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    多型火箭支撐中國載人航天工程:三十而立 逐夢蒼穹

    2022-09-22 15:36 來源:光明日報 責任編輯:楊姍姍
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    摘要:2015年3月,長七火箭在文昌航天發射場完成合練;7秒時,一級發動機突然關機,火箭偏離軌道后墜入大海。2022年5月10日,長七遙五火箭成功發射天舟四號貨運飛船;7月24日,長五B遙三火箭將問天實驗艙送至預定軌道。

    1992年9月21日,中國載人航天工程以“921”為代號正式獲批。30年間,我國先后突破一大批具有自主知識產權的核心技術,成功擁有自己的空間站。如果說載人航天工程讓我們的飛天夢有了目標,那載人航天工程“三步走”戰略則讓這一目標有了輪廓,其中的每一步都要有穩扎穩打的火箭作為支撐。

    道阻長:“一步一個坎兒,難題一眼望不到頭”

    30年前,我國推力最大的火箭是長征二號E(以下簡稱“長二E”,其他型號表述同),當時它的可靠性指標僅為0.91,遠達不到載人標準。中國運載火箭技術研究院(以下簡稱“火箭院”)決定在它的基礎上研制“長征二號F載人航天新型火箭”,并將長二F的可靠性指標定為0.97。

    研制載人火箭到底有多難?以零部件數量為例,汽車有幾萬個、飛機有十幾萬個、運載火箭有幾十萬個、載人航天產品則有上百萬個,所有的環節必須萬無一失。彼時,火箭院的研制人員只在國外畫報上見過載人火箭,對它的細節一無所知。對當時國內基礎工業狀況而言,0.97無異于在喜馬拉雅山腳下遙望珠峰峰頂。

    不懂就去學,沒有經驗就去積累,自力更生是刻在中國人骨子里的品質?;鸺号沙?0余人遠赴莫斯科學習載人火箭技術,經過4年潛心鉆研,中國載人火箭研制取得突破性進展:箭體結構靜力試驗具備條件、振動箭開始生產總裝、活動發射平臺投產……

    “怎么那么難呢!”長二F火箭副總師劉烽回憶,1998年長二F火箭初樣箭來到酒泉,與試樣狀態的地面設備、首次應用的發射場“三方會師”。單獨驗證時表現良好的“三方”,“會師”后卻波折不斷?;鸺桶l射平臺推出去、拉回來,問題解決后再推出去,遇到新問題再拉回來……“一步一個坎兒,難題一眼望不到頭。”信心像戈壁灘上的碎石,在灼灼的日光里散落滿地。

    跌入谷底、逐步爬升、大幅跨越,火箭院人在艱難中越挫越勇。1999年至2002年,長二F遙一至遙四火箭相繼研發成功,推動了陸?;教鞙y控網驗證、微重力環境下空間生命科學、空間材料實驗開展,贏得“神箭”美譽。

    2003年10月15日,劉烽在發射塔架上做最后的檢查。航天員專用電梯緩緩打開,楊利偉手提小方箱走出來。目光接觸,劉烽心情澎湃。那一刻,曾經的寒風酷暑和披星戴月都有了至高無上的意義。

    2005年10月,長二F遙六火箭將航天員費俊龍、聶海勝送入太空,順利完成多人多天太空飛行試驗,“三步走”戰略“第一步”順利收官。

    行路難:可靠性和安全性提升沒有終點

    “我已出艙,感覺良好!”2008年9月27日,當航天員翟志剛的聲音從遙遠的太空傳來,神州大地一片沸騰。完成7次發射的長二F火箭再次不辱使命,第3次成功發射載人飛船,托舉3名航天員合力完成空間出艙。

    “火箭可靠性和安全性提升沒有終點。”長二F火箭總體主任設計師常武權說。2010年至2011年,在長二F火箭的安全性和可靠性持續攀升過程中,長七、長五B進入研制賽道,中國載人航天工程開始以“三步走+齊步走”模式闊步前行。

    長七火箭6個模塊均采用液氧煤油低溫發動機,復雜程度遠超常規發動機。研制隊伍采用協同工作模式,總體結構、控制、動力等專業設計人員進駐發動機研制單位聯合攻關,經過兩個月通宵達旦的奮戰,不僅圓滿解決了布局問題,還完成了總體及相關專業設計。

    2011年7月,長七火箭轉入初樣研制,2015年5月轉入試樣研制。型號隊伍共攻克33項技術難關,完成包含全箭合練、動力系統試車在內的313項大型地面試驗。這背后是研制隊伍快節奏、高強度的默默付出:有的設計人員剛在綿陽完成風洞試驗,就直接趕赴西安開展發動機熱環境測量;有的工藝和操作人員上午在南苑進行管路試驗安裝,下午又轉戰云崗吊裝貯箱……從總體到單機,從設計人員到工人,每個人都在為長七騰飛拼盡全力。

    好消息接踵而至。2013年9月至2014年8月,長七火箭助推器、芯一級、二級三個模塊動力系統試車相繼成功;2015年3月,長七火箭在文昌航天發射場完成合練;2016年6月,長七火箭首飛分秒不差。

    “這簡直不像一枚新火箭!”看著飛行數據,發射場相關負責人不禁贊嘆。

    2017年4月20日,長七遙二火箭首次承擔中國載人航天工程任務,成功發射天舟一號貨運飛船,箭船組成的空間貨物運輸系統首戰告捷,“三步走”戰略“第二步”目標達成。

    征途遠:創造新歷史是致敬歷史的最好方式

    2021年4月29日,天和核心艙精準入軌,中國空間站建造進入全面實施階段。這一次,接力棒交給了長五B。長五B與長五火箭共享芯一級和助推器大部分關鍵技術,一出生就站在“巨人”的肩膀上。但長五B火箭一級半構型在我國尚屬首次,火箭一級首次作為末級使用,直接送有效載荷入軌。

    這項技術有多難?研制人員用了一個形象的比喻:整流罩像動車車廂一樣大,到達預定軌道火箭一級發動機關機后,約140噸的推力會在幾秒鐘內完全消失,就像一輛高速行駛的火車突然剎車,穩穩??吭谥付ㄎ恢?,送“乘客”下車。這是長五火箭不曾走過的路。

    2013年是長五火箭和長五B火箭齊頭并進的第三年,“兩型火箭兩手抓、兩手都很硬。”長五系列火箭副總指揮曲以廣說,長五火箭開始大部段試驗,實現我國大型運載火箭跨越發展;長五B在兩輪減重后更精干,并攻克20.5米整流罩設計與分離、低溫動力零窗口發射、大推力直接入軌等重大關鍵技術。

    “要想成功,就打起精神再戰!”2017年7月,長五遙二火箭飛行至346.7秒時,一級發動機突然關機,火箭偏離軌道后墜入大海。時隔多年談起此事,長五火箭動力系統設計師于子文仍難掩心痛。

    曾經為火箭更可靠做了多少努力,此時找到病灶就有多艱難。2019年12月,長五遙三火箭打贏復飛之戰,長五系列火箭重新以強者之姿站上航天舞臺。

    2022年5月10日,長七遙五火箭成功發射天舟四號貨運飛船;6月5日,長二F遙十四火箭將3名航天員送入太空;7月24日,長五B遙三火箭將問天實驗艙送至預定軌道。新老火箭輪番上陣,助力走好“三步走”戰略“第三步”。

    從無人飛行到載人飛行,從一人一天到多人多天,從艙內實驗到出艙活動,從單船飛行到組合體穩定運行……創造新歷史,是致敬歷史的最好方式。在載人航天工程而立之年,我國將建成三艙構型的空間站,成為獨立掌握近地空間長期載人飛行技術,具備長期開展近地空間有人參與科學研究、技術試驗和綜合開發利用太空資源能力的國家。

    (本報北京9月21日電 本報記者 張曉華 本報通訊員 張娟娟)

    責任編輯:楊姍姍

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