一、跨越式創(chuàng)新的藍(lán)圖

1992年年末，中華民族的飛天夢(mèng)想化作國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略，載人航天工程在全國(guó)各有關(guān)單位中悄無(wú)聲息地開(kāi)始了實(shí)實(shí)在在的行動(dòng)。

工程啟動(dòng)之初，首先要完成的是工程系統(tǒng)建設(shè)。按照《工程總設(shè)計(jì)師工作條例》的規(guī)定，工程總設(shè)計(jì)師的首要任務(wù)就是提出工程總體技術(shù)方案，確定各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和主要技術(shù)指標(biāo)，審定各系統(tǒng)的技術(shù)方案。研制載人飛船和運(yùn)載火箭，建設(shè)先進(jìn)的載人航天發(fā)射場(chǎng)和測(cè)控通信、回收等基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)和發(fā)展空間科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)的空間應(yīng)用系統(tǒng)。這些遠(yuǎn)比人造衛(wèi)星難得多，也復(fù)雜得多，而且，國(guó)外對(duì)中國(guó)實(shí)行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，一切都無(wú)從借鑒。面臨如此巨大的挑戰(zhàn)，王永志認(rèn)識(shí)到，必須堅(jiān)持高起點(diǎn)、高效益，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展；必須調(diào)動(dòng)各方面的積極性，發(fā)揮全體航天人的集體智慧，齊心協(xié)力，集智攻關(guān)。

載人航天工程立項(xiàng)時(shí)由工程總體和七大系統(tǒng)組成，分別是：航天員系統(tǒng)、空間應(yīng)用系統(tǒng)、載人飛船系統(tǒng)、運(yùn)載火箭系統(tǒng)、酒泉發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)、測(cè)控通信系統(tǒng)和著陸場(chǎng)系統(tǒng)，這七大系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)，成為整體。

航天員系統(tǒng)負(fù)責(zé)航天員的選拔訓(xùn)練和醫(yī)學(xué)監(jiān)督與醫(yī)學(xué)保障任務(wù)；空間應(yīng)用系統(tǒng)負(fù)責(zé)研制安裝在飛船上的各項(xiàng)空間科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置，以具備空間科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)的能力；載人飛船系統(tǒng)負(fù)責(zé)安全運(yùn)送航天員進(jìn)入太空并返回地面，提供航天員在太空的生活和工作條件；運(yùn)載火箭系統(tǒng)負(fù)責(zé)將飛船安全可靠地送入預(yù)定軌道；發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)載人航天發(fā)射場(chǎng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)以及火箭和飛船測(cè)試發(fā)射的任務(wù)；測(cè)控通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)載人飛船進(jìn)入太空后與地面的聯(lián)系，傳輸各種任務(wù)指令，觀測(cè)飛船的運(yùn)行狀況；著陸場(chǎng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)飛船完成任務(wù)后返回地面時(shí)執(zhí)行搜尋和救援任務(wù)。七大系統(tǒng)之下，還有幾十個(gè)分系統(tǒng)和上百個(gè)子系統(tǒng)，涉及航空、航天、電子、機(jī)械、化工、生物等眾多領(lǐng)域。全國(guó)有110多個(gè)科研院所直接承擔(dān)了核心研制建設(shè)任務(wù)，而各系統(tǒng)、分系統(tǒng)、子系統(tǒng)的協(xié)作或配套單位則難以計(jì)數(shù)。

王永志想起了幾十年前，錢(qián)學(xué)森剛回國(guó)不久時(shí)曾經(jīng)說(shuō)過(guò)的一句話：“航天是個(gè)系統(tǒng)工程，不能靠我一個(gè)人，要靠一大堆人。”在錢(qián)學(xué)森的主導(dǎo)下，中國(guó)航天事業(yè)從起步的第一天起就以系統(tǒng)論為指導(dǎo)，經(jīng)過(guò)50年的不斷實(shí)踐與改進(jìn)，形成了一種廣泛運(yùn)用系統(tǒng)工程、并行工程和矩陣式管理的成熟機(jī)制。想到這里，王永志意識(shí)到，要保證這樣一個(gè)前所未有的龐大工程自如運(yùn)轉(zhuǎn)，也必須從宏觀層面上體現(xiàn)組織管理能力，從技術(shù)層面和工程角度，也要靠系統(tǒng)論來(lái)進(jìn)行規(guī)劃，從而建立一種跨部門(mén)、跨行業(yè)的組織管理體系。

由于七大系統(tǒng)隸屬不同的行政部門(mén)，按照隸屬關(guān)系將各系統(tǒng)歸口于三個(gè)部門(mén)管理。其中，載人飛船和運(yùn)載火箭系統(tǒng)歸航空航天工業(yè)部管理（1993年航空航天工業(yè)部撤銷后，改由新組建的中國(guó)航天工業(yè)總公司管理）；空間應(yīng)用系統(tǒng)歸中國(guó)科學(xué)院管理；其他的4個(gè)系統(tǒng)由當(dāng)時(shí)的國(guó)防科工委管理（1998年國(guó)防科工委撤編后，改由解放軍總裝備部管理）。

參照工程總體的組成方式，各系統(tǒng)也分別建立了由總指揮、總設(shè)計(jì)師組成的行政、技術(shù)兩條指揮線和總指揮、總設(shè)計(jì)師聯(lián)席會(huì)議的制度。總指揮是進(jìn)度、經(jīng)費(fèi)的總負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各方資源保障項(xiàng)目的進(jìn)行，由具有資源調(diào)動(dòng)能力和指揮能力的領(lǐng)導(dǎo)同志擔(dān)任；總設(shè)計(jì)師是技術(shù)方面的組織指揮者和總負(fù)責(zé)人，由技術(shù)專家擔(dān)任。這樣一來(lái)，行政和技術(shù)兩條線就自上而下縱向貫通于工程總體、七大系統(tǒng)及其分系統(tǒng)、子系統(tǒng)；加上各地載人航天辦公室的橫向管理，共同編織成矩陣式的龐大網(wǎng)絡(luò)，所有參與單位和人員都納入網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，原有的行政隸屬關(guān)系與專業(yè)劃分不再成為束縛。

對(duì)王永志來(lái)說(shuō)，雖然身為總設(shè)計(jì)師，但很多科學(xué)和工程領(lǐng)域也是第一次涉足。他對(duì)工程總體室的專家們強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“搞工程總體，就得全面考慮問(wèn)題，要抓綱。必須要有超前的眼光，準(zhǔn)確地把握好‘龍頭’。如果‘龍頭’稍有偏差，后面就會(huì)被甩出很遠(yuǎn)。技術(shù)上的無(wú)誤和嚴(yán)格的管理結(jié)合是工程成功的關(guān)鍵，而嚴(yán)密組織和嚴(yán)格管理是技術(shù)質(zhì)量的保障。”為了全面了解和把握各系統(tǒng)的研制情況，他除了自己熟悉的火箭方面的內(nèi)容外，還閱讀了大量其他領(lǐng)域的書(shū)籍，僅搜集整理的資料就多達(dá)幾百萬(wàn)字。

工程研制的第一道程序是方案設(shè)計(jì)，也稱為模樣研制。王永志把這個(gè)階段的任務(wù)簡(jiǎn)單地概括為：攻關(guān)鍵、定方案、抓短線、建立協(xié)作配套網(wǎng)、創(chuàng)建研制條件。這是工程研制中最基礎(chǔ)、最具根本性的階段，完成得好與壞，直接關(guān)系著整個(gè)工程的指標(biāo)甚至決定著工程的命運(yùn)。為此，工程“兩總”決定先用3個(gè)月的時(shí)間，對(duì)可行性論證期間各系統(tǒng)提出的方案進(jìn)行復(fù)議確認(rèn)。之所以有這個(gè)安排，是因?yàn)樵诳尚行哉撟C時(shí)，航天員系統(tǒng)提出的應(yīng)先安排動(dòng)物搭載試驗(yàn)的建議，還沒(méi)有達(dá)成共識(shí)；發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)上報(bào)的“三垂”方案，在報(bào)告中還是“暫定”；著陸場(chǎng)系統(tǒng)提出的將河南黃泛區(qū)作為主著陸場(chǎng)的方案，還沒(méi)有來(lái)得及實(shí)地勘察；飛船系統(tǒng)的軌道設(shè)計(jì)尚未完成……

眼看著工程研制即將啟動(dòng)，對(duì)這些懸而未決的問(wèn)題，身為總設(shè)計(jì)師的王永志必須作出明確的回答。

由于航天員的參與，保障航天員的生命安全就成了載人航天飛行的首要任務(wù)。在正式載人之前，要經(jīng)過(guò)大量的地面試驗(yàn)和無(wú)人飛行試驗(yàn)來(lái)考核飛船的安全性和可靠性。蘇聯(lián)和美國(guó)在首次載人飛行前，分別進(jìn)行了7次和8次無(wú)人飛行試驗(yàn)，而且都進(jìn)行了動(dòng)物搭載試驗(yàn)。我們?cè)趺崔k？

在航天員系統(tǒng)的復(fù)議會(huì)上，航天員系統(tǒng)的總指揮魏金河和總設(shè)計(jì)師楊天德認(rèn)為先送大動(dòng)物上天試驗(yàn)比較保險(xiǎn)，他們的理由是“按照國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，只有動(dòng)物試驗(yàn)成功后，才能證明可以載人飛行”。

王永志認(rèn)真地聽(tīng)著，然后問(wèn)道：“要是上動(dòng)物，用什么動(dòng)物好？”

他們回答說(shuō)：“我們準(zhǔn)備用獼猴，云南的獼猴聰明，好訓(xùn)練。而且猴子的代謝能力低，消耗氧氣慢，在相同的時(shí)間里，氧氣消耗量只有人的六分之一，6只猴子的氧消耗量才相當(dāng)于一個(gè)人。”

“從購(gòu)買(mǎi)獼猴到訓(xùn)練成功，你們估計(jì)要多少天，花多少錢(qián)？”王永志進(jìn)一步問(wèn)道。

“先成立一個(gè)動(dòng)物研究實(shí)驗(yàn)室，再買(mǎi)猴子開(kāi)展訓(xùn)練，估計(jì)要一年時(shí)間，需要3000萬(wàn)元左右。”

聽(tīng)到這里，王永志接過(guò)話說(shuō)道：“訓(xùn)練猴子要有專人飼養(yǎng)，光建一個(gè)動(dòng)物研究實(shí)驗(yàn)室就要花幾千萬(wàn)，飛船里還要搞一套猴子的生命保障系統(tǒng)，經(jīng)費(fèi)和代價(jià)暫且不說(shuō)，最主要的問(wèn)題是能否達(dá)到目的。猴子安全回來(lái)了，不見(jiàn)得人就一定行；相反，猴子不行，未必人不行。飛船是按上3個(gè)人來(lái)設(shè)計(jì)的，可3個(gè)人的代謝量需要18只猴子來(lái)模擬。18只猴子上了天，還不得‘大鬧天宮’呀！”

王永志的話惹得大家哈哈大笑，他自己也不禁笑了起來(lái)，“我再給大家講一件有意思的事情吧。國(guó)外進(jìn)行一次飛行試驗(yàn)時(shí)，安排一只黑猩猩上了天，由于受到驚嚇，它在幾天的飛行中不吃不喝，很快就餓瘦了，從束縛帶里溜了出來(lái)，在飛船里上躥下跳，讓地面人員虛驚一場(chǎng)。”講完這個(gè)故事，王永志接著說(shuō)：“還有一個(gè)問(wèn)題，我們不得不考慮。猴子上天以后，如果出現(xiàn)了意外，我們能分得清是飛船環(huán)境滿足不了猴子的生存要求，還是猴子本身的問(wèn)題嗎？”說(shuō)到這兒，王永志收起了笑容，站起身來(lái)說(shuō)：“跟在別人后面把所有的程序都走一遍，那樣我們就永遠(yuǎn)落在后面。只有把實(shí)事求是、循序漸進(jìn)和相互促進(jìn)、迎頭趕上統(tǒng)一起來(lái)，才能趕上人家。人類能不能上天，國(guó)外的實(shí)踐早已證明過(guò)了。世界上有幾百位航天員都上過(guò)天，在天上停留的時(shí)間也有好幾百天了，返回后照樣可以生兒育女。這就說(shuō)明，人類能夠適應(yīng)飛船升空和返回段的過(guò)載，也能適應(yīng)在軌運(yùn)行的失重狀態(tài)。那我們還有必要從猴子再開(kāi)始試驗(yàn)嗎？上動(dòng)物能起到的作用無(wú)非是兩個(gè)，一是測(cè)定耐受失重、超重的能力；二是依靠動(dòng)物不斷消耗氧氣、排出二氧化碳，來(lái)考核飛船自動(dòng)補(bǔ)充氧氣和消除二氧化碳的能力。而根據(jù)當(dāng)今的科技水平，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，不用非上動(dòng)物，只要做一個(gè)模擬人體代謝的裝置就足夠了。這樣，不僅可以節(jié)省經(jīng)費(fèi)，更重要的是節(jié)省時(shí)間。我的意見(jiàn)是，大動(dòng)物試驗(yàn)就不做了。”

王永志清晰地表達(dá)出自己的觀點(diǎn)，他自信地說(shuō)：“我們的辦法更科學(xué)，不會(huì)有風(fēng)險(xiǎn)。如果不創(chuàng)造性地前進(jìn)，40年的差距，什么時(shí)候才能趕上！”

聽(tīng)了王永志的這番有理有據(jù)、合情合理的分析，大家都表示贊同。航天員系統(tǒng)的魏金河和楊天德最終也表示同意。于是，這次會(huì)議最后形成了不做動(dòng)物試驗(yàn)，利用擬人代謝裝置跨越動(dòng)物搭乘試驗(yàn)階段的一致意見(jiàn)。

會(huì)后，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所承擔(dān)了研制擬人代謝裝置的任務(wù)。這套裝置利用物理和化學(xué)原理，可以模擬3個(gè)人的代謝規(guī)律，不斷地消耗氧氣并釋放出二氧化碳，可以在軌全面考核飛船的環(huán)境控制能力。裝置完成生產(chǎn)后，僅耗費(fèi)了600萬(wàn)元人民幣。

1994年10月28日，在北京北郊西北旺一個(gè)叫“唐家?guī)X”的地方，一座現(xiàn)代化的航天城開(kāi)始奠基。負(fù)責(zé)航天城總體建設(shè)工作的是國(guó)防科工委副主任、載人航天工程的副總指揮沈榮駿。

沈榮駿是一位航天系統(tǒng)工程戰(zhàn)略科學(xué)家和航天工程管理與測(cè)控技術(shù)專家，是中國(guó)工程院院士。他1958年畢業(yè)于解放軍測(cè)繪學(xué)院，是我國(guó)航天測(cè)控網(wǎng)建設(shè)的主要奠基人之一。1985年后，沈榮駿直接組織指揮了50多次火箭、衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù)，是中國(guó)航天走向國(guó)際市場(chǎng)的主要開(kāi)創(chuàng)者之一。

中央關(guān)于批準(zhǔn)載人航天工程上馬的方案中明確，在北京集中建設(shè)一座航天城，規(guī)劃三個(gè)中心。其中，國(guó)防科工委負(fù)責(zé)建設(shè)航天員訓(xùn)練中心和航天指揮控制中心，航空航天工業(yè)部負(fù)責(zé)建設(shè)飛船總裝測(cè)試中心。

建設(shè)航天城，首當(dāng)其沖的是選址。但在寸土寸金的北京城，選擇一塊足夠大的地方并不容易。當(dāng)初，劉紀(jì)原帶領(lǐng)有關(guān)人員經(jīng)過(guò)考察后，在北京機(jī)場(chǎng)路沿線選了300畝（1畝≈667平方米）地，當(dāng)?shù)亻_(kāi)價(jià)每畝45萬(wàn)元，在當(dāng)時(shí)看來(lái)還算是便宜的。但沈榮駿一聽(tīng)，連連擺手說(shuō)：“第一，布局不合理。空間技術(shù)研究院在中關(guān)村，飛船測(cè)試中心跑到幾十千米之外干啥？第二，45萬(wàn)元一畝太貴了。我們哪有這么多錢(qián)呀？還是到北邊去找吧。”劉紀(jì)原面露難色地說(shuō)：“可北邊搞不到這么多地啊。”

沈榮駿笑了笑，胸有成竹地說(shuō)：“你就放心吧，我弄完了給你分地就是了。”

其實(shí)，這三個(gè)中心怎么建設(shè)，沈榮駿心里早就規(guī)劃好了。沈榮駿在去俄羅斯考察時(shí)，發(fā)現(xiàn)俄羅斯的航天指揮中心、飛船研制中心和總裝測(cè)試中心各是各的地方，而且相隔很遠(yuǎn)，遇到問(wèn)題協(xié)調(diào)起來(lái)非常困難。那時(shí)，他就想，我們的航天城一定要把這三個(gè)中心建在一起。為此，沈榮駿擬定了航天城選址的三條原則：一、不準(zhǔn)移民，他深知在北京移民工作的難度之大；二、整體規(guī)劃，要把三個(gè)中心按照一個(gè)整體來(lái)統(tǒng)一設(shè)計(jì)；三、方便生活，為將來(lái)到這里工作的人們盡量提供便利。依據(jù)這個(gè)總體指導(dǎo)思想，沈榮駿驅(qū)車來(lái)到北郊的唐家?guī)X實(shí)地察看，當(dāng)時(shí)的唐家?guī)X還是一片塵土飛揚(yáng)的荒郊野嶺，四周荒無(wú)人煙，基本可以滿足沈榮駿的這三條原則，他認(rèn)為在這里建三個(gè)中心最為合適。

地址選好以后，沈榮駿親自來(lái)到北京市人民政府，找到北京市分管城市建設(shè)工作的副市長(zhǎng)張百發(fā)。張百發(fā)副市長(zhǎng)聽(tīng)后當(dāng)即表示全力支持，同意征地3000畝，并預(yù)留了1400畝，以備后期建設(shè)使用。

航天城的建設(shè)與一般的土木工程不同，規(guī)模之大、要求之高、項(xiàng)目之多、時(shí)間之緊、協(xié)調(diào)之難，都是史無(wú)前例的，如果不能趕在飛船研制完成前竣工，后續(xù)的大型試驗(yàn)就無(wú)法進(jìn)行，不僅飛船系統(tǒng)的研制計(jì)劃會(huì)被打亂，“爭(zhēng)八保九”的目標(biāo)也將付之東流。在沈榮駿的努力下，北京市委、市政府再次給予了大力支持，決定特事特辦，在建設(shè)的程序上，可以邊報(bào)批、邊規(guī)劃、邊建設(shè)，這項(xiàng)“三邊”政策為航天城的建設(shè)贏得了大量寶貴的時(shí)間。

1994年10月28日，沈榮駿指揮千軍萬(wàn)馬浩浩蕩蕩地開(kāi)進(jìn)了唐家?guī)X，喊出了“誓死拿下航天城，給黨中央交一份滿意的答卷”的口號(hào)，空間技術(shù)研制試驗(yàn)中心、航天員培訓(xùn)中心、指揮控制中心等多家航天機(jī)構(gòu)同時(shí)破土動(dòng)工。曾為載人發(fā)射場(chǎng)奠基鏟下第一鍬土的中央軍委副主席劉華清上將又親臨唐家?guī)X，親手為未來(lái)的北京航天城剪彩奠基。

1998年5月，在距離我國(guó)第一艘飛船發(fā)射只剩下1年5個(gè)月時(shí)，北京航天指揮控制中心大樓和航天員科研訓(xùn)練中心的部分場(chǎng)所已經(jīng)竣工，各種設(shè)備陸續(xù)到位，近千臺(tái)（套）計(jì)算機(jī)、顯示器，僅用4個(gè)月的時(shí)間全部集成、安裝和測(cè)試完畢。中心指控大廳下面，是由多臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)組成的交換式高速數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；指控大廳里，是由140余臺(tái)顯示工作站和高分辨率顯示大屏幕組成的帶有三維動(dòng)畫(huà)特點(diǎn)的監(jiān)視顯示系統(tǒng)，具備透明控制能力、可視化測(cè)控與指揮能力、高精度實(shí)時(shí)定軌能力、多類型數(shù)據(jù)融合處理能力、自動(dòng)化飛行控制能力。

載人航天器的精確返回控制技術(shù)，是載人航天飛行成功的核心技術(shù)之一，也曾是制約我國(guó)航天測(cè)控技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。在沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)借鑒的情況下，經(jīng)過(guò)上千次的試驗(yàn)，北京航天指揮控制中心的科技人員在返回式衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，獨(dú)創(chuàng)了返回控制參數(shù)計(jì)算與返回落點(diǎn)預(yù)報(bào)方法，開(kāi)發(fā)了飛船返回的核心控制軟件，在目標(biāo)落點(diǎn)等計(jì)算結(jié)果的精度、準(zhǔn)確性和可靠性上，超過(guò)了任務(wù)總體技術(shù)的要求，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

后來(lái)，經(jīng)過(guò)了多次載人航天飛行任務(wù)和其他航天飛行控制任務(wù)的實(shí)踐，北京航天指揮控制中心逐步掌握了最先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字建模技術(shù)，使飛行控制操作做到了實(shí)時(shí)逼真。

與航天指揮控制中心大樓同時(shí)竣工的，還有由航空航天工業(yè)部負(fù)責(zé)建設(shè)的空間技術(shù)研制試驗(yàn)中心。這個(gè)試驗(yàn)中心分為研制試驗(yàn)區(qū)、科研管理區(qū)和生活區(qū)，實(shí)現(xiàn)了大型航天器總裝、測(cè)試和試驗(yàn)的一體化，為載人飛船的研制提供了一流的服務(wù)。

從此，一座現(xiàn)代化的北京航天城宣告竣工，其宏偉壯觀的程度可以和歐洲的航天試驗(yàn)中心相媲美。后來(lái)，前來(lái)參觀的俄羅斯航天專家看后對(duì)沈榮駿說(shuō)：“你們規(guī)劃的這個(gè)布局比美國(guó)好，比俄羅斯也好。”