“胖五”飞天!为打赢翻身仗,背后的航天人付出了哪些努力
时隔900多天,胖五再次出征。昨天20时45分,长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,约2220秒后,将实践二十号卫星准确送入预定轨道,发射飞行试验取得圆满成功。这是胖五的第三次发射。长征五号火箭是我国首型大推力无毒无污染液体火箭,运载能力位居世界前列。未来将直接服务我国探月工程三期、载人空间站建设、火星探测等一系列重大任务。
昨天20时45分,长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空。 通讯员 郭文彬 摄
走出至暗时刻打赢翻身仗
长征五号运载火箭由中国航天科技集团第一研究院抓总研制。自2006年正式立项研制以来,经过10余年的工程研制,长征五号火箭先后于2016年11月3日和2017年7月2日实施了两次发射,其中首次发射取得圆满成功,第二次发射火箭因发动机局部结构问题未能将卫星送入预定轨道。
从发射失利到此次发射成功,长征五号火箭用了30个月。900多个日夜中,长征五号研制团队在攻克氢氧发动机技术难题中不断提升技术认识。
长征五号遥二火箭失利后,经过100余天的故障排查与定位以及180余天的试验验证,长征五号遥二火箭失利的原因终于确认——由于火箭芯一级氢氧发动机局部结构发生异常,发动机推力瞬时大幅下降,致使发射任务失利。“根据故障调查的结论,研制团队对芯一级氢氧发动机进行了设计改进,从结构、材料和工艺等方面都采取了相应的改进措施,提高了对飞行环境的适应性。”长征五号火箭总设计师李东介绍。
2018年11月30日、2019年4月4日,火箭研制团队又两次提前发现故障隐患,并及时排除,彻底解决了困扰长征五号的发动机问题。改进后的发动机经过10余次3000余秒的试验验证,证明了改进措施的有效性,长五火箭终于回到恢复发射的“快车道”。
“长征五号遥三火箭在遥二火箭的基础上,进行了200余项技术改进,其中比较重大的技术改进有9项,包括了发动机设计改进、长排整流罩设计改进、利用系统调节方案改进等。”长征五号火箭副总设计师杨虎军介绍。
作为目前我国运载能力最大的火箭,长征五号肩负着开展载人航天空间站建设、月球采样返回、火星探测等多项重大航天工程任务,是承载中华民族对浩瀚宇宙向往的“梦想之箭”,也是我国由航天大国迈向航天强国的重要标志。
李东表示,长征五号火箭采用多种构型系列化设计的技术途径,其中一级半构型的长征五号B运载火箭,近地轨道的运载能力达到25吨左右,可以有力支撑我国载人航天空间站的建设;两级半构型的长征五号运载火箭,地球同步轨道运载能力达到14吨,可以用于发射大型高轨道卫星、实施月球采样返回、开展深空探测等任务。
助力中国航天超级2020
这次成功发射,为中国航天“超级2020”的一系列重大任务打下坚实基础。
中国航天科技集团第一研究院院长王小军表示,此次长征五号遥三运载火箭发射成功,也标志着长征五号火箭将加速进入工程应用阶段。2020年计划完成长征五号B火箭的首次发射任务,发射嫦娥五号月球探测器实施月球采样返回,以及发射火星探测器等。目前,执行后续各项任务的长五火箭进展顺利,正在按计划开展各项生产、装配和测试工作。
2020年,我国将用长征五号运载火箭择机发射“嫦娥五号”,实现月面无人采样返回,圆满完成探月工程三步走的总体规划目标。“嫦娥五号”任务需要将8吨多的“嫦娥五号”探测器直接送入地月转移轨道,而完成这一任务,必须由具有大运载能力的长征五号运载火箭来完成。
2020年,我国将通过长征五号运载火箭发射火星探测器,并通过一次发射实现火星环绕、着陆和巡视探测。大约每隔26个月就会发生一次“火星冲日”,这时火星与地球的距离会达到极近值,可以使用较小的代价将探测器送往火星。在2020年就有一次“火星冲日”的机会。长征五号运载火箭总设计师李东说,长征五号的成功研制,将大幅度提高我国进入空间的能力。
据载人航天办公室介绍,我国载人航天空间站预计在2022年左右建成,可支持3名航天员长期驻留,在轨运行10年,将向国际社会开放合作,提供全球共享的空间应用平台。作为执行载人航天空间站工程中发射空间站核心舱的主力火箭——长征五号B火箭预计2020年迎来首秀,这也将加速我国载人空间站建设的步伐。
长征五号运载火箭的研制历程,也为新一代运载火箭积累了宝贵的经验。2020年,由火箭院抓总研制的长征五号B、长征七号甲、长征八号等多型新一代运载火箭将相继迎来首飞。
长征五号遥三运载火箭在发射区。 新华社发
访谈
“憋着一口气”
把工作做到极致
此次长征五号遥三火箭发射任务的“01”指挥员名叫王光义,他曾经是长征七号火箭首飞任务和天舟一号任务的“01”指挥员。“01”指挥员,就是通常说的航天发射任务“大管家”,这个岗位既要有丰富的任务经验,还要有扎实的技术功底,责任重大、使命光荣。火箭发射最后时刻,大家听到的“5、4、3、2、1,点火!”等指令就是由“01”指挥员下达的。
两年多前,长五遥二火箭因芯一级氢氧发动机故障,致使发射失利。“干航天的不怕出问题,出了问题必须解决问题!那次失利后,我们发射场全线没有沮丧和气馁,大家都憋着一口气,各个系统、各个岗位也立即投入火箭复飞的准备中。”王光义回忆说。
为了把长五火箭的脾气摸得更准更透,王光义先后三次跑到火箭研制生产厂家。从基础知识到设备原理,从设计方案到零件部件,从基本操作到应急处置,他把自己完全归零,从最基础的学,从最简单的做。
对王光义来说,完成从长七到长五的跨越转型,挑战异常巨大。长五和长七虽然都是新型低温火箭,但差异明显:个头上,一个芯级直径3.35米,一个5米;燃料上,长七使用的是液氧煤油,长五使用的是液氢液氧。两型火箭用的是两套地面设备设施。王光义组织编写新的训练考核大纲,带领团队全系统、全要素、全流程参加任务仿真训练,设置的产品进场、垂直总装、加注发射等70余个演练项目涵盖了发射任务每一个环节。
作为发射场系统的牵头人,他带领各系统完善任务总体文书和应急预案,开展50多项各类应急演练项目。
为了任务圆满顺利,发射场全线把工作做到了极致。
他说,这次发射凝结了成千上万航天人的心血,“01”指挥员是发射任务的最后一个环节,不能因为自己的疏忽大意,把那么多人卧薪尝胆的成果荒废掉。
胖五简历
大块头
长征五号长约57米,是我国现役火箭中尺寸最大的。5米直径大型箭体结构为我国运载火箭首次采用,是火箭实现运载能力重大跨越的基础。
发动机是火箭的心脏,长征五号采用了3型12台全新研制的大推力发动机,起飞重量约870吨,起飞推力超过1000吨。
有担当
长征五号使我国运载火箭的运载能力提高了两倍多,能将25吨级的航天器送到近地轨道,将14吨级的航天器送到地球同步转移轨道,将8吨级的探测器送到地球-月球转移轨道,将5吨级的探测器送到地球-火星转移轨道。
长征五号使我国运载火箭的规模实现从中型到大型的跨越,运载能力达到或超过国外主流大型火箭。
是冰箭也是暖男
胖五的燃料大部分是零下183℃的液氧和零下253℃的液氢——这已经接近低温的极限,所以又被称为“冰箭”。主发动机均采用无毒无污染的推进技术,液氢、液氧产生“暖暖的”水蒸气。胖五是一个非常具有环保意识的暖男。
- 1986年,长征五号运载火箭的设计论证开始。
- 2006年,长征五号新一代运载火箭正式立项。
- 2016年,胖五第一次奔向太空。
- 2017年,胖五第二次出征遭遇挫败。
- 2019年,历时两年,900多个日夜,中国航天人夜以继日查找原因、试验论证、攻克难题,胖五归来。