立一個體系、編制一套標準、形成一個機制,為載人航天工程的建設(shè)、管理和運行建立了規(guī)范有序的技術(shù)秩序和“依標建設(shè)、按標放行”的良性生態(tài)環(huán)境。
◆體系引領(lǐng):載人航天標準體系基本覆蓋了載人航天工程總體、航天員、空間應用、航天器、航天應急救生等各項任務全系統(tǒng)全壽命研制和應用的各階段,為工程的建設(shè)、管理、運營等工作構(gòu)建了科學、規(guī)范的頂層技術(shù)準則。
◆標準傳承:載人航天標準是中國載人航天“軟實力”的重要組成部分,已成為傳承載人航天各項自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)、系統(tǒng)工程管理經(jīng)驗、推廣技術(shù)成果應用的重要手段。
◆規(guī)范建設(shè):形成了以國家標準、工程專項標準、航天企業(yè)標準為主體的金字塔式標準一體化建設(shè)架構(gòu),通過科學定標、強化用標等標準化工作,在國內(nèi)參與載人航天工程建設(shè)的有關(guān)部門、相關(guān)單位之間建立了規(guī)范有序的生態(tài)圈。
Q:中國載人航天工程作為我國一項重大的工程,一開始制定了怎樣的標準化戰(zhàn)略,目前實施情況如何?
A:1992年9月21日,中國載人航天工程正式立項,確定了我國載人航天“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。第一步,發(fā)射載人飛船,建成初步配套的試驗性載人飛船工程,開展空間應用實驗;第二步,突破航天員出艙活動技術(shù)、空間飛行器交會對接技術(shù)、發(fā)射空間實驗室,解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應用問題;第三步,建造空間站,解決有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間應用問題。
載人航天工程標準化工作,在工程“三步走”發(fā)展構(gòu)架下整體推進,規(guī)劃了載人航天標準化建設(shè)的“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略。第一步,面向飛船研制保成功的型號標準化建設(shè)。以載人飛船型號標準化為開端,建立了飛船標準化工作系統(tǒng),編制實施千余項型號標準化文件,有效提升了型號研制規(guī)范化水平。第二步,面向工程全系統(tǒng)規(guī)范化建設(shè)的工程標準化實施。統(tǒng)籌工程內(nèi)各系統(tǒng)標準化工作,推廣飛船工作模式,成立載人航天工程標準化管理和咨詢中心,建立工程標準化工作系統(tǒng);規(guī)劃“載人航天工程標準體系”;啟動載人航天工程專項標準建設(shè);著力解決空間實驗室及工程前續(xù)技術(shù)固化、統(tǒng)一協(xié)調(diào)等問題,并兼顧后續(xù)任務發(fā)展需求。第三步,面向空間站長期在軌運行的應用與發(fā)展階段標準化服務。培育應用與服務標準,構(gòu)建載人航天國際合作標準;成立全國載人航天標準化技術(shù)委員會,發(fā)布《載人航天國家標準體系表》;標準建設(shè)重點向應用與服務標準轉(zhuǎn)移;標準化工作重心向標準實施應用轉(zhuǎn)移。2022年底,中國空間站全面建成,工程隨即轉(zhuǎn)入應用與發(fā)展階段,與此同時,中國國家太空實驗室正式運行,載人航天標準化工作面向更加廣泛的國內(nèi)國外合作需求,步入了更加開放、融合的新階段。2023年,中國載人月球探測工程登月階段任務全面啟動實施,載人航天標準化工作進一步聚焦載人月球探測等新發(fā)展需求。
以標準體系為統(tǒng)領(lǐng),將標準體系作為載人航天標準化工作的規(guī)劃藍圖和各級標準一體化建設(shè)的“精準施工圖”,緊跟工程建設(shè)與運營發(fā)展的步伐、適度超前引領(lǐng)任務實施的標準體系與標準建設(shè)方法是載人航天標準化工作始終堅持的戰(zhàn)略思想。載人航天標準體系建設(shè)緊跟載人飛船任務、空間實驗室任務、載人空間站建設(shè)任務等重大里程碑事件持續(xù)開展動態(tài)優(yōu)化與完善。在《載人航天標準體系表》的指導下,編制了220余項載人航天工程專項標準、30余項國家標準,指導各系統(tǒng)建設(shè)2000余項載人航天領(lǐng)域企業(yè)及部門標準,為工程各項工作順利開展保駕護航。
(一)嚴把放行關(guān)口,工程建設(shè)標準增強高質(zhì)量建設(shè)內(nèi)核。對標國際空間站標準,制定更為嚴格先進的技術(shù)標準,確保每次任務高質(zhì)量實施。載人航天器推進劑在軌補加相關(guān)系列標準,對全流程工作提出嚴格細化要求,已成為神舟載人飛船、天舟貨運飛船任務實施的基準;空間站對來訪飛行器接口等方面的接口標準實施,極大提升了接口協(xié)調(diào)效率,標準成為空間站工程研制的直接依據(jù);《載人飛船產(chǎn)品設(shè)計建造規(guī)范》系列標準以及元器件、材料、緊固件選用要求等標準,成為了飛船研制工作的基本遵循與剛性要求。
(二)高定成功目標,安全保障標準力保在軌安全可靠。載人航天人命關(guān)天,保質(zhì)量保成功保安全,是載人航天30余年發(fā)展中最高優(yōu)先級的工作,也是全體研制人員對黨、對人民、對航天員的莊嚴承諾。成塊開發(fā)了《故障容限設(shè)計指南》等一整套面向在軌故障系列標準,解決載人航天器等型號故障模式識別不全、預案全面性有效性等問題,提升了在軌運行的安全性;以支撐航天員長期在軌工作和生活需求為導向,推動航天員在軌生活物資補給、載荷專家選拔、醫(yī)學工效學、環(huán)控生保等一批“保障人”的標準發(fā)布實施,為航天員在軌生活打造了高規(guī)格的安全屋。
(三)確立事前準則,先導性標準塑造有序任務實施環(huán)境。載人航天標準化工作在緊跟工程建設(shè)步伐的同時,在技術(shù)標準制定上堅持“適度超前”的原則,通過提前定技術(shù)體制、定研制準則、定工作規(guī)范,確保工程建設(shè)與任務實施等過程工作有依據(jù)。預先立定系統(tǒng)接口標準、設(shè)計建造規(guī)范、產(chǎn)品“三化”設(shè)計要求,為載人工程研制提供依據(jù);提前制定空間站在軌運營所需的數(shù)據(jù)通信、項目遴選等標準,支持空間站長期在軌運行,國家標準《載人航天空間科學與應用項目遴選要求》預先制定了空間站合作項目的“門檻”,《空間站應用有效載荷數(shù)據(jù)通信規(guī)范》等標準,預先制定通信要求、數(shù)據(jù)要求,提高空間站載荷數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的通用性和可擴展性。
Q:載人航天工程標準化工作出現(xiàn)過哪些令人難忘的時刻?請您回憶一下案例。
A:載人航天標準化工作與工程一路同行,在30余年的發(fā)展里有很多令人難忘和振奮人心的時刻。
案例:幾個重要里程碑推動載人航天標準化工作不斷步入新征程
載人航天工程標準化的一個重要里程碑是2009年,載人航天工程標準化管理和咨詢中心(以下簡稱管理和咨詢中心)正式成立,從頂層進行工程標準化的總體設(shè)計和一體化管理,建立了完整覆蓋工程總體到各部門、各系統(tǒng),直至承擔型號任務的各院、所(廠)和基地的工程標準化工作體系,發(fā)布了第一版《載人航天工程標準體系表》,標志著標準化工作正式從各單一型號標準化轉(zhuǎn)向全工程全系統(tǒng)的標準化,載人航天工程的標準化工作進入了有序、快速發(fā)展階段。到2018年,全國載人航天標準化技術(shù)委員會成立,載人航天標準化從服務工程建設(shè)到輻射行業(yè)、帶動產(chǎn)業(yè)的國家級標準化工作邁進,統(tǒng)籌建設(shè)載人航天國家標準、工程標準等各級標準,通過標準推動載人航天技術(shù)成果向其他行業(yè)的轉(zhuǎn)化應用,為國家創(chuàng)新體系建設(shè)做出貢獻。2022年,《空間站坐標系》《載人航天器載荷運輸要求》《載人航天器密封艙內(nèi)材料和部組件出氣產(chǎn)物測定方法》等首批載人航天國家標準發(fā)布,一批代表載人航天先進技術(shù)的標準在更大范圍發(fā)布實施,在保障工程建設(shè)需要的同時促進了技術(shù)的推廣應用,打造“中國空間站標準”名片,持續(xù)提升中國空間站影響力。隨著第一屆全國載人航天標準化技術(shù)委員會屆滿,2023年,完成了換屆即第二屆全國載人航天標準化技術(shù)委員會成立,站在新的歷史起點上,將在習近平新時代中國特色社會主義思想指引下,全面貫徹黨的二十大精神,以航天強國建設(shè)為目標,充分發(fā)揮標準化基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性作用,重點聚焦空間站應用與發(fā)展階段和載人月球探測任務實施的新需求,開展標準建用一體、標準服務與認證結(jié)合、標準開放與國際化并重等創(chuàng)新性工作。
案例:空間站建成那一年的難忘時刻
2022年載人航天“喜事連連”,這一年空間站建成,也是載人航天30周年,是載人航天歷史上具有里程碑意義的一年。載人航天器交會對接技術(shù)相關(guān)系列標準榮獲了中國標準創(chuàng)新貢獻獎二等獎,該系列標準從交會對接任務設(shè)計和實施的總體高度,明確提出了開展交會對接技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品研制實施所需工作滿足的主要任務和約束。中國標準創(chuàng)新貢獻獎是我國標準化領(lǐng)域國家級最高榮譽,獲得該獎項是對載人航天標準化工作的高度認可與表彰。
同時,在中國空間站建成之際,感受到了在400公里的外太空,在“天宮”這個中國神話傳說中天帝居住的宮殿中,載人航天標準為航天員打造的“舒適”生活。無論是航天員的在軌生活、太空授課的順利實施、航天員太空“出差”的安全返回、“太空快遞”的天地穿梭往返還是太空科學實驗的規(guī)范實施,都有標準辛勤耕耘的身影。依據(jù)載人航天標準建造史上最貴三居室,符合人體功效學要求的工作區(qū)與生活區(qū)配置、有害氣體與舒適的溫濕度控制、智能照明系統(tǒng)、健康菜譜設(shè)計等都有標準規(guī)范;標準規(guī)范航天快遞裝載,實現(xiàn)“裝得多”,貨包尺寸規(guī)格的科學合理規(guī)定,使貨包像搭積木一樣組合放置固定在貨運飛船中的“蜂巢”貨格中,保證裝載合理高效;標準打通航天快遞運輸全鏈條,實現(xiàn)“送得穩(wěn)”,上下行貨物標準接口的嚴格要求,為“航天快遞合格收件”提供了雙重保障;標準為回程之旅安全護航,航天員的回程路是一段高速度、高風險的復雜路途,經(jīng)過離軌、制動(快速變軌)、再入大氣層、進入黑障區(qū)、著陸、出艙等多個步驟,可謂“步步為營”,回程的一步步動作,均有具體標準可依,按標準規(guī)范指導全流程任務,確保萬無一失。
Q:載人航天工程標準化工作是一項龐大的標準體系工程,標準之間環(huán)環(huán)相扣,請您介紹下這個工程標準體系的成功經(jīng)驗。
A:(一)領(lǐng)導重視、組織有力是標準化工作扎實推進的關(guān)鍵。載人航天工程兩總和中國載人航天工程辦公室領(lǐng)導歷來高度重視標準化工作,中國載人航天工程周建平總設(shè)計師指出:“需要通過標準統(tǒng)籌空間站應用背景下的新體制、新概念、新技術(shù),為打造統(tǒng)一高效的應用平臺筑牢基礎(chǔ);以標準為牽引,科學帶動地面應用基礎(chǔ)設(shè)施、長管機制和工程應用管理機制等建設(shè),充分發(fā)揮載人航天工程的應用效益”。航天英雄楊利偉同志在時任中國載人航天辦公室副主任期間,多次指導載人航天標準化具體工作。領(lǐng)導的關(guān)心和指導,為工程標準化工作指明了方向,也為工作的快速部署和扎實推進奠定了基礎(chǔ)。
(二)機制健全、大力協(xié)同是標準化工作暢通運行的保障。載人航天工程規(guī)模龐大、系統(tǒng)復雜、參與單位眾多,科學建立了包括管理和咨詢中心、載人航天標準化專家組、全國載人航天標技委以及各單位載人航天標準化聯(lián)絡系統(tǒng)等于一體的標準化工作體系;制定《載人航天標準化管理細則》,明確全周期標準化工作要求。逐步形成全程貫標的標準化思維,建設(shè)載人航天工程標準選用目錄、空間站運營管理要求與規(guī)范清單,強化標準剛性落地實施。載人航天各級標準的編制均由工程系統(tǒng)領(lǐng)域的專家全程參與,遴選系統(tǒng)內(nèi)最權(quán)威專家、最優(yōu)質(zhì)力量投入到標準形成過程中,將最佳實踐、最優(yōu)經(jīng)驗、最高要求凝練到標準中,確保載人航天標準的高質(zhì)量。建成了載人航天標準化管理與應用平臺,使工程人員及時掌握最新標準,提高標準易用性;培養(yǎng)載人航天領(lǐng)域管理、建設(shè)、應用、服務等各方面標準化意識,從思想上樹立了重視標準化工作的觀念。
(三)提前謀劃、緊前部署是標準化工作能夠精準有效發(fā)揮作用的關(guān)鍵。載人航天的標準化工作一直秉承“系統(tǒng)設(shè)計、提前規(guī)劃、急用先行、不斷完善,及時總結(jié)”的系統(tǒng)工程理念,標準化人堅持“想在工程進度之前、做在工程進度之間”。比如載人空間站建造階段的標準化工作,我們在立項伊始就堅持系統(tǒng)設(shè)計,瞄準十年后的長期在軌,在初樣階段就著手梳理面向運營應用的標準體系,正樣階段即開展面向運營應用標準的制定,助力關(guān)鍵技術(shù)驗證和空間站組裝建造順利進行,并為長期運行做好先期驗證,自頂向下地貫徹空間站工程系統(tǒng)設(shè)計思想,為最終實現(xiàn)空間站一體化設(shè)計奠定基礎(chǔ)??臻g站應用與發(fā)展階段的標準化工作,提前五年就已經(jīng)部署啟動,以標準為抓手,確??臻g站空間應用項目的選取、設(shè)計、運輸、管理、數(shù)據(jù)應用等全壽命周期統(tǒng)籌管理規(guī)范有序,支撐用好空間站發(fā)揮科學效益和社會效益。同樣,在載人月球探測關(guān)深階段,我們也同步啟動和考慮了重點技術(shù)領(lǐng)域的標準布局,力爭通過系統(tǒng)的研究、規(guī)劃和論證,為載人航天技術(shù)的拓展和領(lǐng)跑做好保障。
Q:隨著航天技術(shù)的進步,標準化工作也在不斷升級,請您談談技術(shù)創(chuàng)新與標準化工作之間的關(guān)系。
A:《國家標準化發(fā)展綱要》指出以科技創(chuàng)新提升標準水平,將標準作為科技計劃的重要產(chǎn)出,及時將先進適用科技創(chuàng)新成果融入標準,提升標準水平。我國的載人航天工程從無到有,一直堅持著獨立自主技術(shù)創(chuàng)新,工程研制大量采用新技術(shù),空間站新技術(shù)新產(chǎn)品比例達90%。標準化工作也從單一的經(jīng)驗固化向經(jīng)驗固化與技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展并重的方向轉(zhuǎn)變。
(一)標準為新領(lǐng)域發(fā)展建立最佳秩序
在載人航天各新領(lǐng)域發(fā)展中,都是通過標準先行制定規(guī)矩,為新領(lǐng)域快速發(fā)展提供保障。如在數(shù)字空間站研制中,提早設(shè)計了數(shù)字空間站研制和管理的整套標準,明確了標準選用范圍,制定了通用術(shù)語、數(shù)字化模型要求、信息數(shù)據(jù)交互要求、仿真驗證要求、工作協(xié)同要求,滿足工程研發(fā)、制造、運維等全生命周期的規(guī)范化需求。
(二)標準為新任務實施提供最優(yōu)方案
在載人航天工程建設(shè)實施過程中,有許多首次執(zhí)行的新任務,都有標準明確了程序、方法和要求。如載人航天天地通話任務,在每一次的航天員授課、與航天員通話過程中都需要按照嚴格程序進行,載人航天任務天地數(shù)據(jù)交換協(xié)議等標準,架起了天地對話的橋梁、統(tǒng)一了協(xié)議格式、固化了鏈路通道;載人航天天地通話具體實施方面的標準,提供了天地通話任務的組織分工、實施流程、工作要求。在載人航天商業(yè)化的新任務中,針對空間站低成本貨物運輸系統(tǒng)的方案選擇工作,也進行了標準謀劃與部署。
(三)標準為新技術(shù)推廣提供有利工具
載人航天工程研制中高新技術(shù)眾多,新技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域、行業(yè)的推廣應用和技術(shù)轉(zhuǎn)化傳承,都需要以標準為載體進行傳播。以《載人航天器空間時間關(guān)鍵交換以太網(wǎng)標準研究》為代表的標準研制工作,瞄準了新技術(shù)發(fā)展方向,將標準研究、編制、驗證相結(jié)合,實現(xiàn)了標準對技術(shù)的引領(lǐng)和帶動的同時,將技術(shù)推廣到了其他航天器;還有一些新材料的應用與試驗方法等,也通過標準向其他行業(yè)進行了推廣。
(四)技術(shù)發(fā)展倒逼標準化工作不斷創(chuàng)新發(fā)展
隨著數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,載人航天數(shù)字化研產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型,對標準化工作也提出了轉(zhuǎn)型升級的更高要求。數(shù)字標準的研發(fā)工作逐步推開,加大了文本標準向結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)化、模型化標準轉(zhuǎn)化的工作力度,使標準中的知識能夠嵌入到數(shù)字化研制平臺的環(huán)節(jié)中,能夠指導數(shù)字化研制工作的開展,促進標準化工作不斷創(chuàng)新發(fā)展。
此外,要做好技術(shù)創(chuàng)新與標準的良性互動,首先需要從頂層政策制度進行規(guī)范引導,將標準作為技術(shù)創(chuàng)新重要成果輸出,并給予激勵支持。其次,眾多科技工作者也需要加強技術(shù)創(chuàng)新標準化意識和自主性,提高對標準成果的認可度,及時將技術(shù)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為標準。
Q:最后,請您介紹一下我國載人航天標準化工作的后續(xù)規(guī)劃。
A:載人航天工程是一項長久的國家戰(zhàn)略,載人航天標準化工作也必將伴隨國家航天整體實力的發(fā)展不斷進步,作為中國載人航天軟實力的有力一環(huán),在后續(xù)工作展望方面,要堅持標準化與工程發(fā)展的相輔相成,標準化必將是工程發(fā)展、技術(shù)進步、產(chǎn)品研制、統(tǒng)籌管理規(guī)范有序的重要支撐。
持續(xù)支撐好載人航天后續(xù)新任務。進一步超前謀劃載人月球探測標準化工作,與工程同步規(guī)劃、同步設(shè)計、同步實施,系統(tǒng)規(guī)劃載人月球探測標準體系,成塊研制新一代載人天地往返運輸系統(tǒng)、月球軌道空間站、航天員系統(tǒng)等標準,以標準化專項工程統(tǒng)籌好載人月球探測相關(guān)工作。
加大載人航天標準國際化工作。一方面,積極推動載人航天國際標準的立項,將載人航天標準推向國際舞臺,另一方面,我們正在積極謀劃與推進中國空間站標準對外開放工作,構(gòu)建參與中國空間站項目的“通行證”,支持中國空間站應用與發(fā)展階段基本準則和規(guī)則的確立,支撐空間站作為面向國內(nèi)國際多方參與的綜合平臺。
緊密圍繞載人航天工程研制模式轉(zhuǎn)型需求、載人航天科普工作需要,持續(xù)創(chuàng)新標準化工作方法。以MBSE為代表的工程研制體系升級為抓手,形成載人航天工程MBSE數(shù)字化標準規(guī)范。將標準進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型,結(jié)構(gòu)化載人航天領(lǐng)域標準,使標準轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)知識,嵌入數(shù)字化研制流程,適應新型研制模式對標準應用的新需求。將標準化的簡化、優(yōu)化的方法,進一步應用在科普宣傳等方面,在科普展教品、科普服務質(zhì)量與評價、數(shù)字科技科普等方面開展標準研制,構(gòu)建規(guī)范、有序的管理機制,促進科普宣傳、文化教育等多方面的規(guī)范發(fā)展。
以標準為載體,進一步擴大空間站科技成果產(chǎn)出、提升載人空間站應用效益,發(fā)布數(shù)據(jù)管理、使用相關(guān)的規(guī)范化要求,支撐空間站應用數(shù)據(jù)第一時間、最大程度地應用于我國科學前沿問題研究,服務國土資源、環(huán)境監(jiān)測、應急救災等國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展。