胡文娟 冯海倩
“……3、2、1, 点火!”伴随着指令,嗖地一声,一枚重约50公斤、高约3米的火箭升上了4000多米的高空。这是2013年7月的一天,在内蒙古科尔沁左翼后旗的一处戈壁滩上,看到坚持两年制造的火箭一跃升空,胡振宇激动地喊叫着。为了能够把火箭送上天,他和队友们坚持了两年,克服了资金、技术、安全等难题,终于把这枚国内业余火箭界重量最大,复杂系数最高的火箭送上了苍穹。
爱好者不爱约束的创造力
2011年,胡振宇正在华南理工大学读大二,尽管读的是工商管理专业,但他依旧对自己中学时着迷的化学和炸药念念不忘。在一个科技爱好者的社交网站——科创论坛上,他认识了许多跟他一样的朋友——罗澍、张子林、黄德恩和陈诗会,大家都是从中学时候就开始接触火箭方面的信息。大伙儿以前都是单兵作战,制造的火箭也较为“简单粗暴”,都上大学了,何不做一枚“真正的”火箭呢?在胡振宇的提议下,五个人决定高端大气上档次一把,玩点真材实料的。
2011年9月,他们开始造火箭,确切地说是探空火箭。“挑战较为初级的探空火箭对于当时经验不算丰富的我们来讲,算是量力而行吧。”胡振宇说。没有资金怎么办?自掏腰包一起凑钱;没有实验室怎么办?中山大学有公用的电子实验室,还允许外校学生进去做试验。资金、场地都解决了,大家就发挥所长,分工行动了。
华南师范大学材料物理专业的张子林负责火箭的发动机设计,他玩火箭很多年了,经验丰富,是论坛里公认的技术大牛。“他的技术非常好,我刚开始制造燃料时,他给了我很多建议,也教我很多东西。”胡振宇当时负责协助张子林完成燃料制造的部分,同时还负责整个项目的组织管理。中山大学的罗澍负责火箭的航空电子设备和数据采集,他早在高中时就曾获得过发明展览会金奖,是家乡有名的小小发明家,后来被中山大学自主招生录取。黄德恩则负责场地的勘察与观测点选址。另外还有一名自由职业者陈诗会,他主要负责火箭制造过程中的机械加工部分。
“那段时间大家确实没少忙活,基本上每天晚上都搞到凌晨,呆在实验室里埋头做试验,搞测试。”胡振宇对于团队当时在一起工作的热情十分怀念,“在缺乏资金的情况下,大家尽量自己动手。比如说地面点火用的测试台,就是我们自制芯片和机械结构,用普通的电子秤改装成的。我们尽可能利用身边方便的资源,选择物美价廉的PVC管材做火箭箭体,借用学校的实验室和小工厂的车床做电子芯片和发动机。说实话,我们的这些材料和工艺跟国家制造火箭有着天壤之别,人家都是专门的合金材料,并且有着高精密度的加工工艺,而我们都是随随便便找点东西来弄,可以说百分之八九十的材质都是淘宝上购买的。不过这也体现了爱好者的一个特点——不受约束的创造力和纯粹的热情。”
2011年11月,火箭建造完成,可是出师不利,刚一决定要在广州大学城附近的空地上进行发射,就被空管部门和其他相关部门得知后叫停了。为此,他们不得不将火箭发射改为地面模拟测试,圆梦蓝天暂且搁置了。
师兄助,柳暗花明
第一枚火箭的发射受阻,并没能打消大伙儿的积极性。尽管没有升空,但地面测试的效果还不错,发动机达到了设计要求,对整个模拟发射过程的电子检测也印证了火箭设计的合理性和高效性。这让大家更有信心了,他们继续从实测数据中寻找改进及突破的地方,为下次发射做准备。12月,团队终于找到一块没有航道的空域,在规避航道的偏远地区的建筑空地上进行第二枚火箭的发射,但这次发动机却爆炸了。胡振宇总结那次的失败原因说:“爆炸的直接原因可能是隔热层里的缝隙造成的。虽然我们的设计没问题,但是工艺和材料束缚了当时的实验。再加上对发动机、燃料等的测试也不够充分。”
2012年1月,团队到了最困难的时候。每个人都花了几千块钱,也耗费了很大的精力,结果东西还没做出来。况且当时已经到了学期末,大家还得应付期末考试。因此,团队决定暂时休整一阵子。也就是在此时,他们意外得到了来自华南理工大学一位校友的赞助。这位家电企业的老板给了他们10万元,为他们租了实验室,并且让他们用自己工厂里的精密数控车床来加工零部件。就这样,项目满血复活了。
虽然较之专业火箭制造经费,十来万还是太少,但是第三枚火箭的整体标准比前边两枚升级了不少。团队设计制造的电路板由原来的单层加倍至四层,传感器精度也提升了一个档次,胡振宇还将燃料进行了12次配方改良、3次规格升级和5次工艺改进,将火箭发射的预计高度从之前的640米提高至四五千米。为了能够发射成功,团队一次又一次地计算,检测。“半年的时间里,我们的加工方式有了质的飞跃,从最初的借用学校里的打磨机、切割机到现在完整的车床加工工艺。对于一些精密度要求高的部位,我们已经到了微米数量级。”为了保证安全,胡振宇等人设计了地面点火方式,并且在控制端和点火端中间设置了多台传感器进行实时监控。在箭体的材料方面,也实现了从铝合金到碳纤维和航空铝的复合材料的提升。发动机的测试中,性能也被不断刷新到原来的四五倍。此时,火箭的诸多数据均已达到国内业余火箭界的最高水准。
冲飞云霄
2012年10月,火箭主体基本完成。2013年4月,由于法律法规上对于引导民间火箭发射的空白使得赞助公司认为发射无望,停止了资金支持。随着队员们逐渐将重心转移到其他事情上,6月份,团队宣布解散,只剩下一大堆的材料和零件,但是为了向之前赞助的校友和自己两年的辛苦有个交代,胡振宇决定一个人也要把火箭发射上去。他从原来70多平米的实验室搬到了一个只有20平米,位于城中村的小屋子里,靠着出去教钢琴做家教来维持运转。
他花了将近一个月的时间,去学校工厂把那些还没有做的小零件,机械构造加工完成,然后把各个分散的部分整合到一起。胡振宇在那一个月里,天天熬通宵,也砸了不少钱,最终把这个火箭做好了。
依照《中华人民共和国民用航空法》中提到的“修建固定或者临时性对空发射场,应当按照国家规定获得批准;对空发射场的发射方向,不得与航路交叉”,胡振宇研究了国内航线,“只有内蒙古符合条件”,因此,他把发射地定在了内蒙古科尔沁左翼后旗。胡振宇定制了一个木箱,把火箭拆散,打包,跟女朋友一起将大木箱推到附近的一个物流站点,运到沈阳,然后再租车将其运到内蒙古的发射地。
2013年7月29日,胡振宇同来自“科创论坛”的其他20多名火箭爱好者一同组装了火箭,调试发射架,做好发射前的各项准备工作。下午2点,火箭在胡振宇的指挥下,“……3、2、1, 点火!”腾空而起,飞入了肉眼看不到的云层之中。几分钟后,胡振宇与同伴们开始搜索残骸,回收到结构完好的火箭头锥一枚。
胡振宇总结此次发射的意义说:“火箭飞上了天空已经算是一种成功,因为这证明了火箭的发动机、燃料和箭体设计都是很合格的。但从综合角度来看,这并不是一次完美的发射。” 因为他们的航空电子系统出了问题,火箭并没有按照预定的设计,成功地打开降落伞,且安全地回到地面,很多气象数据也都没有收集到。他说,“发射虽不完美,但还是希望人们能够关注国内的民间火箭实验,因为在国外,比如美国,有不少私营航天公司都是爱好者发起的,他们甚至会承接国家航天局的一些关键任务。爱好者在航天技术中是可以发挥巨大作用的。”