5月27日,長征五號總設(shè)計師李東在京西賓館捧起了全國創(chuàng)新爭先團隊獎。他不是一個人在戰(zhàn)斗,而代表著中國航天科技集團公司一院的長征五號運載火箭研制團隊。
正是這支平均年齡不到33歲的“小鮮肉”團隊,通過十年的默默奉獻和艱苦攻關(guān),將長征五號火箭送入太空,鑄就了我國運載火箭升級換代的里程碑。
首飛“驚魂”彰顯自信
2016年11月3日傍晚,長征五號運載火箭佇立在中國文昌航天發(fā)射場101工位。按計劃,它將在當(dāng)晚18時左右實施首飛。
誰也想不到,這個夜晚會如此驚魂,讓親歷者永生難忘。
發(fā)射準備階段,第一個插曲來自火箭助推器氧排氣管道。經(jīng)過現(xiàn)場研究排查,發(fā)射窗口被推遲到19點01分。
然而,新的問題接踵而至:芯一級氫氧發(fā)動機在預(yù)冷過程中,氫泵軸承處的溫度沒有達到起飛標(biāo)準。
“芯級里液氫容積非常大,必須保證發(fā)動機一些部件的溫度冷卻到足夠低,啟動過程中才能確保平穩(wěn)?!遍L征五號副總設(shè)計師婁路亮后來解釋說。
現(xiàn)場專家和研制團隊鎖進會議室,緊急展開商議。李東卻很從容。他表示,發(fā)動機預(yù)冷問題事先反復(fù)討論過多次,在合練中也單獨做過試驗,因此有預(yù)案準備。
20多分鐘后,團隊拿出了預(yù)案范疇內(nèi)的解決方案。已經(jīng)撤退到安置點的陳通斌、謝建明等4位芯一級氦配氣臺操作手受命返回塔架,迅速對供氣設(shè)備進行操作。19點30分左右,發(fā)動機預(yù)冷問題圓滿解決,發(fā)射時間則被推遲到20點40分。
時間在眾人等待中流逝。20點37分,01號指揮員下達口令:“3分鐘準備!”但命令很快被相關(guān)操作人員暫停,點火再次延后。接下來,指令幾度被暫停、重置。
當(dāng)“1分鐘準備”指令再次被叫停,“長五”總體主任設(shè)計師何巍表情嚴峻,連問:“怎么了?怎么了?”操作人員面面相覷,很多人站了起來。負責(zé)控制系統(tǒng)的“長五”副總設(shè)計師李學(xué)鋒也忍不住起身,搶到前排查看數(shù)據(jù)。
接下來,出現(xiàn)了中國航天史上罕見的一幕。進入倒計時10秒后,讀秒又被中斷。
然而,李東和“長五”總指揮王玨仍坐在原地,靜觀事態(tài)發(fā)展。“我們的一線人員都是專業(yè)人士,他們很清楚各自負責(zé)的工作。對長征五號和我們的團隊,我有信心?!崩顤|說。
婁路亮事后解釋道,屢次暫停倒計時是因為數(shù)據(jù)傳輸顯示出現(xiàn)了故障,并非火箭本身的原因。操作人員沒有及時得到相關(guān)數(shù)據(jù),按照規(guī)定可以暫停流程。
20點43分,長征五號在等待了163分鐘后終于緩緩升空、出塔、穿入云霄,約30分鐘后與載荷組合體成功分離,首飛成功。
“這是我們遇到的挑戰(zhàn)和風(fēng)險最大的一次發(fā)射。”王玨感嘆。
回顧驚心動魄的2個多小時,李東表示,發(fā)現(xiàn)問題時,年輕團隊判斷準確、處置果斷,尤其是重置倒計時,需要相當(dāng)大的勇氣?!斑@是研制團隊技術(shù)過硬、有自信心的表現(xiàn),是年輕一代航天人成熟的表現(xiàn)?!彼f。
十年歷練走向成熟
“長五”團隊能夠如此成熟自信,源于長達十年的艱辛鑄箭之路。
近20層樓高的長征五號,起飛推力超過1000噸,足夠讓10架波音747齊飛;25噸級的運載能力幾乎可將3個天宮二號同時送入太空。但這型具有劃時代意義的火箭,在研制過程中也面臨了我國運載火箭發(fā)展史上多項空前的技術(shù)難題。
從立項到首飛十年間,王玨、李東帶領(lǐng)團隊,創(chuàng)造性地提出全新方案、采用新技術(shù)、全面系統(tǒng)綜合和優(yōu)化,先后突破了以12項重大關(guān)鍵技術(shù)為代表的247項關(guān)鍵技術(shù),使全箭新技術(shù)比例幾乎達到100%,遠遠超過“30%以內(nèi)”的國際慣例。
長征五號的箭體直徑達到國內(nèi)空前的5米,這給設(shè)計、仿真、制造及地面各種試驗,都帶來了革命性的改變。研制團隊突破了大型低溫貯箱和多集中力殼段結(jié)構(gòu)設(shè)計與驗證等技術(shù),實現(xiàn)了我國火箭直徑從3.35米向5米的跨越,為我國未來大規(guī)模開發(fā)利用空間資源奠定了堅實基礎(chǔ)。
雖然個頭大,但長征五號很智能。研制團隊突破了發(fā)動機聯(lián)合搖擺、大型運載火箭實時卸載+主動導(dǎo)引+預(yù)測關(guān)機的復(fù)合控制、助推器多點支撐起飛主動抗漂移控制等5項世界首創(chuàng)的控制技術(shù),讓火箭不僅能在規(guī)定位置做規(guī)定動作,還能根據(jù)情況隨機應(yīng)變、閃轉(zhuǎn)騰挪。
團隊還首次引入了數(shù)字化設(shè)計手段,實現(xiàn)了數(shù)字化模裝替代實物模裝,完成了型號數(shù)字化設(shè)計、分析、試驗,大大縮短了研制周期、節(jié)約了研制經(jīng)費。
困難和挫折早已成為研制團隊的家常便飯。2005年,已經(jīng)歷過9次成功試車的50噸氫氧發(fā)動機,在點火后突然出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象,燃燒室壁板鼓出一個大包。經(jīng)過反復(fù)研究,團隊鎖定了燃燒室耦合振動問題。兩年后,他們通過加擋板,分區(qū)燃燒,錯開了頻率,將問題解決。
長征五號使用零下252.5度的低溫推進劑,讓它性能上獲得大幅提升,但難度也隨之增加。2012年6月,5米直徑芯級貯箱在低溫靜力試驗中突然破裂,如果處于實際飛行中,這將導(dǎo)致箱體結(jié)構(gòu)失穩(wěn),后果嚴重。團隊最終決定,將貯箱設(shè)計推倒重來。這個消息讓一些隊員流下了眼淚?!?1米長的貯箱,壁厚不到3毫米,就像放大版的可樂易拉罐,一毫米的誤差就會讓傳力方式發(fā)生變化?!蓖醌k回憶說,“在設(shè)計時,大家一克一克地減重,又考慮結(jié)構(gòu)要牢固,做出來不容易,所以這次失敗的打擊很大?!苯酉聛淼娜辏瑘F隊從頭開始,重新設(shè)計研制了芯級貯箱。
研制路上,一場場激烈的爭論更是屢見不鮮。這讓大家紅過臉,也擦出了靈感的火花,新三垂測發(fā)模式、臍帶塔發(fā)射平臺等方案都是由此誕生。
數(shù)據(jù)顯示,有上萬名航天人參與了長征五號的研制,研制生產(chǎn)各類產(chǎn)品19000臺套,累計開展近7000次、1000余項地面試驗。長征五號火箭將為我國后續(xù)探月、載人航天、火星探測等重大工程提供有力保障,而其研制過程中培養(yǎng)的一大批技術(shù)人才,也將成為我國未來航天發(fā)展的依靠。