一、跨越式创新的蓝图

1992年年末，中华民族的飞天梦想化作国家的发展战略，载人航天工程在全国各有关单位中悄无声息地开始了实实在在的行动。

工程启动之初，首先要完成的是工程系统建设。按照《工程总设计师工作条例》的规定，工程总设计师的首要任务就是提出工程总体技术方案，确定各系统的设计任务书和主要技术指标，审定各系统的技术方案。研制载人飞船和运载火箭，建设先进的载人航天发射场和测控通信、回收等基础设施系统和发展空间科学与应用技术的空间应用系统。这些远比人造卫星难得多，也复杂得多，而且，国外对中国实行严格的技术封锁，一切都无从借鉴。面临如此巨大的挑战，王永志认识到，必须坚持高起点、高效益，通过技术创新，实现跨越式发展；必须调动各方面的积极性，发挥全体航天人的集体智慧，齐心协力，集智攻关。

载人航天工程立项时由工程总体和七大系统组成，分别是：航天员系统、空间应用系统、载人飞船系统、运载火箭系统、酒泉发射场系统、测控通信系统和着陆场系统，这七大系统相互关联，成为整体。

航天员系统负责航天员的选拔训练和医学监督与医学保障任务；空间应用系统负责研制安装在飞船上的各项空间科学与技术实验装置，以具备空间科学技术实验的能力；载人飞船系统负责安全运送航天员进入太空并返回地面，提供航天员在太空的生活和工作条件；运载火箭系统负责将飞船安全可靠地送入预定轨道；发射场系统负责载人航天发射场的设计、建设以及火箭和飞船测试发射的任务；测控通信系统负责载人飞船进入太空后与地面的联系，传输各种任务指令，观测飞船的运行状况；着陆场系统负责飞船完成任务后返回地面时执行搜寻和救援任务。七大系统之下，还有几十个分系统和上百个子系统，涉及航空、航天、电子、机械、化工、生物等众多领域。全国有110多个科研院所直接承担了核心研制建设任务，而各系统、分系统、子系统的协作或配套单位则难以计数。

王永志想起了几十年前，钱学森刚回国不久时曾经说过的一句话：“航天是个系统工程，不能靠我一个人，要靠一大堆人。”在钱学森的主导下，中国航天事业从起步的第一天起就以系统论为指导，经过50年的不断实践与改进，形成了一种广泛运用系统工程、并行工程和矩阵式管理的成熟机制。想到这里，王永志意识到，要保证这样一个前所未有的庞大工程自如运转，也必须从宏观层面上体现组织管理能力，从技术层面和工程角度，也要靠系统论来进行规划，从而建立一种跨部门、跨行业的组织管理体系。

由于七大系统隶属不同的行政部门，按照隶属关系将各系统归口于三个部门管理。其中，载人飞船和运载火箭系统归航空航天工业部管理（1993年航空航天工业部撤销后，改由新组建的中国航天工业总公司管理）；空间应用系统归中国科学院管理；其他的4个系统由当时的国防科工委管理（1998年国防科工委撤编后，改由解放军总装备部管理）。

参照工程总体的组成方式，各系统也分别建立了由总指挥、总设计师组成的行政、技术两条指挥线和总指挥、总设计师联席会议的制度。总指挥是进度、经费的总负责人，负责协调各方资源保障项目的进行，由具有资源调动能力和指挥能力的领导同志担任；总设计师是技术方面的组织指挥者和总负责人，由技术专家担任。这样一来，行政和技术两条线就自上而下纵向贯通于工程总体、七大系统及其分系统、子系统；加上各地载人航天办公室的横向管理，共同编织成矩阵式的庞大网络，所有参与单位和人员都纳入网络当中，原有的行政隶属关系与专业划分不再成为束缚。

对王永志来说，虽然身为总设计师，但很多科学和工程领域也是第一次涉足。他对工程总体室的专家们强调说：“搞工程总体，就得全面考虑问题，要抓纲。必须要有超前的眼光，准确地把握好‘龙头’。如果‘龙头’稍有偏差，后面就会被甩出很远。技术上的无误和严格的管理结合是工程成功的关键，而严密组织和严格管理是技术质量的保障。”为了全面了解和把握各系统的研制情况，他除了自己熟悉的火箭方面的内容外，还阅读了大量其他领域的书籍，仅搜集整理的资料就多达几百万字。

工程研制的第一道程序是方案设计，也称为模样研制。王永志把这个阶段的任务简单地概括为：攻关键、定方案、抓短线、建立协作配套网、创建研制条件。这是工程研制中最基础、最具根本性的阶段，完成得好与坏，直接关系着整个工程的指标甚至决定着工程的命运。为此，工程“两总”决定先用3个月的时间，对可行性论证期间各系统提出的方案进行复议确认。之所以有这个安排，是因为在可行性论证时，航天员系统提出的应先安排动物搭载试验的建议，还没有达成共识；发射场系统上报的“三垂”方案，在报告中还是“暂定”；着陆场系统提出的将河南黄泛区作为主着陆场的方案，还没有来得及实地勘察；飞船系统的轨道设计尚未完成……

眼看着工程研制即将启动，对这些悬而未决的问题，身为总设计师的王永志必须作出明确的回答。

由于航天员的参与，保障航天员的生命安全就成了载人航天飞行的首要任务。在正式载人之前，要经过大量的地面试验和无人飞行试验来考核飞船的安全性和可靠性。苏联和美国在首次载人飞行前，分别进行了7次和8次无人飞行试验，而且都进行了动物搭载试验。我们怎么办？

在航天员系统的复议会上，航天员系统的总指挥魏金河和总设计师杨天德认为先送大动物上天试验比较保险，他们的理由是“按照国外的经验，只有动物试验成功后，才能证明可以载人飞行”。

王永志认真地听着，然后问道：“要是上动物，用什么动物好？”

他们回答说：“我们准备用猕猴，云南的猕猴聪明，好训练。而且猴子的代谢能力低，消耗氧气慢，在相同的时间里，氧气消耗量只有人的六分之一，6只猴子的氧消耗量才相当于一个人。”

“从购买猕猴到训练成功，你们估计要多少天，花多少钱？”王永志进一步问道。

“先成立一个动物研究实验室，再买猴子开展训练，估计要一年时间，需要3000万元左右。”

听到这里，王永志接过话说道：“训练猴子要有专人饲养，光建一个动物研究实验室就要花几千万，飞船里还要搞一套猴子的生命保障系统，经费和代价暂且不说，最主要的问题是能否达到目的。猴子安全回来了，不见得人就一定行；相反，猴子不行，未必人不行。飞船是按上3个人来设计的，可3个人的代谢量需要18只猴子来模拟。18只猴子上了天，还不得‘大闹天宫’呀！”

王永志的话惹得大家哈哈大笑，他自己也不禁笑了起来，“我再给大家讲一件有意思的事情吧。国外进行一次飞行试验时，安排一只黑猩猩上了天，由于受到惊吓，它在几天的飞行中不吃不喝，很快就饿瘦了，从束缚带里溜了出来，在飞船里上蹿下跳，让地面人员虚惊一场。”讲完这个故事，王永志接着说：“还有一个问题，我们不得不考虑。猴子上天以后，如果出现了意外，我们能分得清是飞船环境满足不了猴子的生存要求，还是猴子本身的问题吗？”说到这儿，王永志收起了笑容，站起身来说：“跟在别人后面把所有的程序都走一遍，那样我们就永远落在后面。只有把实事求是、循序渐进和相互促进、迎头赶上统一起来，才能赶上人家。人类能不能上天，国外的实践早已证明过了。世界上有几百位航天员都上过天，在天上停留的时间也有好几百天了，返回后照样可以生儿育女。这就说明，人类能够适应飞船升空和返回段的过载，也能适应在轨运行的失重状态。那我们还有必要从猴子再开始试验吗？上动物能起到的作用无非是两个，一是测定耐受失重、超重的能力；二是依靠动物不断消耗氧气、排出二氧化碳，来考核飞船自动补充氧气和消除二氧化碳的能力。而根据当今的科技水平，要实现这个目的，不用非上动物，只要做一个模拟人体代谢的装置就足够了。这样，不仅可以节省经费，更重要的是节省时间。我的意见是，大动物试验就不做了。”

王永志清晰地表达出自己的观点，他自信地说：“我们的办法更科学，不会有风险。如果不创造性地前进，40年的差距，什么时候才能赶上！”

听了王永志的这番有理有据、合情合理的分析，大家都表示赞同。航天员系统的魏金河和杨天德最终也表示同意。于是，这次会议最后形成了不做动物试验，利用拟人代谢装置跨越动物搭乘试验阶段的一致意见。

会后，中国科学院大连化学物理研究所承担了研制拟人代谢装置的任务。这套装置利用物理和化学原理，可以模拟3个人的代谢规律，不断地消耗氧气并释放出二氧化碳，可以在轨全面考核飞船的环境控制能力。装置完成生产后，仅耗费了600万元人民币。

1994年10月28日，在北京北郊西北旺一个叫“唐家岭”的地方，一座现代化的航天城开始奠基。负责航天城总体建设工作的是国防科工委副主任、载人航天工程的副总指挥沈荣骏。

沈荣骏是一位航天系统工程战略科学家和航天工程管理与测控技术专家，是中国工程院院士。他1958年毕业于解放军测绘学院，是我国航天测控网建设的主要奠基人之一。1985年后，沈荣骏直接组织指挥了50多次火箭、卫星的发射任务，是中国航天走向国际市场的主要开创者之一。

中央关于批准载人航天工程上马的方案中明确，在北京集中建设一座航天城，规划三个中心。其中，国防科工委负责建设航天员训练中心和航天指挥控制中心，航空航天工业部负责建设飞船总装测试中心。

建设航天城，首当其冲的是选址。但在寸土寸金的北京城，选择一块足够大的地方并不容易。当初，刘纪原带领有关人员经过考察后，在北京机场路沿线选了300亩（1亩≈667平方米）地，当地开价每亩45万元，在当时看来还算是便宜的。但沈荣骏一听，连连摆手说：“第一，布局不合理。空间技术研究院在中关村，飞船测试中心跑到几十千米之外干啥？第二，45万元一亩太贵了。我们哪有这么多钱呀？还是到北边去找吧。”刘纪原面露难色地说：“可北边搞不到这么多地啊。”

沈荣骏笑了笑，胸有成竹地说：“你就放心吧，我弄完了给你分地就是了。”

其实，这三个中心怎么建设，沈荣骏心里早就规划好了。沈荣骏在去俄罗斯考察时，发现俄罗斯的航天指挥中心、飞船研制中心和总装测试中心各是各的地方，而且相隔很远，遇到问题协调起来非常困难。那时，他就想，我们的航天城一定要把这三个中心建在一起。为此，沈荣骏拟定了航天城选址的三条原则：一、不准移民，他深知在北京移民工作的难度之大；二、整体规划，要把三个中心按照一个整体来统一设计；三、方便生活，为将来到这里工作的人们尽量提供便利。依据这个总体指导思想，沈荣骏驱车来到北郊的唐家岭实地察看，当时的唐家岭还是一片尘土飞扬的荒郊野岭，四周荒无人烟，基本可以满足沈荣骏的这三条原则，他认为在这里建三个中心最为合适。

地址选好以后，沈荣骏亲自来到北京市人民政府，找到北京市分管城市建设工作的副市长张百发。张百发副市长听后当即表示全力支持，同意征地3000亩，并预留了1400亩，以备后期建设使用。

航天城的建设与一般的土木工程不同，规模之大、要求之高、项目之多、时间之紧、协调之难，都是史无前例的，如果不能赶在飞船研制完成前竣工，后续的大型试验就无法进行，不仅飞船系统的研制计划会被打乱，“争八保九”的目标也将付之东流。在沈荣骏的努力下，北京市委、市政府再次给予了大力支持，决定特事特办，在建设的程序上，可以边报批、边规划、边建设，这项“三边”政策为航天城的建设赢得了大量宝贵的时间。

1994年10月28日，沈荣骏指挥千军万马浩浩荡荡地开进了唐家岭，喊出了“誓死拿下航天城，给党中央交一份满意的答卷”的口号，空间技术研制试验中心、航天员培训中心、指挥控制中心等多家航天机构同时破土动工。曾为载人发射场奠基铲下第一锹土的中央军委副主席刘华清上将又亲临唐家岭，亲手为未来的北京航天城剪彩奠基。

1998年5月，在距离我国第一艘飞船发射只剩下1年5个月时，北京航天指挥控制中心大楼和航天员科研训练中心的部分场所已经竣工，各种设备陆续到位，近千台（套）计算机、显示器，仅用4个月的时间全部集成、安装和测试完毕。中心指控大厅下面，是由多台高性能计算机组成的交换式高速数据处理网络环境；指控大厅里，是由140余台显示工作站和高分辨率显示大屏幕组成的带有三维动画特点的监视显示系统，具备透明控制能力、可视化测控与指挥能力、高精度实时定轨能力、多类型数据融合处理能力、自动化飞行控制能力。

载人航天器的精确返回控制技术，是载人航天飞行成功的核心技术之一，也曾是制约我国航天测控技术发展的关键技术。在没有任何经验借鉴的情况下，经过上千次的试验，北京航天指挥控制中心的科技人员在返回式卫星的基础上，独创了返回控制参数计算与返回落点预报方法，开发了飞船返回的核心控制软件，在目标落点等计算结果的精度、准确性和可靠性上，超过了任务总体技术的要求，填补了国内空白。

后来，经过了多次载人航天飞行任务和其他航天飞行控制任务的实践，北京航天指挥控制中心逐步掌握了最先进的虚拟现实、数字建模技术，使飞行控制操作做到了实时逼真。

与航天指挥控制中心大楼同时竣工的，还有由航空航天工业部负责建设的空间技术研制试验中心。这个试验中心分为研制试验区、科研管理区和生活区，实现了大型航天器总装、测试和试验的一体化，为载人飞船的研制提供了一流的服务。

从此，一座现代化的北京航天城宣告竣工，其宏伟壮观的程度可以和欧洲的航天试验中心相媲美。后来，前来参观的俄罗斯航天专家看后对沈荣骏说：“你们规划的这个布局比美国好，比俄罗斯也好。”