王舒颖 /文
你尝试过负重行走在深水表面的薄冰上吗?每一步都惊心动魄、小心翼翼,稍有不慎就会跌进深潭,坠入黑暗。
对长征五号运载火箭团队来说,从遥二发射失利备受质疑,到如今遥三再战告捷,整整908 日,如同负重行走在薄冰之上,战战兢兢,慎之又慎。
事实证明,这是一支真正的钢铁之师。在全面反思中笃定前行,在反复磨砺中咬牙坚持:突破240 多项关键技术,进行1000 多项计算仿真和地面试验,15000余秒关键技术试验……数载饮冰,不凉热血;直面失败,逆风前行。
胜利的王冠只加冕百折不挠的奋斗者。
2019 年12 月27 日20:45,海南文昌发射场。长征五号遥三火箭的发动机喷管吐出的炽热火焰跳跃上升,似一条喷火的巨龙奔向太空。与首飞经历了惊心动魄的163 分钟相比,这次飞天之旅可谓一气呵成、酣畅淋漓。海边广场屏息等待的上万人霎时爆发的胜利欢呼,彻底驱散了笼罩长五团队两年多的阴霾。
这是一场玉汝于成的跋涉,更是一次意义非凡的胜利。外媒评价,此次发射成功“使中国的太空计划在2017 年遭遇挫折之后重回正轨”。
时间回溯到2017 年7 月2 日,是长五遥二出征的日子。发射前的准备工作很顺利,文昌天空湛蓝,一切都预示着完美的结局。
晚上7 点23 分,火箭按时点火,170 秒后,4 个装有液氧煤油发动机的助推器完成使命,成功分离;然而出人意料,飞行至346 秒时,大屏幕显示的数据突然跳变:有一台发动机竟然熄火了!由于一台发动机熄火,另一台发动机仍在工作,给了火箭加速下降的动力,火箭的飞行形成了加速向下的曲线。
这条向下的曲线像一张拉满的强弓,瞬间将失败的利剑射向在场所有人:飞行曲线往下掉,就意味着火箭在渐渐失去推力,推力不够,火箭就没有加速度,就不能克服重力场的作用。
很快,火箭就掉了下来,跟现场所有人的心一起坠入海底。
刹那间,“天要塌了”的感觉向长征五号火箭总指挥王珏袭来,他直言:“在我们正迈向更强的路上,被一盆冰水浇得‘透心凉’。”
失败来得猝不及防。当晚官方发布了任务失利的快讯,多重压力直接砸向长五团队。此后两年多里,前所未有的煎熬、困苦、曲折、质疑像浓重的阴霾笼罩在他们心头。
众所周知,长征五号是中国航天迈向深空的阶梯,肩负着发射大型航天器、实施月球采样返回、开展火星探测等一系列后续重要航天任务,遥二的失利使得这些重大项目实施时间大幅推迟。因为火箭的失利影响后续航天任务按时实施的压力,似千钧重担落在长五团队的肩上。
中国国家航天局局长张克俭等在指挥大厅观看长征五号遥三运载火箭发射全过程/宿东 摄
与此同时,各界的质疑声和网络负面评价迅速发酵。比如,中国进行“长五”工程是否跨步太大?中国航天宣称的中国质量是否名不副实?长五是该推倒重来还是在现有基础上解决问题尽快恢复发射……尽管不乏鼓励和支持的声音,但对团队成员来说,再微弱的批评声音,都会触发他们内心深处的自责与内疚。
有媒体说,这是1992 年发射失利以来,中国航天的至暗时刻。发射团队一名女工程员在自己日记里写下,“已经连续48 小时没有合过眼了,现在又是晚上十一点多了,这次被网友骂得挺凶,委屈却无力回击。”
不想被黑暗淹没,就要绝地反击,在黑暗中寻找通往光明的出口。担任文昌航天发射场发测站系统指挥员的陈吉伟回想当时情景感慨,繁重的任务没有留太多时间让大家品味失败的苦涩,各系统、各岗位立即重整旗鼓,投入火箭复飞的准备中。
真正的勇士不是不败,而是迎难而上,在跌倒的地方筑起下次加冕的王座。
问题究竟出在哪儿?
导致发动机出现故障的问题像“魔鬼”一般,紧紧扼住长五团队每个人的喉咙。擒住“魔鬼”的第一步,就是准确找到失利问题所在。
长五遥二失利后的第3 天,团队就展开为期100多天的归零工作,并逐渐将失利原因锁定在火箭液氢液氧(YF-77)发动机上——这是我国首次研制的大推力液氢液氧发动机,立项时间比长五火箭还早四年。YF-77 的故障简单说来,就是为泵输送燃气做功的通路堵了,影响了氧燃料的正常输送,缺少燃料的发动机很快就宕机了。可是导致YF-77 发动机出现问题的原因又是什么?
为了看到发生故障的发动机原貌,国防科工局协调国家海洋局甚至派出蛟龙号,打算在发动机入海的海域进行打捞,却无功而返。没有实物,团队只能靠大量的地面仿真和试验参数进行验证。YF-77 发动机的归零工作用长征五号火箭副总设计师王维彬的话,可以用6 个字概括——“在黑暗中探索”。
“‘魔鬼’时不时突然冒出来,蒙蔽研制团队的视线,甚至把他们逼进了伸手不见五指的无边深渊。但研制团队并没有被黑暗所吓倒,没有被击垮。”航天科技六院党委书记周利民回忆道。
2017 年10 月2 日,YF-77 发动机故障定位工作完成;经过半年改进,2018 年4 月,长五火箭完成归零评审。其间,YF-77 发动机连续经历了14 次试车考核,其中前13 次为长程试车。研制团队对芯一级氢氧发动机的结构、材料和工艺等方面提出相应改进措施,提高了火箭的可靠性。
就在大家对长五复飞满怀信心时,“魔鬼”仍藏身黑暗深处伺机而动。
2018 年11 月30 日,此时长五遥三火箭装配工作已经完成80%,即将出厂。北京云岗的试车台传来的消息让所有人的心马上揪了起来:改进后的芯一级氢氧发动机在长程试车过程中出现问题,而此时和这台故障发动机同批次的产品已经有两台安装在即将出厂的遥三火箭上!情况紧急,总指挥王珏和总师李东当机立断,建议暂停发射计划,火箭要进行第二次归零。随后专家们对发动机的结构进行强化,全面提高了发动机的可靠性。发动机经历了两次试车考核,全部过关,大家总算松了一口气。
万万没想到,2019 年4 月4 日,“魔鬼”再次出现。长五遥三火箭总装工作进入到最后阶段时,一台用于后续任务的芯一级氢氧发动机,在试验数据分析过程中出现“异常振动频率”。本着“不带一丝疑虑上天”的原则,团队开始第三次归零。大家把经历过试车考核的YF-77 发动机全部找出来,发现多台发动机在同一个位置产生了微小裂纹。
在一次次遭遇难题的过程中,“魔鬼”终于暴露在大家面前。2019 年7 月,研制人员完成了对发动机的结构改进,并完成十几次大型地面试验。经历3 次归零、历时2 年多,发动机问题终于解决。
“弯路不会白走,这会使大家对问题的认识更加透彻,让队伍走向成熟,所以不断暴露问题的过程,也是获得提升的过程。”长五火箭总指挥王珏说。
“铁血誓言壮酒行。砺器明甲,破釜焚舟,大军下龙楼。”这是总设计师李东在长五遥三出征前的赋词,满是壮志待酬的风发意气。
万众瞩目下,长五遥三顺利升空,将实践二十号卫星送入了近地点192.8 千米、远地点68016.8 千米、轨道半长轴40478.1 千米的超同步转移轨道。根据任务设计,卫星初轨的理论值为近地点200 千米、远地点68000 千米、轨道半长轴40482.9 千米。半长轴允许偏差为±350 千米,实际偏差仅4.8 千米。
正中靶心!好一场漂亮的“翻身仗”!
“五星红旗迎风飘扬,胜利歌声多么嘹亮……”发射成功后,文昌航天发射场响起歌声。
华夏欢歌,九州同庆。在网络上,长征五号的“王者归来”迅速跻身热搜第一位。之所以引起这么广泛的关注,是因为长五承载了太多航天人的心血和中国人的期望。从1995 年应用于大型运载火箭的液氧煤油发动机和液氢液氧发动机正式进入工程预研阶段,到2016年长征五号首飞,中国的大火箭研制走过30 年风雨。长征五号在大幅提升中国自主进入空间能力的同时,也为构筑中国新一代运载火箭系列型谱以及未来发展重型运载火箭,奠定技术基础。
国家航天局局长张克俭说:“长征五号的再次起航,承载了无数航天人的光荣与梦想,开辟了中国航天通往深空更加宽广的‘天梯’,是我国由航天大国迈向航天强国的重要标志!”
即将到来的2020 年,是名副其实的“中国航天超级年”,一幕幕精彩的航天大剧,都需要长征五号加入才能成功上演: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;择机发射火星探测器,通过一次发射实现火星环绕、着陆和巡视探测;作为发射空间站核心舱的主力火箭,预计2020 年迎来首秀,加速我国载人航天空间站建设的步伐……在长征五号运载火箭研制团队看来,这次的成功只是一个新的起点,新的开始。
长五首发胜利时,总师李东就冷静地表示,一发成功不代表下一发还能成功,永远对失败保持敬畏。遥三发射成功之际,他又写下“枕戈饮胆九百天,万般磨砺难尽言。今夜可敢片刻闲?硝烟才散,举眸广寒,何日月又圆?”激励自己和团队,保持“如临深渊,如履薄冰”的心态。
敬畏常在,行稳致远。奔向星辰大海的长征之路在继续,这枚承载着中华民族探索浩瀚宇宙的“梦想之箭”,必将在这支钢铁之师的带领下创造新的传奇故事。