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多型火箭支撑祖国载人航天工程:三十而立 逐梦苍穹

1992年9月21日,中国载人(ren)航天工程以“921”为代号正式获批。30年间,我(wo)国先后突破一大批具有自主知识产权的(de)核心技术,成功拥有自己的(de)空间站。如果说载人(ren)航天工程让我(wo)们(men)的(de)飞天梦有了目标,那载人(ren)航天工程“三步走”战略则让这一目标有了轮廓,其中的(de)每一步都要有稳扎稳打的(de)火箭作为支撑。

道阻长:“一步一个坎儿,难题一眼望不到头”

30年前,我(wo)国推力最大的(de)火箭是(shi)长征二号E(以下简称“长二E”,其他(ta)型号表述同),当时它(ta)的(de)可靠性指标仅为0.91,远达不到载人(ren)标准。中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)决定在它(ta)的(de)基础上研制“长征二号F载人(ren)航天新型火箭”,并将长二F的(de)可靠性指标定为0.97。

研制载人(ren)火箭到底有多难?以零部件数量为例,汽车有几万个、飞机有十几万个、运载火箭有几十万个、载人(ren)航天产品(chanpin)则有上百万个,所有的(de)环节必须万无一失。彼时,火箭院的(de)研制人(ren)员只在国外画报上见过载人(ren)火箭,对(dui)它(ta)的(de)细节一无所知。对(dui)当时国内基础工业状况而言,0.97无异于在喜马拉雅山脚下遥望珠峰峰顶。

不懂就去学,没有经验就去积累,自力更生是(shi)刻在中国人(ren)骨子里的(de)品质。火箭院派出10余人(ren)远赴莫斯科学习载人(ren)火箭技术,经过4年潜心钻研,中国载人(ren)火箭研制取得突破性进展:箭体结构静力试验具备条件、振动箭开始生产总装、活动发射平台投产……

“怎么那么难呢!”长二F火箭副总师刘烽回忆,1998年长二F火箭初样箭来到酒泉,与试样状态的(de)地面设(she)备、首次应用的(de)发射场“三方会师”。单独验证时表现良好(hao)的(de)“三方”,“会师”后却波折不断。火箭和发射平台推出去、拉回来,问题解决后再推出去,遇到新问题再拉回来……“一步一个坎儿,难题一眼望不到头。”信心像戈壁滩上的(de)碎石,在灼灼的(de)日光里散落满地。

跌入谷底、逐步爬升、大幅跨越,火箭院人(ren)在艰难中越挫越勇。1999年至2002年,长二F遥一至遥四火箭相继研发成功,推动了陆海基航天测控网验证、微重力环境下空间生命科学、空间材料实验开展,赢得“神箭”美誉。

2003年10月15日,刘烽在发射塔架上做最后的(de)检查。航天员专用电梯缓缓打开,杨利伟手提小方箱走出来。目光接触,刘烽心情澎湃。那一刻,曾经的(de)寒风酷暑和披星戴月都有了至高无上的(de)意义。

2005年10月,长二F遥六火箭将航天员费俊龙、聂海胜送入太空,顺利完成多人(ren)多天太空飞行试验,“三步走”战略“第一步”顺利收官。

行路难:可靠性和安全性提升没有终点

“我(wo)已出舱,感觉良好(hao)!”2008年9月27日,当航天员翟志刚的(de)声音从遥远的(de)太空传来,神州大地一片沸腾。完成7次发射的(de)长二F火箭再次不辱使命,第3次成功发射载人(ren)飞船,托举3名航天员合力完成空间出舱。

“火箭可靠性和安全性提升没有终点。”长二F火箭总体主任设(she)计师常武权说。2010年至2011年,在长二F火箭的(de)安全性和可靠性持续攀升过程中,长七、长五B进入研制赛道,中国载人(ren)航天工程开始以“三步走+齐步走”模式阔步前行。

长七火箭6个模块均采用液氧煤油低温发动机,复杂程度远超常规发动机。研制队(dui)伍采用协同工作模式,总体结构、控制、动力等专业设(she)计人(ren)员进驻发动机研制单位联合攻关,经过两个月通宵达旦的(de)奋战,不仅圆满解决了布局问题,还完成了总体及相关专业设(she)计。

2011年7月,长七火箭转入初样研制,2015年5月转入试样研制。型号队(dui)伍共攻克33项技术难关,完成包含全箭合练、动力系统试车在内的(de)313项大型地面试验。这背后是(shi)研制队(dui)伍快节奏、高强度的(de)默默付出:有的(de)设(she)计人(ren)员刚在绵阳完成风洞试验,就直接赶赴西安开展发动机热环境测量;有的(de)工艺和操作人(ren)员上午在南苑进行管路试验安装,下午又转战云岗吊装贮箱……从总体到单机,从设(she)计人(ren)员到工人(ren),每个人(ren)都在为长七腾飞拼尽全力。

好(hao)消息接踵而至。2013年9月至2014年8月,长七火箭助推器、芯一级、二级三个模块动力系统试车相继成功;2015年3月,长七火箭在文昌航天发射场完成合练;2016年6月,长七火箭首飞分秒不差。

“这简直不像一枚新火箭!”看着飞行数据,发射场相关负责人(ren)不禁赞叹。

2017年4月20日,长七遥二火箭首次承担中国载人(ren)航天工程任务,成功发射天舟一号货运飞船,箭船组成的(de)空间货物运输系统首战告捷,“三步走”战略“第二步”目标达成。

征途远:创造新历史是(shi)致敬历史的(de)最好(hao)方式

2021年4月29日,天和核心舱精准入轨,中国空间站建(jian)造进入全面实施阶段。这一次,接力棒交给了长五B。长五B与长五火箭共享芯一级和助推器大部分关键技术,一出生就站在“巨人(ren)”的(de)肩膀上。但长五B火箭一级半构型在我(wo)国尚属首次,火箭一级首次作为末级使用,直接送有效载荷入轨。

这项技术有多难?研制人(ren)员用了一个形象的(de)比喻:整流罩像动车车厢一样大,到达预定轨道火箭一级发动机关机后,约140吨的(de)推力会在几秒钟内完全消失,就像一辆高速行驶的(de)火车突然刹车,稳稳停靠在指定位置,送“乘客”下车。这是(shi)长五火箭不曾走过的(de)路。

2013年是(shi)长五火箭和长五B火箭齐头并进的(de)第三年,“两型火箭两手抓、两手都很硬。”长五系列火箭副总指挥曲以广说,长五火箭开始大部段试验,实现我(wo)国大型运载火箭跨越发展;长五B在两轮减重后更精干,并攻克20.5米整流罩设(she)计与分离、低温动力零窗口发射、大推力直接入轨等重大关键技术。

“要想成功,就打起精神再战!”2017年7月,长五遥二火箭飞行至346.7秒时,一级发动机突然关机,火箭偏离轨道后坠入大海。时隔多年谈起此事,长五火箭动力系统设(she)计师于子文仍难掩心痛。

曾经为火箭更可靠做了多少努力,此时找到病灶就有多艰难。2019年12月,长五遥三火箭打赢复飞之战,长五系列火箭重新以强者之姿站上航天舞台。

2022年5月10日,长七遥五火箭成功发射天舟四号货运飞船;6月5日,长二F遥十四火箭将3名航天员送入太空;7月24日,长五B遥三火箭将问天实验舱送至预定轨道。新老火箭轮番上阵,助力走好(hao)“三步走”战略“第三步”。

从无人(ren)飞行到载人(ren)飞行,从一人(ren)一天到多人(ren)多天,从舱内实验到出舱活动,从单船飞行到组合体稳定运行……创造新历史,是(shi)致敬历史的(de)最好(hao)方式。在载人(ren)航天工程而立之年,我(wo)国将建(jian)成三舱构型的(de)空间站,成为独立掌握近地空间长期载人(ren)飞行技术,具备长期开展近地空间有人(ren)参与科学研究、技术试验和综合开发利用太空资源能力的(de)国家。

(本报北京9月21日电 本报记者 张晓华 本报通讯员 张娟娟) 【编辑:陈文韬】

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天舟,苍穹,空间生命科学,液氧煤油,微重力环境

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