眼下长征五号的“凤凰涅槃”之旅,便是一个最好的例证。
(长征五号第三次发射,成功!
宋国强 摄)
两年前,长征五号在第二次发射时遭遇失落利,这则像阴霾一样笼罩国民气头,并一度引发质疑。如今,这枚中国最大火箭历时900多天“浴火重生”,再次出征。
12月27日,伴随着一阵震天撼岳的轰鸣声,长征五号在文昌航天发射场开启了它的第三次翱翔之旅,一团刺目耀眼的火焰簇拥着大火箭“华美涅槃”,飞向天涯。终极,任务宣告成功,这枚大火箭蛰伏两年,终于扬眉吐气!
一飞冲天的背后,却并非一起坦途,乃至可以用“一波三折”来形容。用中国工程院院士、中国航天科技集团一院长征系列火箭总设计师龙乐豪常挂嘴边的那句话说,“失落败是差一点的成功,成功是差一点的失落败”——过去两年900多天的日昼夜夜,中国航天人每时每刻都不敢掉以轻心。
一
触目惊心3小时
长征五号是一个从一出生就注定不平凡的火箭,它寄托了太多人的梦想和夙愿。长期以来,谈及我国的某项技能或某个领域的发展,人们已经习惯用“大而不强”来形容。但航天正在将这种说法冲破,而冲破这种说法的第一拳便是长征五号——相称于“航天强国”的入场券。其研制难度可想而知。
早在1986年,我国就已经开展了新一代运载火箭的论证,从上世纪90年代中期开始,针对新一代火箭发动机的研究提上日程。2016年,经由30年论证研制的新一代大火箭——长征五号首飞成功,万众瞩目。
然而,首飞成功的背后,也有“差一点失落败”的插曲。
胡旭东是长征五号首飞任务01指挥员,他至今记得,那是2016年11月3日,发射韶光从原定当天18点整,到末了发射时的20点43分,期间经历令人窒息的6次韶光重置,乃至一度面临发射任务被迫取消的磨练。
不雅观看发射的人们因此记住了这个“有惊无险”的分外时候,也对这枚拉开中国大运载时期序幕的火箭多了几分直不雅观的认识。
(长征五号第三次发射,成功!
宋国强 摄)
韶光回拨到当天17时30分,测发大厅气氛溘然紧张起来,数百名科技职员的目光一齐投向大屏——由于火箭一级循环预冷泵无法正常启动,火箭“发热”了。此刻大屏上显示的温度是238K,远高于110K的起飞标准……
根据胡旭东的回顾,这时任务指挥部研究决定,如果到了19时30分,发动机预冷效果还达不到发射条件,将启动推进剂泄回程序,取消这次发射任务。
19时28分,间隔“底线”韶光仅剩2分钟,发动机温度降至预定值,火箭成功“退烧”。
“设定点火韶光为20时40分。”胡旭东大大地呼出了一口气。
然而,即便是临射前的末了关头,紧急情形却几次再三发生。
20时40分,间隔末了发射韶光仅余1分钟,胡旭东刚下达“1分钟准备”口令,溘然听到掌握系统指挥员韦康发出了“中国航天史上最牛的口令”:“01,中止发射!
”
“怎么回事?”
这一刻,胡旭东的思绪瞬间凝固了,不由自主地站起来,脱口而出问了一句。
发射前10秒,胡旭东开始倒计时计数,溘然又接到韦康“请稍等”的要求。
“中止发射!
”胡旭东叫停了发射程序,再一次组织排查故障缘故原由。问题终极得以办理。
“点火”口令终于下达,火箭腾空而起。
人们欢呼的背后,包括胡旭东在内的航天人开始整理剖析发射数据,他们要面对的是63万条原始数据——这些关乎着中国大火箭下一次能否依旧“转危为安”。
二
猜到了开头 却没猜到结局
长征五号的前两次发射任务,龙乐豪都在现场。他一个明显的感想熏染是:第一次发射任务虽然成功了,但是起飞前3小时的“跌跌撞撞”彷佛更牵动人心,他说,“这也是难免的,毕竟这是一枚全新的火箭,新情形太繁芜。”
相应地,第二次发射,对很多在现场的人来说,“原来称得上十分顺利”。“起飞前不像长征五号遥一(即第一次翱翔任务,注,下同)那样触目惊心,”龙乐豪说,遥二的发射现场,最初几分钟“要沉着得多”“要好得多”。
他当时还在想,“这或许是有了第一次的弯曲经历,暴露出一些问题,继而做了大量改进事情,有履历了,心态比较平稳。”
的确,长征五号从文昌航天发射场第二次起飞之后,前面几分钟的翱翔统统正常。但翱翔300多秒后,问题涌现了。
“溘然之间,(长征五号)翱翔曲线就不大敌人了……”在文昌航天发射场测发大厅,龙乐豪从大屏幕上看到,曲线不是按照他们预定的方向往上跑,而是在往下“掉”。
贰心头一紧:翱翔曲线往下掉,就意味着火箭在逐渐失落去推力,推力不足,火箭就没有加速度,就不能战胜重力场的浸染。
“那时,我预感到‘完了’,这一次发射要失落败了……”龙乐豪说。
(长征五号第三次发射,成功!
郭文彬摄)
测发大厅一片寂静。
一位在现场的测控队员见告,他们的心,就像大屏幕上的翱翔曲线一样,“一贯往下掉”,很多人都默默流下了眼泪。
当晚,新华社发布任务失落利的快讯:2017年7月2日19时23分,我国在中国文昌航天发射场组织履行长征五号遥二火箭翱翔任务,火箭翱翔涌现非常,发射任务失落利。后续将组织专家对故障缘故原由进行调查剖析。
“这个结果,是谁都不愿见地到的。”龙乐豪说,他很快就见告自己,科学试验失落败在所难免,当下要做的是如何尽快找出故障缘故原由,采纳方法,争取尽早复飞,用实际行动再次证明我们的火箭是可信任的。
那一晚,龙乐豪从测发大厅离开时,并没有和现场的航天子弟有过多的互换。但他相信,这些年轻的航天人有能力顶住压力。“现在看起来确实也是这样,他们并没有被困难所压倒——压趴下,仍旧站了起来!
”龙乐豪说。
三
又是发动机,到底难在哪?
2018年4月16日,国家航天局对外发布长征五号遥二火箭故障调查情形,个中提到,长征五号遥二火箭翱翔至346秒时突发故障,故障缘故原由已基本查明,改进后的芯一级液氢液氧发动机完成多次地面热试车考察,验证了改进方法的有效性。
根据剖析仿真打算及地面试验结果,故障缘故原由为芯一级液氢液氧发动机一分机涡轮排气装置在繁芜力热心况下,局部构造发生非常,发动机推力瞬时大幅低落,致使发射任务失落利。
发动机,又是发动机,是的,这个曾一度刺痛国人航空领域关键技能的字眼,这一次在航天领域成了“绊脚石”。
大火箭,自然离不开大推力,而大推力,就离不开拓动机。在长征五号之前,我国现役火箭发动机单台推力最大只有70吨旁边,想要发射超大型航天器,就显得“力不从心”了。
新型的大推力发动机应运而生。根据中国航天科技集团六院党委布告周利民的说法,经由15年不懈攻关,8台全新研制的120吨液氧石油发动机,被装置在长征五号的4个助推器上,4台全新研制的氢氧发动机,则在一级和二级火箭上各装置了两台。
他有一个形象的说法,研制发动机就像攀登珠穆朗玛峰这样的难度,“一些外国专家说,纵然我们设计出来,我们也不可能把它制造出来。” 这个中,遥二任务涌现故障的氢氧发动机,更是“难上加上”。
(长征五号第三次发射,成功!
郭文彬摄)
周利民至今记得,面对全新的发动机,研制团队开始了夜以继日的科技攻关,几十种新材料、一百多种新工艺逐一被占领。然而,发动机的起动成为一只最大的拦路虎。
他说,起动阶段它是全体发动机处在不稳定的动态过程里, 由于转速从静止状态转到几万转,温度要从常温从低温下要进入到高温下,我们的掌握时序都因此毫秒级来掌握动作的,任何一个合营不好,没达到预想的结果都可能导致失落败。
最初让研制团队备受打击的是,长征五号首飞所用的发动机样机研制出来后,其试车结果连续4次均遭失落败:两次起动爆炸,两次燃气系统烧毁。
周利民说,这些对全体研制军队、设计军队信心打击非常大,“很多人做梦都梦见爆炸的场景,吃不下饭,睡不好觉”。
四
与“妖怪”做斗争
而这些,还只是中国航天人在发动机研制阶段所遭遇的“痛不欲生”。长征五号遥二任务失落利后,这些人面对的压力变得更大,他们乃至将涌现故障的发动机问题称之为“妖怪”。
中国航天科技集团六院一位试验队员见告,为了揪出“妖怪”,消灭“仇敌”,研制团队这两年多承受的煎熬、困苦、弯曲、质疑,前所未有。所经历的磨砺、拼搏、奋斗、攻关,也是研制历史中罕见的。特殊是那些隐蔽很深的“妖怪”,战斗之紧张之繁芜,更是前所未有。
“‘妖怪’时时时溘然冒出来,蒙蔽研制团队的视线,乃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阴郁所吓倒,更没有被击垮。”周利民说。
(长征五号第三次发射,成功!
郭文彬摄)
据中国航天科技集团六院的统计,仅2019年二三季度,该院北京11所氢氧发动机研制团队累计加班就达到23000小时。终于揪出了隐蔽在发动机身上的“妖怪”,消灭了负隅顽抗的“仇敌”,打消了隐患,肃清了故障。
长征五号火箭总设计师李东见告,长征五号遥二火箭失落利后,经由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落利的缘故原由终于确认。此后,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,从构造、材料和工艺等方面都采纳了相应的改进方法,提高了对翱翔环境的适应性。
故障缘故原由找到了,查明了,也改进了。统统看起来都是那么的顺利。
然而,新问题又来了。
五
归零过程一波三折
2018年11月30日,改进后的芯一级氢氧发动机,在长程试车过程中涌现问题。
李东见告,这一次航天人反应更快,根据故障缘故原由,研制团队对发动机的局部薄弱环节进行了改进,提高了却构的动强度裕度。
2019年3月29日,发动机试车故障的归零事情及改进验证全部完成——两次长程试车验证顺利通过,第二次的问题就这样办理了。
但很快,他们就迎来了第三次“遭遇战”。
2019年4月4日,在长征五号遥三火箭的总装事情进入到末了阶段时,一台用于后续任务的芯一级氢氧发动机,在试验数据剖析过程中,涌现了“非常振动频率”。
真可谓一波三折,也再次验证了那句话:科学探索的道路从来不是坦途。
“不带一丝疑虑上天!
”李东说,研制职员顺藤摸瓜,找到了问题的“症结”所在——发动机局部构造,对繁芜力热心况非常敏感,随意马虎引起共振,一旦引发,不易衰减。
2019年7月,研制职员完成了对发动机的构造改进,并完成了十几次大型地面试验。
至此,困扰长征五号两年多的发动机问题,终于排查完毕。
根据中国航天科技集团一院的统计,长征五号从2017年7月2日遥二失落利,到2019年12月27日遥三发射成功,历时908天,累计进行了40余次关键技能试验。
908个昼夜,无数次跌倒后又重新爬起。而最大的“硬骨头”——氢氧发动机,也在两年多韶光里完成了凤凰浴火、涅槃重生。
(长征五号第三次发射,成功!
郭文彬摄)
按照龙乐豪的说法,900多天,这样的间隔韶光——出了任务失落利后再进行后续翱翔的周期,在长征火箭的历史上是属于比较长的,他印象里乃至还没有间隔这么永劫光的“归零”。
“我们当然希望间隔韶光缩短一点,但科学研究不可能随主不雅观欲望改变。”龙乐豪说,长征五号遥二火箭的失落利,是在繁芜力热心况相互浸染下,发动机某一零部件组件涌现失落效——这个问题隐蔽得比较深,大多数情形下不涌现,只是偶尔涌现,然而一旦涌现,便是“灾害性的结果”。
在他看来,这次“归零”,终于把这个捣蛋的“妖怪”逮住,只管耗费韶光长,却值得。
六
“我们都憋着一股气!
”
事实上,揪出“妖怪”,“再造”发动机,并非几个人,几个团队,或几家单位的事情。
中国航天科技集团六院北京11所副所长颜勇见告,长征五号遥二火箭发射失落利,把拥有“金牌动力美誉”的液体动力奇迹推向了风口浪尖,芯一级大推力氢氧火箭发动机涌现的故障,让发动机研制军队承受了非常巨大的压力与磨练。该所借助集团和六院的力量,利用统统有效资源,开展归零事情——可以说,这是一场技能攻关的“全国大联合”。
在这场联合大攻关中,中科院、国防科技大学、清华大学、北京大学等高档院校,航天科技集团、航天科工集团、航空工业集团的各大研究院所,加在一起20多家单位的数百名专家学者参与进来,共同开展归零剖析,联合进行课题研究。
北京11所质量主管吕威见告,过去两年多,他们先后组织了百余次故障剖析会及专题会。
“我第一次见到这么多院士齐聚一堂!
”吕威说,他印象最深刻的一次评审,有25位院士和5位大学教授作为特邀专家来到现场,听取发动机研制事情情形,提出见地建议,系统内的近60位领导专家也参与到互换谈论中。
事实上,两年前的任务失落利之后,很多人也在跃跃欲试,期待重归“沙场”,大显技艺。
“如果挫折遮蔽了前路的光明,那就用不悔的初心举火夜行!
” 文昌航天发射场发测站系统指挥员陈吉伟见告,没有沮丧和气馁,大家都憋着一口气,各个别系、各个岗位重整旗鼓、从零开始,立即投入火箭复飞的准备中。
一次又一次地流程推演,一项又一项地预想回忆,一遍又一各处操作演习训练。发测站某系统空气压缩机运行不是很稳定,设备厂家反复做了数十次改进试验,问题依然存在。
有很多人都劝陈吉伟,“又不是制约性成分,差不多就行了”。但他的回答却不依不饶,“影响任务的成分,就得不打折扣,办理到底!
”
如今,长征五号终于打赢这场“翻身之战”,它也成为中国航天2019年最具标志性的任务。而这,不仅仅是由于它决定着后续嫦娥五号、载人空间站和首次火星探测等重大工程任务的实行,更在于它将科学试验由失落败走向成功的过程,以这样一种直不雅观的办法呈现到公众面前,让人为之牵动,让人为之惊叹。除了钱学森的那句话,阿尔伯特·爱因斯坦也有过一句被科学界奉为圭表标准的“金句”,大意是:一个人在科学探索的道路上,走过弯路,犯差错误,并不是坏事,更不是什么耻辱,要在实践中勇于承认和改正缺点。长征五号做到了。中国航天人做到了。