多型火箭支撐中國(guó)載人航天工程：三十而立 逐夢(mèng)蒼穹

1992年9月21日，中國(guó)載人航天工程以“921”為代號(hào)正式獲批。30年間，我國(guó)先后突破一大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，成功擁有自己的空間站。如果說(shuō)載人航天工程讓我們的飛天夢(mèng)有了目標(biāo)，那載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略則讓這一目標(biāo)有了輪廓，其中的每一步都要有穩(wěn)扎穩(wěn)打的火箭作為支撐。

道阻長(zhǎng)：“一步一個(gè)坎兒，難題一眼望不到頭”

30年前，我國(guó)推力最大的火箭是長(zhǎng)征二號(hào)E(以下簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)二E”，其他型號(hào)表述同)，當(dāng)時(shí)它的可靠性指標(biāo)僅為0.91，遠(yuǎn)達(dá)不到載人標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院(以下簡(jiǎn)稱“火箭院”)決定在它的基礎(chǔ)上研制“長(zhǎng)征二號(hào)F載人航天新型火箭”，并將長(zhǎng)二F的可靠性指標(biāo)定為0.97。

研制載人火箭到底有多難？以零部件數(shù)量為例，汽車有幾萬(wàn)個(gè)、飛機(jī)有十幾萬(wàn)個(gè)、運(yùn)載火箭有幾十萬(wàn)個(gè)、載人航天產(chǎn)品則有上百萬(wàn)個(gè)，所有的環(huán)節(jié)必須萬(wàn)無(wú)一失。彼時(shí)，火箭院的研制人員只在國(guó)外畫報(bào)上見過(guò)載人火箭，對(duì)它的細(xì)節(jié)一無(wú)所知。對(duì)當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)狀況而言，0.97無(wú)異于在喜馬拉雅山腳下遙望珠峰峰頂。

不懂就去學(xué)，沒有經(jīng)驗(yàn)就去積累，自力更生是刻在中國(guó)人骨子里的品質(zhì)。火箭院派出10余人遠(yuǎn)赴莫斯科學(xué)習(xí)載人火箭技術(shù)，經(jīng)過(guò)4年潛心鉆研，中國(guó)載人火箭研制取得突破性進(jìn)展：箭體結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)具備條件、振動(dòng)箭開始生產(chǎn)總裝、活動(dòng)發(fā)射平臺(tái)投產(chǎn)……

“怎么那么難呢！”長(zhǎng)二F火箭副總師劉烽回憶，1998年長(zhǎng)二F火箭初樣箭來(lái)到酒泉，與試樣狀態(tài)的地面設(shè)備、首次應(yīng)用的發(fā)射場(chǎng)“三方會(huì)師”。單獨(dú)驗(yàn)證時(shí)表現(xiàn)良好的“三方”，“會(huì)師”后卻波折不斷?；鸺桶l(fā)射平臺(tái)推出去、拉回來(lái)，問(wèn)題解決后再推出去，遇到新問(wèn)題再拉回來(lái)……“一步一個(gè)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(zhǎng)二F遙一至遙四火箭相繼研發(fā)成功，推動(dòng)了陸?；教鞙y(cè)控網(wǎng)驗(yàn)證、微重力環(huán)境下空間生命科學(xué)、空間材料實(shí)驗(yàn)開展，贏得“神箭”美譽(yù)。

2003年10月15日，劉烽在發(fā)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(lái)。目光接觸，劉烽心情澎湃。那一刻，曾經(jīng)的寒風(fēng)酷暑和披星戴月都有了至高無(wú)上的意義。

2005年10月，長(zhǎng)二F遙六火箭將航天員費(fèi)俊龍、聶海勝送入太空，順利完成多人多天太空飛行試驗(yàn)，“三步走”戰(zhàn)略“第一步”順利收官。

行路難：可靠性和安全性提升沒有終點(diǎn)

“我已出艙，感覺良好！”2008年9月27日，當(dāng)航天員翟志剛的聲音從遙遠(yuǎn)的太空傳來(lái)，神州大地一片沸騰。完成7次發(fā)射的長(zhǎng)二F火箭再次不辱使命，第3次成功發(fā)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(diǎn)。”長(zhǎng)二F火箭總體主任設(shè)計(jì)師常武權(quán)說(shuō)。2010年至2011年，在長(zhǎng)二F火箭的安全性和可靠性持續(xù)攀升過(guò)程中，長(zhǎng)七、長(zhǎng)五B進(jìn)入研制賽道，中國(guó)載人航天工程開始以“三步走+齊步走”模式闊步前行。

長(zhǎng)七火箭6個(gè)模塊均采用液氧煤油低溫發(fā)動(dòng)機(jī)，復(fù)雜程度遠(yuǎn)超常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)。研制隊(duì)伍采用協(xié)同工作模式，總體結(jié)構(gòu)、控制、動(dòng)力等專業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)駐發(fā)動(dòng)機(jī)研制單位聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月通宵達(dá)旦的奮戰(zhàn)，不僅圓滿解決了布局問(wèn)題，還完成了總體及相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)。

2011年7月，長(zhǎng)七火箭轉(zhuǎn)入初樣研制，2015年5月轉(zhuǎn)入試樣研制。型號(hào)隊(duì)伍共攻克33項(xiàng)技術(shù)難關(guān)，完成包含全箭合練、動(dòng)力系統(tǒng)試車在內(nèi)的313項(xiàng)大型地面試驗(yàn)。這背后是研制隊(duì)伍快節(jié)奏、高強(qiáng)度的默默付出：有的設(shè)計(jì)人員剛在綿陽(yáng)完成風(fēng)洞試驗(yàn)，就直接趕赴西安開展發(fā)動(dòng)機(jī)熱環(huán)境測(cè)量；有的工藝和操作人員上午在南苑進(jìn)行管路試驗(yàn)安裝，下午又轉(zhuǎn)戰(zhàn)云崗吊裝貯箱……從總體到單機(jī)，從設(shè)計(jì)人員到工人，每個(gè)人都在為長(zhǎng)七騰飛拼盡全力。

好消息接踵而至。2013年9月至2014年8月，長(zhǎng)七火箭助推器、芯一級(jí)、二級(jí)三個(gè)模塊動(dòng)力系統(tǒng)試車相繼成功；2015年3月，長(zhǎng)七火箭在文昌航天發(fā)射場(chǎng)完成合練；2016年6月，長(zhǎng)七火箭首飛分秒不差。

“這簡(jiǎn)直不像一枚新火箭！”看著飛行數(shù)據(jù)，發(fā)射場(chǎng)相關(guān)負(fù)責(zé)人不禁贊嘆。

2017年4月20日，長(zhǎng)七遙二火箭首次承擔(dān)中國(guó)載人航天工程任務(wù)，成功發(fā)射天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船，箭船組成的空間貨物運(yùn)輸系統(tǒng)首戰(zhàn)告捷，“三步走”戰(zhàn)略“第二步”目標(biāo)達(dá)成。

征途遠(yuǎn)：創(chuàng)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(zhǔn)入軌，中國(guó)空間站建造進(jìn)入全面實(shí)施階段。這一次，接力棒交給了長(zhǎng)五B。長(zhǎng)五B與長(zhǎng)五火箭共享芯一級(jí)和助推器大部分關(guān)鍵技術(shù)，一出生就站在“巨人”的肩膀上。但長(zhǎng)五B火箭一級(jí)半構(gòu)型在我國(guó)尚屬首次，火箭一級(jí)首次作為末級(jí)使用，直接送有效載荷入軌。

這項(xiàng)技術(shù)有多難？研制人員用了一個(gè)形象的比喻：整流罩像動(dòng)車車廂一樣大，到達(dá)預(yù)定軌道火箭一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)后，約140噸的推力會(huì)在幾秒鐘內(nèi)完全消失，就像一輛高速行駛的火車突然剎車，穩(wěn)穩(wěn)?？吭谥付ㄎ恢?，送“乘客”下車。這是長(zhǎng)五火箭不曾走過(guò)的路。

2013年是長(zhǎng)五火箭和長(zhǎng)五B火箭齊頭并進(jìn)的第三年，“兩型火箭兩手抓、兩手都很硬。”長(zhǎng)五系列火箭副總指揮曲以廣說(shuō)，長(zhǎng)五火箭開始大部段試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)大型運(yùn)載火箭跨越發(fā)展；長(zhǎng)五B在兩輪減重后更精干，并攻克20.5米整流罩設(shè)計(jì)與分離、低溫動(dòng)力零窗口發(fā)射、大推力直接入軌等重大關(guān)鍵技術(shù)。

“要想成功，就打起精神再戰(zhàn)！”2017年7月，長(zhǎng)五遙二火箭飛行至346.7秒時(shí)，一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)突然關(guān)機(jī)，火箭偏離軌道后墜入大海。時(shí)隔多年談起此事，長(zhǎng)五火箭動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)師于子文仍難掩心痛。

曾經(jīng)為火箭更可靠做了多少努力，此時(shí)找到病灶就有多艱難。2019年12月，長(zhǎng)五遙三火箭打贏復(fù)飛之戰(zhàn)，長(zhǎng)五系列火箭重新以強(qiáng)者之姿站上航天舞臺(tái)。

2022年5月10日，長(zhǎng)七遙五火箭成功發(fā)射天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船；6月5日，長(zhǎng)二F遙十四火箭將3名航天員送入太空；7月24日，長(zhǎng)五B遙三火箭將問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙送至預(yù)定軌道。新老火箭輪番上陣，助力走好“三步走”戰(zhàn)略“第三步”。

從無(wú)人飛行到載人飛行，從一人一天到多人多天，從艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)到出艙活動(dòng)，從單船飛行到組合體穩(wěn)定運(yùn)行……創(chuàng)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(guó)將建成三艙構(gòu)型的空間站，成為獨(dú)立掌握近地空間長(zhǎng)期載人飛行技術(shù)，具備長(zhǎng)期開展近地空間有人參與科學(xué)研究、技術(shù)試驗(yàn)和綜合開發(fā)利用太空資源能力的國(guó)家。

(本報(bào)北京9月21日電 本報(bào)記者 張曉華 本報(bào)通訊員 張娟娟)