面朝大海 天路遠征

袁振 葛薇 王偉童

2017年國慶節(jié)前，中國運載火箭技術研究院長征七號運載火箭研制團隊獲評第二屆“央企楷?！薄?/p>

評委會在授予他們的頒獎詞中寫道： “六百秒完美飛行，在探索太空的征途上，標注中國軌跡。三千六百個日夜創(chuàng)新攻堅，讓十三億中國人的夢想升騰在浩瀚宇宙，為國鑄箭，你們不負眾望……”

2016年6月25日，是一個會被中國航天史記載的日子。

那一天，北緯19度，東經110度，中國海南省最東端的夜空，從未如此明亮過，也從未如此受世界矚目過。

晚8時整，我國新建的海濱發(fā)射場——海南文昌航天發(fā)射場第一次傳出仿佛空氣撕裂般的巨大聲響。伴隨著地動山搖，我國新一代中型運載火箭長征七號噴射著耀眼的白色烈焰，刺破夜幕，奔向太空。

經過603秒的飛行，火箭將載荷組合體送入近地點200千米、遠地點394千米的既定軌道，發(fā)射任務圓滿成功。

習近平總書記指出：“探索浩瀚宇宙，發(fā)展航天事業(yè)，建設航天強國，是我們不懈追求的航天夢?！遍L征七號火箭的誕生，使我國運載火箭的運載能力提升了1.5倍，是我國由航天大國向航天強國邁進的重要標志。

十年時間里，火箭研制團隊先后完成了以12項重大關鍵技術為代表的96項技術攻關，新技術比例超過70%，掌握了一批具有自主知識產權的全新技術。在長征七號2016年和2017年的兩次飛行任務中，火箭真正實現(xiàn)了零故障，沒有出現(xiàn)一個本質質量問題，1500余臺設備工作正常，1678個遙測參數(shù)正常，射前435個、飛行137個動作不僅全部正常而且準確到位。

火箭在天上十分鐘的完美表現(xiàn)，研制者們在地上卻足足用了十年時間來實現(xiàn)。

2008年11月21日，也是一個值得銘記的日子。長征七號運載火箭總設計師范瑞祥把這個日子，記得像自己和家人的生日一樣清楚。在這一天，長征七號型號研制隊伍正式“集結”，開始全面研制工作。

但其實，研制工作的起步要追溯到兩年前。2006年，最初的型號名稱并不是“長征七號”，而叫作“長征二號FIH”——“H”是“換”的意思。按照最初設想，這是一枚在長二F火箭基礎上進行升級改進的火箭，要花5年左右的時間，實現(xiàn)更換新燃料的目標。

之所以要研制新型火箭，最根本目的還在于我國要建設自己的載人空間站。根據(jù)國家航天部門的口徑，我國空間站將在2022年前后建成，其在軌運行時間將在10年以上，并有望在2024年國際空間站退役后成為唯一在軌運行的空間站。

貨運飛船的每次飛行都要為空間站送去盡可能多的物資和給養(yǎng)，而火箭運載能力只有達到13噸以上才有可能“打得動”這樣的飛船。但在當時，我國現(xiàn)役火箭低軌運載能力最大也就8噸多。

運載火箭的運載能力有多大，航天事業(yè)的舞臺就有多大。研制新一代運載火箭，成為中國航天人必然的選擇。

新型火箭被稱為“長征七號”，是2011年1月型號和我國載人空間站工程一起通過國家立項，才確定下來的。事實上，長征七號火箭的有效載荷運載能力從8噸多躍升到13.5噸，不僅更換了燃料，還改變了發(fā)動機，甚至布局等等，成為全新的“跨代”火箭。

長征七號火箭的首飛，也是長征系列運載火箭的第230次發(fā)射，作為載人航天工程空間實驗室任務的首戰(zhàn)，拉開了載人航天工程空間實驗室任務的大幕，對我國航天事業(yè)具有里程碑式的意義。

“只有這次首飛成功了，后續(xù)3次空間實驗室任務才能啟動?！蓖跣≤娍谥械摹?次任務”分別指2016年9月發(fā)射天宮二號空間實驗室、10月發(fā)射神舟十一號載人飛船和次年4月發(fā)射天舟一號貨運飛船。

如此高密度地執(zhí)行4次載人航天飛行任務，這是載人航天工程有史以來的第一次。環(huán)環(huán)相扣的時間表，后墻不能倒，長征七號火箭的研制者們只能迎難而上。

在正式立項后6個月，也就是2011年7月，長征七號火箭轉入初樣研制階段。在這個階段，所有的關鍵技術都要取得突破，所有器件都要經過地面試驗考核，火箭在工藝、結構、動力等多個系統(tǒng)遇到了前所未有的壓力。

2013年和2014年，被大家稱為長七火箭的“瘋狂年”，火箭結構件的研制全面駛入了“高速路”。許多型號隊伍人員創(chuàng)造了新的加班紀錄——每個月加班時間達到驚人的200個小時，平均每天工作近15個小時。

尤其2014年下半年，長七合練箭進入總裝階段。上級要求長征七號的合練箭必須在2014年12月中旬從天津港出發(fā)，經海路赴海南文昌航天發(fā)射場，進行為期3個月左右的合練。

雪上加霜的是，那段時間里，長五任務還與長七任務交替甚至疊加進行，總裝人員經歷了一段“魔鬼”般的日子。100多人在天津新一代運載火箭產業(yè)化基地的車間里沖刺了三四個月——每天干到凌晨兩三點鐘以后，第二天早上八點正常上班，相當于只休息幾個小時，并且一周七天不休。

“師傅說，當天的任務，必須當天完成，”裝配工張琳卿說。他口中的師傅是火箭總裝技術負責人崔蘊，一名從事了30多年火箭總體裝配工作的“大國工匠”。

最終，總裝團隊竟沒有拖延一天，準時交付了產品?！霸撔突鸺侨核行吞栔?，初樣階段交付產品數(shù)量最多的型號，他們的努力付出讓我非常感動。”范瑞祥曾贊許道。

2015年2月，長征七號火箭正處于初樣階段的尾聲，作為總指揮的王小軍走馬上任。那時距離預計的火箭首飛時間2016年6月，只有一年多一點的時間。然而，火箭沒轉段，試驗沒做完，狀態(tài)也沒定。面對這樣一個情況，用王小軍的話來說，是接受了“一個幾乎不可能完成的任務”。

盡管明知全新火箭首飛失敗的風險極高，航天人卻習慣了“明知山有虎，偏向虎山行”?！坝械臅r候，人需要有一股往前沖的決心。要是沒有信念，一個人一輩子，也做不成什么事?！蓖跣≤娬f。

也是在2015年4月，火箭一級結構的聯(lián)合靜力試驗在天津進行。第一次試驗沒有達到合格載荷，試驗團隊進行了改進，又做第二次試驗。相對于第一次，大家的心情更加忐忑。因為倘若第二次試驗還是失敗，那么結構就會被破壞，火箭就要重新改進、生產、再試驗，整個過程下來又要一年的周期。大家很清楚，這意味著整個型號的研制進度會推遲多少。

巨大的壓力籠罩著整個研制團隊，從領導層到普通員工。第二次試驗做到了當天晚上十二點以后。當工作人員一級一級地加載，最后加到合格載荷時，現(xiàn)場一片歡呼。范瑞祥親眼看到一名設計人員和一名試驗人員，兩個大小伙子在他面前長時間地緊緊擁抱在一起。靜力試驗的設計負責人張薇是個年輕的女孩，也當場“哇”地一聲哭了，“仿佛千噸重擔落地一般”。

“我們身上背負的責任太重大了，生怕因為自己影響了整個型號研制和系統(tǒng)工程的推進。”同樣懸著心的范瑞祥，道出了大家的心聲。

2015年5月，在長征七號初樣階段結束的時候，研發(fā)人員一共做了1600多項研制試驗，其中大型地面試驗就達360多項，所有技術難題被逐一攻克。他們甚至采用邊試驗邊生產的辦法，與時間搶進度。

到了這一年年底，長征七號火箭開始進行最后一個大型試驗。正常情況下，這種試驗要9～10個月時間才能做完，可距首飛日期滿打滿算也不過只有不到9個月的時間。

研制單位決定，只能打破常規(guī)做法。于是，工作人員每天兩班倒，二十四小時連軸轉，終于在2016年1月，只用三個多月的時間就拿到了試驗數(shù)據(jù)，為整個進度爭取了寶貴時間。試驗結束后，有個叫張永亮的負責人連走路都有些恍惚了。

即便如此，時間似乎總是不夠用。按照計劃，長征七號火箭應該在2016年4月出廠，6月發(fā)射?？蓪嶋H上，直到火箭出廠前的兩個月，總裝還沒完成，后面還要留時間測試。研制人員們很難確定，長征七號能按時出廠嗎？畢竟現(xiàn)實情況是，由于生產安排、狀態(tài)修改等各種原因，有些產品并不能一下子生產出來，往往是總裝人員在現(xiàn)場等著零件到位。

面對千頭萬緒的工作，抱著對研制進度的未知，王小軍心中的焦慮無處傾訴。到一線去，和工作人員一起工作，成為他解開一切“繩結”的法寶。遇到完不成任務的情況，王小軍一改往日溫文爾雅的形象，顧不得“說話的藝術”，也常常會“撂狠話”。“這產品你20天必須拿出來，沒有什么可商量的?！庇幸淮?，王小軍在工作現(xiàn)場拍著桌子對負責人說。

近乎不近人情的嚴苛管理催生強大的行動力。2016年6月25日，長征七號首飛箭如約起航，研制團隊也兌現(xiàn)了對祖國和人民的承諾。

在與時間緊張賽跑的路途中，長征七號火箭研制團隊也一直在挑戰(zhàn)極限，對火箭設計甚至達到“斤斤計較”的地步。

長征七號火箭捆綁了4個直徑為2.25米的助推器，助推器上有液態(tài)氧的貯箱。為了既滿足火箭在加注和發(fā)射過程中的載荷，又要將其重量做到最輕，科研人員把承載50噸液態(tài)氧的貯箱外壁做到只有1.8毫米厚，相當于一兩張卡片紙的薄度。

助推氧箱立起來有4層樓的高度，需要工裝輔助焊接。焊接裝配局部間隙要小于0.3毫米，錯縫小于0.5毫米，這便意味著總共9條環(huán)縫的焊接誤差要控制在5毫米之內。為了控制尺寸超差，技術人員在每個焊接縫處，都用刮刀將可能造成焊接缺陷的殘渣刮削干凈，力求完美。

這種對極致的追求，被研制者們當作航天人的使命。而進度的壓力很多時候也在考驗著他們的智慧和擔當。

長征七號是全新研制的跨代火箭，直接繼承的產品非常少，火箭在工藝、結構、動力等多個系統(tǒng)遇到了前所未有的困難。要讓長征七號達到13.5噸的運載能力，各環(huán)節(jié)的設計必須精準，不留余量。

長征七號從起飛到入軌，在600秒時間內加速到7公里/秒，展現(xiàn)的就是火箭的極限型設計。各個專業(yè)都要發(fā)揮其極限能力，設計不能留出過足的余量，需要各專業(yè)的負責人有決斷力。在航天領域，這種決斷力建立在研制者充分的分析、試驗和多年經驗積累之上，被稱為“拍板”的能力。

“一有風險就無休止地討論下去，機會和時間就喪失掉了?！蓖跣≤娬f。而每一次航天任務的順利推進，都是需要一批敢擔當、有決心的人來“拍板”。

每當回想起長征七號火箭的首飛之戰(zhàn)，哪怕時間再久，研制者們還是常感慨，那天經歷的一切“平靜得簡直不像首飛”。

后來， “準時發(fā)射+準確入軌”的長征七號首飛箭獲得極高的評價： “各項指標完全達到設計要求”。這個結果甚至超出了研制團隊本身的預期。

令人更想不到的是，在圓滿完成首飛任務后，長征七號火箭僅花了10個月左右的時間，就迎來了第二個“關鍵之戰(zhàn)”——發(fā)射我國首艘貨運飛船天舟一號，與首個空間實驗室天宮二號“會合”，志在打通中國的天地運輸走廊。

長征七號首飛為我國空間實驗室任務隆重地拉開了序幕。當時，各方關注點多聚焦于其成功與否。 “這次是我國載人航天工程空間實驗室任務的收官之戰(zhàn)，更要收得漂亮。長七火箭開始走向成熟，必須還要保證過程完美?！蓖跣≤娬f。為此，研制團隊不斷為自己的型號任務目標“加碼”。

按照首飛經驗，產品生產、交付、總裝、測試整個過程的準備時間起碼需要一年。為保證載人航天工程的任務節(jié)點，長征七號團隊精心策劃、統(tǒng)籌管理，跑贏了時間，光是總裝時間就縮短了30%。

即使是2017年的春節(jié)期間，位于天津的新一代運載火箭產業(yè)化基地的總裝車間里，也沒有停止機器的運轉和人員的奔忙。長征七號和長征五號兩型火箭的遙二箭都在這里加緊追趕著總裝進度。像之前一年一樣，這兩型新一代運載火箭的研制發(fā)射，仍然是2017年我國宇航任務的重中之重。

通過首飛，長征七號火箭將我國近地軌道運載能力從8.6噸提升到了14噸。這是一個階梯級的跨越。

執(zhí)行天舟一號首飛任務是長征七號火箭的第一次應用發(fā)射。天舟一號重達13噸，是我國目前送入太空貨運飛船的最終載荷。研制團隊經過分析和優(yōu)化，確保長征七號在這次任務中仍有約1噸的運作能力余量。

“首飛的時候，心情真的是很緊張?！遍L征七號火箭總體設計師鄧新宇說， “有了首飛奠定的技術基礎，現(xiàn)在除了依然如履薄冰的不松懈，更自信、更從容了?！?/p>

凡是涉及兩個航天器交會對接的任務，都需要火箭“零”窗口發(fā)射飛船，以適應太空中另一航天器的軌道面變化。在天舟一號首飛任務中，要想讓貨運飛船準確進入天宮二號空間實驗室運行的軌道面，自然也需要長七火箭準時發(fā)射。

由于地球自傳，發(fā)射窗口變化會帶來火箭與飛船預定軌道相對位置的變化。簡單來理解，窗口每推遲1秒鐘，火箭要多飛500米;晚1分鐘，就是30公里。為了將影響降到最小，設計師們對火箭彈道進行了優(yōu)化設計，創(chuàng)造出1分鐘準“零”窗口發(fā)射的余量。

“也就是說，發(fā)射窗口可以有1分鐘的適應能力。盡管需要飛行的距離更遠，通過重新調整飛行軌道，火箭照樣可以將飛船準確送達預定軌道，以減少對飛船推進劑的損耗，使其順利完成后續(xù)與天宮二號的交會對接和推進劑在軌補加等任務?！彼握饔罱忉尩馈?/p>

長七火箭采用全低溫液氧煤油動力系統(tǒng)，射前流程相比之前的現(xiàn)役火箭更加復雜。特別是進入點火前的3分鐘，動力、控制、地面發(fā)射支持等系統(tǒng)工作環(huán)環(huán)相扣。“只要哪一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就有可能錯過發(fā)射窗口?！眱纱螆?zhí)行長七火箭射前動力系統(tǒng)指揮工作的邵業(yè)濤說。

低溫火箭“零”窗口發(fā)射堪稱世界難題。美國的低溫火箭獵鷹9號就經常因為射前故障而推遲發(fā)射。而對于“零”窗口發(fā)射，長七火箭卻并不陌生。2016年，它就曾創(chuàng)造過低溫火箭首飛“零”窗口的奇跡。

奇跡來自火箭本身的高可靠性和冗余設計。但哪怕可靠性再高，首飛再成功，“凡事留一手”的科研人員還是針對射前關鍵環(huán)節(jié)，全面梳理了500多種故障預案，并保證其可實施。

4月的海南文昌航天發(fā)射場，天氣多變，時而大風，時而雷雨陣陣。有了首飛的經驗，長征七號的防風防水措施做得更足。“打造強壯可靠的火箭，不能靠‘臨時抱佛腳的外加措施去保障，我們還是要一開始就從設計源頭提升自身能力?！痹诨鸺厥獍l(fā)射條件的應對過程中，鄧新宇體悟道。

火箭最忌技術狀態(tài)變化。長征七號遙二箭為適應貨運飛船要求，調整了與載荷的接口，除此之外并無太大改動，只是開展了70多項技術改進。其中，涉及發(fā)射場操作和使用維護的占到30%。

設計人員根據(jù)長七火箭首飛實操經驗，修改了一些不便于測試、發(fā)射操作的設計?；鸺奈捕蝺扔杏糜跍p振的蓄壓器，在起飛前要進行加壓。“之前操作人員加壓需打開艙蓋，改進后避免了進艙操作的風險?！背烫妹髡f，這樣的做法可以大幅提升火箭的操作和維護性能。

除了關注自身，長征七號火箭對用戶也很重視。貨運飛船裝載了許多精密儀器，對環(huán)境要求高?；鸺兄茍F隊在任務協(xié)調過程中，主動了解到用戶需求，于船罩轉運過程中在整流罩內加裝潔凈空氣保護系統(tǒng)，為儀器提供環(huán)境保障。

2017年4月20日晚，天舟一號貨運飛船在長征七號火箭的護佑下，首次“載貨”啟程。按照計劃，后續(xù)它與天宮二號先后順利進行了3次交會對接、3次推進劑在軌補加，并在空間應用和航天技術等多領域開展實（試）驗。天舟一號首飛任務的成功標志著中國載人航天工程勝利完成“三步走”戰(zhàn)略中的“第二步”，對于空間站工程后續(xù)任務順利實施具有極為重要的意義。

預計到2025年左右，新一代中型運載火箭將逐步替代現(xiàn)有長征二號、三號、四號系列火箭，承擔中國80%左右的航天發(fā)射任務，成為名副其實的主力火箭。到那時，我國運載火箭在國際市場的開拓進程中，將更具競爭力。

十年間，在其他航天型號隊伍享受鮮花、掌聲、物質回報的一個個時刻，長征七號火箭研制團隊只有默默地埋頭苦干、砥礪前行。一些人迫于各種壓力中途離開了，但更多的人，選擇留下了，于是才有了今日國家邁向航天強國之重器。

如果有人問，航天人的時間都去哪兒了，他會讓你抬頭看，在那浩渺星空里，有中國航天人所有的心血努力和光榮夢想。