0/1000
归零。。。。长5复飞前的700多天~~~~~
10月21日,长征五号遥三火箭试验队在天津码头举行出征仪式
经历了700多天的艰苦归零后,长征五号遥三运载火箭已经安全运抵海南文昌清澜港,将择机在中国文昌航天发射场实施发射任务。
“归零”,对于很多人来说是一个陌生的词汇,背后更是有许多不为人知的故事。“简单地说,就是从零开始。”甚至航天系统的部分人士也这么认为。但只是这样吗?
航天人最恐惧的一个词是啥?一听到这个词,就会汗毛倒竖、手脚冰凉。
就三个字:没!问!题!
航天工作极为复杂,脱口而出“没问题”是最大的问题。这背后意味着可能存在由路径依赖导致的认知盲区。
拿神舟飞船来说:飞船重8吨,总长8m,它是由13个分系统组成,装有52台不同推力的发动机,飞船上的电缆总长度超过30km,共有600余台设备,10万余个元器件。有多少家单位参与研制?差不多1000家!而航天飞机有多少个零件?250万个!
面对这么一个复杂的系统,谁敢随便说没问题?没问题,并不意味着真的搞定了,而是意味着当事人可能陷入了一种“不知道自己不知道”的境地,这才是最危险的。换句话说,不是真的没问题,而是看不到问题。
在载人航天早期阶段,最悲剧性的事故莫过于阿波罗1号飞船。因为失火,三名宇航员在地面模拟试验中被活活烧死。这并不是一次人为事故,不是哪位工程师粗心大意造成的悲剧,而主要是工程师对纯氧方案的潜在威胁缺乏认识。
阿波罗1号飞船
太空中没有氧气,所以飞船里就需要充填氧气,当时的阿波罗飞船采用了1/3大气压力的纯氧气,这是一个很自然也很合理的选择。但超出工程师认知的是纯氧环境下,很多本来不易燃的东西都变得易燃了,一些在正常空气中本属于耐火材料的塑料制品,在纯氧中却成了易燃物品,这就是路径依赖导致的认知盲区。舱门设计也有问题,90s内绝对打不开。着火后飞船内形成负压,短时间内无法从外面打开。这就导致大火在短短三十秒内就夺去了三名宇航员的生命。
三十秒,三条生命。
因此,为了突破认知边界,航天探索必须能应对各种变量,这导致航天人只能用一个复杂系统提供所需的一切;然而系统自身太复杂了,无论每个零部件如何精心打磨,你都无法保证把它们组装到一起之后,还能够达到预期的设计目标。因此没有办法提前预判哪里会出现风险,这就是 “薛定谔的风险”。
那如何把看不见的问题暴露出来呢?简单概括其实就是做好两件事儿:设计阶段,通过仿真排除可能问题;制造阶段,通过测试排查潜在问题。反复试验,让缺陷和故障充分暴露出来。
先给大家讲个真实的故事。
很多年以前,有一个卫星上用的设备,本来是继承已经成功型号的设计,所以大家都认为不会有任何问题。但是从西安把设备运到北京,总装好后,放到真空罐子中做试验。前几天一切正常,没想到到第七天忽然出现了故障。只好中止试验,把设备取出来,让工程师拉回西安去排除故障。
折腾回西安后,工程师反复测试,设备完全正常,一点问题没有啊。于是,大家又忐忑地把设备重新运到北京,接着做试验。然而不妙,这次到了第五天,一模一样的问题又出现了。
这可奇怪了,在西安就行,北京就不行。这也能水土不服?后来,工程师通过非常仔细地检查核对,终于找到为什么了。仅仅是更换了一个电阻。虽然是继承成熟的设计方案,几乎什么都没改变,但更换了一个小小的电阻。虽然电阻值完全相同,但这个新电阻是空心的。空心电阻重量更轻,看上去更适合航天用。但其实不然,因为在真空中,空心电阻会逐步把气体释放,而这会导致一个叫做低气压放电的现象,进而造成了故障。
放气是缓慢发生的,所以第一次试验需要七天才出现故障。运输回西安的过程中,空气重新进入电阻,所以故障现象又消失了。第二次在北京测试,就只需要五天时间。由于西安的测试环境不够真实,测试时间也不够长,所以问题没有提前发现。如果不是在真实环境中测试,这个问题就肯定无法暴露出来。
找到问题还不够,更重要的是,航天人还需要不放过任何微小的异常,把大问题转换为小问题。
再讲一个作者本人经历的故事。十一月的东北,大雪纷飞,零下三十度,天气非常寒冷。我们用一个12米的巨大天线和卫星通信,某一天忽然系统不能正常工作了。这是一个需要立即解决的问题,但是整个系统实在太复杂了。完全可能是卫星有故障,地面又有几百台不同的设备、几公里的电缆,任何一个环节,任何一个设备出问题,都可能导致这个故障。
大家用三天时间检查了所有可能出问题的环节,但一无所获。这个过程让大家开始怀疑人生。虽然是一名工程师,但那时候早晨起床我都想先拜拜各方神仙了。
就在望向远方的时候,我忽然灵机一动,既然接口处总是最容易出问题,但天线和卫星之间的接口,我们从没有亲眼观察,都是通过仪器设备读的参数。于是决定派人系上安全带,爬到几十米高的天线上去检查。大家猜猜我们在那里看到了什么?就是它:一只烤焦的野鸡。
这只野鸡,因为天气太冷,啄破了信号源,也就是天线馈源的保护罩,钻进去取暖。这和北京冬天,下雪后小猫喜欢钻到汽车下取暖是一个道理。于是高大上的天线就变成了一个微波炉,烤熟了这只野鸡。
这不是因为这个保护罩质量不好。而是因为这个保护罩要求必须能透过电磁波,所以很难非常结实,要防止野鸡等动物入侵并不容易。具体的解决方法就不赘述了。
这类问题,在各行各业中也挺常见。发现问题很困难,但是一旦发现了,好像事儿也不是很大。不过,如果想永久、彻底地解决这个问题,好像又不是那么容易。
对于这种情况,中国航天人逐步总结出了一个方法论,叫做归零法。这个方法的本质就是放大已经发现的任何微小异常,通过反复的追问,找到问题背后的本质原因,从而彻底解决问题。
说来说去,还是不懂“归零”是什么?这里有个真实的故事可以直观表达:
卫星在火箭上安装后,发射前,要有一个操作工程师钻进去做最后的检查。在一次任务中,现场的监督人发现他检查完成出来后又钻进去看了一下,觉得奇怪。于是就追问他为什么要再进去一次。操作工程师沉默之后承认是自己感觉腰带剐蹭到了什么东西。
原来是这位工程师戴了腰带,金属腰带扣和卫星主发动机发生了剐蹭,这可能会导致严重问题,甚至任务失败。
修理吗?当然要修理。但是,必须多问一句:为什么之前也都是他来操作,也戴了腰带,怎么就不会剐蹭呢?原来是因为前一段他家里丈母娘来了,家里伙食太好,这几个月胖了很多。
如何彻底解决问题?那就要修改工作规程,以后所有工程师都需要称体重,量腰围;进入现场要安检;工作服也改为松紧带的,这个岗位的人咱们就基本告别腰带了。
出现腰带问题不能只解决腰带,还要再举一反三,去研究其它操作环节,有没有类似的人机接口问题?操作高压器件时会不会放电?手上的油脂会不会产生危害?需要戴什么样的手套?头发会不会掉入精密仪器?这样一直追问下去,这个问题到此才算是彻底解决。
这就是归零法,不惜动员一切资源去解决一个小问题,无论问题表现为什么具体现象,都要不停地追问为什么?揪出现象背后的本质,最终彻底解决问题。这种方法由于极为有效,已经正式成为国际标准。
必须骄傲地说,“归零法”是中国航天发明的一种彻底解决问题的心法。归零之后是新的起点,归零之后我们并不是从零开始,而是从经验开始,从新的认知边界出发。
1961年4月12日,第一个进入太空的人类——加加林返回地球时,由于有一根电缆没能断开,导致返回舱和服务舱无法完全分离。幸运的是,10分钟后,高温烧断了那根电缆,加加林总算活着回到地面,但由于宇航服头盔的设计缺陷,他无法顺利打开头盔,差点憋死。幸亏当地一个哈萨克妇女带着孙女放牛,恰好遇到他,帮助他打开了头盔。
第一位进入太空的宇航员——加加林
通过这件事,航天人一定会明白,必须保证返回舱和服务舱可靠分离,航天服的头盔必须能够由航天员自主快速打开。正是如此,全人类的航天事业,会在此基础上前进一小步。全人类的认知边界,也会因此向外拓展一大圈。
必须承认,全世界的航天人已经努力了七十年,但人类仍然没有真正彻底地解决航天事业的风险控制问题。根本原因在于,以突破边界为使命的航天人,在突破一个边界之后,必然遭遇新的边界。
中国航天为长五“归零”所付出的艰苦努力,不正是为了突破一个新的边界吗?
8
4
阅读全文
评论
最近回复-
好尖端
2019-11-08湖北 8 4 -
关注
2019-11-08江苏 8 4 -
用归零法治理社会可乎?2019-11-07福建 8 4
-
回复 六月派: 当然不是,问题是出在一级发动机在极限工况下不稳定,导致遥二火箭17年发射时推力不够星箭俱毁,用了两年找问题和解决问题,现在应该解决了。2019-11-06广东 8 4
-
等于推到重来?2019-11-06河南 8 4
-
看不懂
2019-11-06未知 8 4 -
2019-11-06广东 8 4
-
2019-11-05四川 8 4
-
留着慢慢看2019-11-05福建 8 4
-
弓虽2019-11-05河北 8 4