遨游星海探天宮 萬里長空繪彩虹

任如玉

2019年12月27日晚，我國長征5號火箭順利完成第三次發(fā)射任務(wù)，成功將一顆實踐二十號衛(wèi)星運送到預(yù)定軌道。長征5號火箭是我國目前起飛重量最大，運載能力最強(qiáng)的一類火箭，因為長征5號火箭的外形非常巨大，網(wǎng)友們紛紛給它起了“胖五”的綽號。

苦心人 天不負(fù)

“一分鐘準(zhǔn)備！”

“點火！”

八十多年前，當(dāng)中國工農(nóng)紅軍年輕的士兵，穿著草鞋、舉著火把渡過于都河，走向未知遠(yuǎn)方時，他們不曾想到這一走，將走出一個偉大的名詞——長征。那時的他們更不曾想到，幾十年后，中國航天人把“長征”這個偉大的詞印在了國產(chǎn)運載火箭上，用來書寫記錄中華民族探索茫茫宇宙的遠(yuǎn)征。

1970年4月24日，長征一號將我國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號”成功送入太空，自此拉開了長征系列運載火箭的漫漫“長征路”。

長征五號于2006年10月正式立項，可謂一波三折。2016年11月3日，長征五號遙一首飛，但未能完全成功，點火發(fā)射多次推遲，最后借助上面級的接力才將實踐十七號衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。2017年7月2日，長征五號遙二發(fā)射任務(wù)失利，在飛行至第346秒時，芯一級發(fā)動機(jī)的渦輪排氣裝置，在復(fù)雜熱力環(huán)境下局部結(jié)構(gòu)發(fā)生異常，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)推力驟減，搭載的實踐十八號衛(wèi)星未能入軌，整個發(fā)射任務(wù)宣告失敗。

一段記錄兩年前長征五號遙二運載火箭發(fā)射失利后指揮大廳內(nèi)場景的視頻，在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳：

視頻中，火箭發(fā)動機(jī)突然出現(xiàn)故障的那一刻，時間仿佛停止。大廳里的人紛紛站起來，有人張口驚呼，有人沮喪地雙手抱頭，還有人歪著頭含淚凝思……

這是人們很少看到的中國航天“異常表情”。年復(fù)一年，一聲聲“正?！保淮未螝g呼，人們早已習(xí)慣了中國航天的超高成功率。

然而，面對再高的成功率，我們也不能回避一個事實：航天，從來都是一個高風(fēng)險的事業(yè)；逐夢蒼穹的過程中，我們創(chuàng)造再多奇跡，挫折都不可避免。

隨后長征5號宣布?xì)w零，一切重頭來過。這兩次失利給中國航天事業(yè)造成了很大的影響，空間站、東方紅5號衛(wèi)星平臺以及遙感衛(wèi)星等重要發(fā)射任務(wù)也不斷推遲，航天人開始了艱難的排障與改進(jìn)之路。“長征五號”新型運載火箭比以往火箭直徑大了近一倍，95%都是新技術(shù)，由于整個過程需要修改設(shè)計圖紙，因此基本等于是推倒重來。長征5號的試驗隊伍吸取了失敗的教訓(xùn)，對長征5號火箭的每一個細(xì)節(jié)都進(jìn)行了準(zhǔn)確的試驗。在每一次發(fā)動機(jī)地面試車環(huán)節(jié)中，研究人員攻堅克難，對于火箭發(fā)動機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)排查，確保了火箭的發(fā)動機(jī)能夠穩(wěn)定運行。

中國航天人不懼怕失敗，但他們絕不容忍自己失敗。他們在失利之后一次次奮起，把失敗變成了中國航天事業(yè)發(fā)展道路上的階梯；一次次用百折不撓的毅力，擦亮了印在中國運載火箭上的“長征”名片。

從2019年初的嫦娥4號成功登陸月球背面，到長征11號火箭完成首次海上平臺發(fā)射，再到北斗導(dǎo)航系統(tǒng)即將完成全球組網(wǎng)……這一年對于中國航天來說，2019年無疑是一個見證奇跡的年份。

然而，可能中國航天人覺得這些消息還不夠令人振奮，于是在2019年的最后一個星期，他們又給全世界上演了一出“王者歸來”的重磅戲。12月27日晚上8點45分，被網(wǎng)友們親切地稱為“胖五”的長征5號遙三運載火箭，在海南文昌航天發(fā)射場成功升空。歷經(jīng)2000多秒的飛行，“胖五”順利將實踐20號衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

“胖五”再問蒼穹，距離上次發(fā)射失利已過去了908天。908天，掰開這個簡單的數(shù)字，每一個參加發(fā)射任務(wù)的航天人都能講出一大堆負(fù)重前行、刻骨銘心的故事。

908天里，火箭研制人員在長征五號遙二運載火箭的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了200多項技術(shù)改進(jìn)，其中包括發(fā)動機(jī)設(shè)計改進(jìn)在內(nèi)的9項重大技術(shù)改進(jìn)?！伴L五歸來時，已經(jīng)不再是以前的長五?！?/p>

908天里，火箭試驗團(tuán)隊累計進(jìn)行了40余次、15000余秒的關(guān)鍵技術(shù)試驗。要知道，自2001年研制大推力氫氧發(fā)動機(jī)算起，十多年時間里新研制發(fā)動機(jī)16臺，總共熱試車3萬多秒——過去的兩年多時間里，他們完成了以前所有工作量的一半。

908天里，托舉火箭升空的文昌航天發(fā)射場開展了50多項應(yīng)急演練，組織了兩次實戰(zhàn)化演訓(xùn)，對發(fā)射場設(shè)備設(shè)施進(jìn)行了可靠性升級，把近50%為首次定崗的任務(wù)人員，培養(yǎng)成了100%通過上崗考核的優(yōu)秀操作手。

……

這次長征5號運載火箭的順利發(fā)射，標(biāo)志著中國航天已經(jīng)成為了世界大推力火箭俱樂部的一員，中國終于徹底掌握了重型火箭的技術(shù)。此前像這種大推力運載火箭技術(shù)，全世界僅有美國與俄羅斯擁有，但現(xiàn)在，中國也擁有了自己的大推力火箭。在未來，無論是建造空間站還是進(jìn)行深空探測，都需要用到這種運載火箭。

在這次發(fā)射任務(wù)的直播畫面中，我們可以看到航天工作者們的臉上都掛著自信、激動的表情，這表明他們在此前908天當(dāng)中吃過的苦、受過的委屈，在這一刻全都變成了勝利的喜悅！中國航天用實力印證了“苦心人，天不負(fù)”的至理名言。

“胖五”背后的“秘密”

我國已有的長征一、二、三、四系列火箭在幾十年的使用中已經(jīng)十分成熟，在近年的高頻率發(fā)射中成績斐然，但隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，這些老運載火箭的潛力已被深挖殆盡。在設(shè)計之初，“老長征們”因為鐵路運輸?shù)南拗疲畲笾睆街荒茏龅?.35米，且老一代的長征運載火箭都和東風(fēng)系列彈道導(dǎo)彈有或多或少的聯(lián)系。使用的液體燃料雖然推力夠大，但都是不折不扣的劇毒燃料，對自然環(huán)境和人員健康都會造成巨大危害。

所有的航天人不約而同達(dá)成了共識：想太空事業(yè)發(fā)展的更好、更長遠(yuǎn)，就必須研制下一代運載火箭。毫無疑問，長征5號就是新一代運載火箭的代表。如果說以前研制的長征系列運載火箭解決了有無問題，那長征5號就是要實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

此次搭載的衛(wèi)星名為實踐二十號基于“東方紅5號”衛(wèi)星平臺打造。該平臺為地球同步衛(wèi)星平臺，發(fā)射主要是為了驗證東方紅5號大型衛(wèi)星平臺的8大項關(guān)鍵技術(shù)。相對于此前的在軌衛(wèi)星，“東五”是個不折不扣的大家伙：其起飛重量達(dá)8000kg-9000kg，有效載荷達(dá)到1500公斤-1800公斤，衛(wèi)星的總功率高達(dá)28KW以上，能夠為載荷提供18KW的功率。

根據(jù)資料，“胖五”的運載能力為25噸，雖然相較于美國（土星5號，140噸）與俄羅斯（能源號，88噸）還有很大差距，但它的順利升空，標(biāo)志著建造運載能力更強(qiáng)的長征9號重型火箭已經(jīng)只是時間問題。而這一型火箭，運載能力將能夠達(dá)到世界最大的150噸！

“冰箭”“胖五”不一般

長征5號的亮點其實從它“冰箭”“胖五”兩個外號就可看出端倪。

“冰箭”的得名和長征5號使用的液體燃料有關(guān)。長征5號是2006年立項研制的大型低溫液體捆綁式運載火箭，而芯級使用的YF77氫氧發(fā)動機(jī)早在2001年就已經(jīng)立項，這是因為氫氧發(fā)動機(jī)對我國來說是新事物，研制難度更大。與以往的劇毒推進(jìn)劑相比，單位質(zhì)量的液氫和液氧反應(yīng)釋放的能量依然很高，但氫氧反應(yīng)之后的產(chǎn)物是水，對環(huán)境沒有什么影響。液氫的沸點只有-252.78℃，液氧的沸點為-183℃，這對我國航天產(chǎn)業(yè)來說又是一項全新的挑戰(zhàn)。為了讓推進(jìn)劑穩(wěn)定的存放在燃料罐，長征5號使用了真空絕緣材料制造的外殼。

“胖五”是長征5號的另一外號，由于長征5號的芯級直徑擴(kuò)大到5米，所以與其他細(xì)長苗條的長征火箭相比略顯粗壯。5米對長征5號乃至整個中國航天計劃來說都是一個關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。我國新一代載人飛船最大直徑4.5米、天和號空間站核心艙最大直徑4.2米、新一代東方紅5系列超大型衛(wèi)星平臺重量更是達(dá)到了10噸……要想將新一代航天器送入預(yù)定軌道就必要打破3.35米這個限制。

當(dāng)時出于保密需要，我國的酒泉、西昌、太原航天發(fā)射中心都部署于內(nèi)陸地區(qū)，火箭要運輸?shù)桨l(fā)射場就只能坐火車，在這種條件限制下火箭直徑3.35米就是不可逾越的界限。但文昌衛(wèi)星發(fā)射中心的建成使火箭可以走水路坐船前往發(fā)射場，對船只而言運送直徑5米的貨物就沒有太多的限制，為此我國專門建造了遠(yuǎn)望21、22兩艘火箭運輸船。

當(dāng)前，長征5號能夠?qū)?5噸的航天器送入地球近地軌道，能夠?qū)?4噸的航天器送入地球同步軌道，意味著“胖五”的運載能力差不多能夠?qū)蓚€實踐二十號送入地球同步軌道。由于采用了模塊化設(shè)計，未來長征五號擁有較大的升級潛力，其有效載荷還能夠進(jìn)一步提高，隨著長征5號的成功，未來探月工程、火星探測以及深空探測都有了充分的保障。

長征5號僅僅是龐大的長征家族中的一員，除了長征五號以外，還有最新研制的長征7號全新一代模塊化中型運載火箭，其將替代長征2F、長征3以及長征4，完成中國航天80%的發(fā)射任務(wù)。未來長征家族將由新一代巨型火箭、長征5號重型運載火箭、長征7號中型運載火箭以及長征11號輕小型運載火箭構(gòu)成，全部為近年來研發(fā)的新一代運載火箭，這將使得中國在航天探索能力大大增強(qiáng)。

我們的征途是星辰大海

長征五號再次成功發(fā)射，是我國新一代運載火箭的又一次精彩亮相。

發(fā)射運載火箭的能力，決定了一個國家進(jìn)入太空的實力。站在新的起點上，長征系列運載火箭還將開啟新的“長征”。未來，我們進(jìn)行深空探測、星際暢游，走向遙遠(yuǎn)星辰大海的征途，都離不開新一代火箭托舉。

于是我們看到：

2015年9月20日，我國新一代運載火箭的“首發(fā)箭”——長征六號運載火箭，搭載20顆微小衛(wèi)星飛向天穹，創(chuàng)造了我國航天發(fā)射“一箭多星”的新紀(jì)錄，填補(bǔ)了我國多星載荷快速入軌發(fā)射能力的空白；

僅僅5天之后，我國新型四級固體運載火箭——長征十一號，又成功將4顆微小衛(wèi)星送入太空，標(biāo)志著我國在固體運載火箭領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)上取得重大突破；

2016年6月25日，我國新一代中型運載火箭長征七號首飛成功。作為新一代高可靠、高安全、無毒、無污染的中型運載火箭，長征七號近地軌道運載能力，比上一代的“金牌火箭”長征二號F提高了近60%。

此次長征5號火箭成功升空，對于我國未來的火星探測計劃和月球探測計劃都有很大的幫助。在長征5號火箭發(fā)射成功之前，我國就已經(jīng)公布了明年的火星探測計劃和月球探測計劃。據(jù)悉明年我國將會向月球發(fā)射新的探測器，完成對月球的取樣返回工作。明年我國還將向火星發(fā)射首個探測器，從地球向火星發(fā)射探測器，不僅需要長征5號這種大推力運載火箭，而且還需要等待專門的發(fā)射機(jī)會，一旦錯過就得再等2年。

在新一代氫氧發(fā)動機(jī)和大直徑運載火箭需求的催化下，長征5號成了今天的模樣，直徑5米、全長57米，起飛推力超過1000噸，一舉成為我國目前體形最大的運載火箭。但這一紀(jì)錄預(yù)計很快就會被打破，因為長征5號可以靈活搭配直徑5米的火箭芯級模塊、直徑3.35米的火箭助推級模塊和直徑2.25米的火箭助推模塊，只要任務(wù)需要就可以迅速組合起體積更大、推力更強(qiáng)的火箭。相信在未來幾年，長征5號一定能推動我國航天事業(yè)飛得更高更遠(yuǎn)！

我國長征5號火箭的順利發(fā)射，對于我國明年的探月工程和火星探索工程都將會有很大的幫助。長征5號火箭的巨大推力，還能夠為我國以后建立載人空間站提供保障。同時在長征5號火箭成功后，我國還能夠在該火箭的基礎(chǔ)上繼續(xù)研究，推出更多更可靠的大推力火箭。由此可見，此次長征5號運載火箭的成功升空，對于我國航空事業(yè)的發(fā)展意義重大。

“胖五”噴出的烈焰，照亮了中國航天的未來！