“長征五號(hào)”浴火重生記

被譽(yù)為中國航天之父的錢學(xué)森曾經(jīng)說過：科學(xué)試驗(yàn)如果次次都能成功，那又何必試驗(yàn)?zāi)?？?jīng)過挫折和失敗，會(huì)使我們變得更聰明。

“長征五號(hào)”的“鳳凰涅槃”之旅，就是眼下一個(gè)最好的例證。

2017年7月，“長征五號(hào)”第二次發(fā)射遭遇失利，這則消息像陰霾一樣籠罩在國人心頭，并一度引發(fā)質(zhì)疑。如今，這枚中國最大火箭歷時(shí)900多天“浴火重生”，再次出征。2019年12月27日，伴隨著一陣震天轟鳴，“長征五號(hào)”第三次飛行之旅宣布成功！

驚心動(dòng)魄2小時(shí)43分鐘

早在1986年，我國就已經(jīng)開展了新一代運(yùn)載火箭的論證，從上世紀(jì)90年代中期開始，針對(duì)新一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研究提上日程。2016年，經(jīng)過30年論證研制的新一代大火箭——“長征五號(hào)”首飛成功，萬眾矚目。

然而，首飛成功的背后，也有“差一點(diǎn)失敗”的插曲。

胡旭東是“長征五號(hào)”首飛任務(wù)01指揮員。他至今記得，那是2016年11月3日，發(fā)射時(shí)間從原定的18時(shí)整，推遲到20時(shí)43分。其間經(jīng)歷令人窒息的6次時(shí)間重置，甚至一度面臨發(fā)射任務(wù)被迫取消的考驗(yàn)。

觀看發(fā)射的人們因此記住 ? ? ?了那“有驚無險(xiǎn)”的特殊時(shí)刻，也對(duì)這枚拉開中國大運(yùn)載時(shí)代序幕的火箭多了幾分直觀的認(rèn)識(shí)。

時(shí)間回?fù)艿疆?dāng)天17時(shí)30分，測(cè)發(fā)大廳氣氛突然緊張起來，數(shù)百名科技人員的目光一齊投向大屏——由于火箭一級(jí)循環(huán)預(yù)冷泵無法正常啟動(dòng)，火箭“發(fā)燒”了。此刻大屏上顯示的溫度是238K，遠(yuǎn)高于110K的起飛標(biāo)準(zhǔn)……

據(jù)胡旭東回憶，這時(shí)任務(wù)指揮部研究決定，如果到了19時(shí)30分，發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷效果還達(dá)不到發(fā)射條件，將啟動(dòng)推進(jìn)劑泄回程序，取消此次發(fā)射任務(wù)。

19時(shí)28分，距離“底線”時(shí)間僅剩兩分鐘，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度降至預(yù)定值，火箭成功“退燒”。

“設(shè)定點(diǎn)火時(shí)間為20時(shí)40分?！焙駯|大大地呼出了一口氣。然而，即便是臨發(fā)射前的最后關(guān)頭，緊急情況卻一再發(fā)生。

20時(shí)40分，距離最后發(fā)射僅余1分鐘，胡旭東剛下達(dá)“1分鐘準(zhǔn)備”口令，突然聽到控制系統(tǒng)指揮員韋康發(fā)出“中國航天史上最牛的口令”：“01，中止發(fā)射！”

“怎么回事？”這一刻，胡旭東不由自主地站起來，脫口而出問了一句。

發(fā)射前10秒，胡旭東開始倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，突然又接到韋康“請(qǐng)稍等”的請(qǐng)求。

“中止發(fā)射！”胡旭東叫停了發(fā)射程序，再一次組織排查故障原因。問題最終得以解決。

“點(diǎn)火”口令終于下達(dá)，火箭騰空而起。

人們歡呼的背后，包括胡旭東在內(nèi)的航天人開始整理分析發(fā)射數(shù)據(jù)，他們要面對(duì)的是63萬條原始數(shù)據(jù)——這些關(guān)乎著中國大火箭下一次能否依舊“轉(zhuǎn)危為安”。

猜到了開頭 卻沒猜到結(jié)局

“長征五號(hào)”的前兩次發(fā)射任務(wù)，中國工程院院士、中國航天科技集團(tuán)一院長征系列火箭總設(shè)計(jì)師龍樂豪都在現(xiàn)場(chǎng)。第二次發(fā)射，對(duì)很多在現(xiàn)場(chǎng)的人來說，“原本稱得上十分順利”?！捌痫w前不像“長征五號(hào)”遙一（即第一次飛行任務(wù)，下同）那樣驚心動(dòng)魄?！饼垬泛勒f，遙二的發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)，最初幾分鐘“要平靜得多”“要好得多”。

他當(dāng)時(shí)還在想，“這或許是有了第一次的曲折經(jīng)歷，暴露出一些問題，繼而做了大量改進(jìn)工作，有經(jīng)驗(yàn)了，心態(tài)比較平穩(wěn)”。

的確，“長征五號(hào)”從文昌航天發(fā)射場(chǎng)第二次起飛之后，前面幾分鐘的飛行一切正常。但飛行300多秒后，問題出現(xiàn)了。

“突然之間，（“長征五號(hào)”）飛行曲線就不大對(duì)頭了……”在文昌航天發(fā)射場(chǎng)測(cè)發(fā)大廳，龍樂豪從大屏幕上看到，曲線不是按照他們預(yù)定的方向往上跑，而是在往下“掉”。

他心頭一緊：飛行曲線往下掉，就意味著火箭在漸漸失去推力，推力不夠，火箭就沒有加速度，就不能克服重力場(chǎng)的作用。

“那時(shí)，我預(yù)感到‘完了，這一次發(fā)射要失敗了……”龍樂豪說。

測(cè)發(fā)大廳一片寂靜。

一位在現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)控隊(duì)員告訴記者，他們的心，就像大屏幕上的飛行曲線一樣，“一直往下掉”，很多人都默默流下了眼淚。

當(dāng)晚，新華社發(fā)布了任務(wù)失利的快訊。

又是發(fā)動(dòng)機(jī) 到底難在哪

2018年4月16日，國家航天局對(duì)外發(fā)布“長征五號(hào)”遙二火箭故障調(diào)查情況，其中提到，“長征五號(hào)”遙二火箭飛行至346秒時(shí)突發(fā)故障。故障原因?yàn)椋盒疽患?jí)液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)一分機(jī)渦輪排氣裝置在復(fù)雜力熱環(huán)境下，局部結(jié)構(gòu)發(fā)生異常，發(fā)動(dòng)機(jī)推力瞬時(shí)大幅下降，致使發(fā)射任務(wù)失利。

發(fā)動(dòng)機(jī)，又是發(fā)動(dòng)機(jī)，是的，這個(gè)曾一度刺痛國人的航空領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的字眼，這一次在航天領(lǐng)域成了“絆腳石”。

大火箭，自然離不開大推力，而大推力，就離不開發(fā)動(dòng)機(jī)。在“長征五號(hào)”之前，我國現(xiàn)役火箭發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)推力最大只有70噸左右，想要發(fā)射超大型航天器，就顯得“力不從心”了。

新型的大推力發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。根據(jù)中國航天科技集團(tuán)六院黨委書記周利民的說法，經(jīng)過15年不懈攻關(guān)，8臺(tái)全新研制的120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，被裝配在“長征五號(hào)”的4個(gè)助推器上，4臺(tái)全新研制的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，則在一級(jí)和二級(jí)火箭上各裝配了兩臺(tái)。

周利民有一個(gè)形象的說法，研制發(fā)動(dòng)機(jī)的難度就像攀登珠穆朗瑪峰，“一些外國專家說，即使我們?cè)O(shè)計(jì)出來，我們也不可能把它制造出來。” 這其中，遙二任務(wù)出現(xiàn)故障的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，更是“難上加難”。

周利民至今記得，面對(duì)全新的發(fā)動(dòng)機(jī)，研制團(tuán)隊(duì)開始了夜以繼日的科技攻關(guān)，幾十種新材料、100多種新工藝一一被攻克。然而，發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)成為最大的“攔路虎”。

周利民說，起動(dòng)階段整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)處在不穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)過程里，因?yàn)檗D(zhuǎn)速從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)到幾萬轉(zhuǎn)，溫度要從低溫狀態(tài)進(jìn)入到高溫狀態(tài)，我們的控制時(shí)序都是以毫秒級(jí)來控制動(dòng)作的，任何一個(gè)動(dòng)作配合不好，沒達(dá)到預(yù)想的結(jié)果都可能導(dǎo)致失敗。

最初讓研制團(tuán)隊(duì)備受打擊的是，“長征五號(hào)”首飛所用的發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)研制出來后，其試車結(jié)果連續(xù)4次均遭失敗：兩次起動(dòng)爆炸，兩次燃?xì)庀到y(tǒng)燒毀。這些對(duì)整個(gè)研制隊(duì)伍、設(shè)計(jì)隊(duì)伍的信心打擊非常大，“很多人做夢(mèng)都?jí)粢姳ǖ膱?chǎng)景，吃不下飯，睡不好覺”。

揪出“魔鬼” 消滅“敵人”

而這些，還只是中國航天人在發(fā)動(dòng)機(jī)研制階段所遭遇的“痛不欲生”?！伴L征五號(hào)”遙二任務(wù)失利后，這些人面對(duì)的壓力變得更大，他們甚至將出現(xiàn)故障的發(fā)動(dòng)機(jī)問題稱之為“魔鬼”。

中國航天科技集團(tuán)六院一位試驗(yàn)隊(duì)員告訴記者，為了揪出“魔鬼”，消滅“敵人”，研制團(tuán)隊(duì)這兩年多承受的煎熬、困苦、曲折、質(zhì)疑，前所未有。所經(jīng)歷的磨礪、拼搏、奮斗、攻關(guān)，也是研制歷史中罕見的。特別是那些隱藏很深的“魔鬼”，戰(zhàn)斗之緊張之復(fù)雜，更是前所未有。

“‘魔鬼時(shí)不時(shí)突然冒出來，蒙蔽研制團(tuán)隊(duì)的視線，甚至把他們逼進(jìn)了伸手不見五指的無邊深淵。但研制團(tuán)隊(duì)并沒有被黑暗所嚇倒，沒有被擊垮?！敝芾裾f。

“長征五號(hào)”遙二火箭失利后，經(jīng)過100余天的故障排查與定位，以及180余天的試驗(yàn)驗(yàn)證，失利的原因終于確認(rèn)。此后，根據(jù)故障調(diào)查的結(jié)論，研制團(tuán)隊(duì)對(duì)芯一級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，從結(jié)構(gòu)、材料和工藝等方面都采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施，提高了對(duì)飛行環(huán)境的適應(yīng)性。

故障原因找到了，查明了，也改進(jìn)了。一切看起來都是那么的順利。

然而，新問題又來了。

歸零過程 一波三折

2018年11月30日，改進(jìn)后的芯一級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，在長程試車過程中出現(xiàn)問題。

這一次航天人反應(yīng)更快，根據(jù)故障原因，研制團(tuán)隊(duì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的局部薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)，提高了結(jié)構(gòu)的動(dòng)強(qiáng)度裕度。

2019年3月29日，發(fā)動(dòng)機(jī)試車故障的歸零工作及改進(jìn)驗(yàn)證全部完成——兩次長程試車驗(yàn)證順利通過，第二次的問題就這樣解決了。

但很快，他們就迎來了第三次“遭遇戰(zhàn)”。

2019年4月4日，在“長征五號(hào)”遙三火箭的總裝工作進(jìn)入到最后階段時(shí)，一臺(tái)用于后續(xù)任務(wù)的芯一級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，在試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析過程中，出現(xiàn)了“異常振動(dòng)頻率”。

真可謂一波三折，再次驗(yàn)證了那句話：科學(xué)探索的道路從來不是坦途。

“不帶一絲疑慮上天！”總設(shè)計(jì)師李東說，研制人員順藤摸瓜，找到了問題的“癥結(jié)”所在——發(fā)動(dòng)機(jī)局部結(jié)構(gòu)，對(duì)復(fù)雜力熱環(huán)境非常敏感，容易引起共振，一旦激發(fā)，不易衰減。

2019年7月，研制人員完成了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，并完成了十幾次大型地面試驗(yàn)。至此，困擾“長征五號(hào)”兩年多的發(fā)動(dòng)機(jī)問題，終于排查完畢。

根據(jù)中國航天科技集團(tuán)一院的統(tǒng)計(jì)，“長征五號(hào)”從2017年7月2日遙二失利，到2019年12月27日遙三發(fā)射成功，歷時(shí)908天，累計(jì)進(jìn)行了40余次關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)。

908個(gè)日夜，無數(shù)次跌倒后又重新爬起。而最大的“硬骨頭”——?dú)溲醢l(fā)動(dòng)機(jī)，也在兩年多時(shí)間里完成了鳳凰浴火、涅槃重生。

按照龍樂豪的說法，900多天，這樣的間隔時(shí)間——超出了任務(wù)失利后再進(jìn)行后續(xù)飛行的周期，在長征火箭的歷史上是屬于比較長的，他印象里甚至還沒有間隔這么長時(shí)間的“歸零”。

如今，“長征五號(hào)”終于打贏這場(chǎng)“翻身之戰(zhàn)”，它也成為中國航天2019年最具標(biāo)志性的事件。

（摘自《中國青年報(bào)》 邱晨輝/文）

【鏈接】

“長征五號(hào)”遙三運(yùn)載火箭發(fā)射成功的意義

“長征五號(hào)”運(yùn)載火箭是我國運(yùn)載火箭升級(jí)換代的工程，作為我國首型大推力無毒無污染液體火箭，創(chuàng)新難點(diǎn)多，技術(shù)跨度大，復(fù)雜程度高?；鸺捎萌?米芯級(jí)直徑箭體結(jié)構(gòu)，捆綁4個(gè)3.35米直徑助推器，總長57米，起飛重量約870噸，近地軌道運(yùn)載能力25噸級(jí)，地球同步轉(zhuǎn)移軌道14噸級(jí)，地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力8噸級(jí)，整體性能和總體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

“長征五號(hào)”遙三運(yùn)載火箭發(fā)射試驗(yàn)的成功，意味著我國具備發(fā)射更重的航天器，或?qū)⒑教炱魉拖蚋h(yuǎn)的深空的能力，是實(shí)現(xiàn)未來探月工程三期、首次火星探測(cè)、載人航天等國家重大科技專項(xiàng)和重大工程的重要基礎(chǔ)和前提保障。