探秘“胖五”：中國最強火箭

在中國航天60多年的發(fā)展史上，從未有這樣一枚火箭讓人如此關注、如此揪心。它就是我國目前運載能力最大的火箭——長征五號運載火箭。從2017年7月2日長五遙二失利，到2019年12月27日長五遙三任務發(fā)射成功，908個日夜，對于長五研制團隊這支鋼鐵之師而言，究竟經(jīng)歷了什么？

“不容易，這908天感覺一直憋著一口氣，現(xiàn)在終于可以長舒一口氣了。”一位在文昌發(fā)射中心參與長征五號遙三運載火箭（以下簡稱長五遙三）飛行任務的航天人士感嘆。

2019年12月27日，長五遙三在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將實踐二十號衛(wèi)星送入預定軌道。

這是長征五號運載火箭（以下簡稱長五火箭）的第三次發(fā)射，也是時隔兩年多后再次執(zhí)行發(fā)射任務。長五火箭由中國航天科技集團第一研究院（以下簡稱“火箭院”）抓總研制，是我國首型大推力無毒無污染液體火箭，運載能力位居世界前列。

從長五遙二失利到長五遙三發(fā)射成功歷時908天。908個日夜，長五團隊無數(shù)次跌倒后又重新爬起。

“胖五”：我國目前運載能力最大的火箭

長五火箭為兩級半液體火箭，長約57米，直徑5米，是我國現(xiàn)役火箭中尺寸最大的火箭，也是我國目前運載能力最大的火箭。因此，它被航天人親切地稱為“胖五”。

其5米直徑大型箭體結(jié)構(gòu)為我國運載火箭首次采用，是火箭實現(xiàn)運載能力重大跨越的基礎，設計、制造、試驗難度大。長五火箭起飛重量約870噸，其自身的結(jié)構(gòu)重量卻只占約10%，火箭外殼的厚度甚至只有幾毫米。

長五火箭直接服務于我國探月工程三期、載人空間站建設、火星探測等重大專項任務，也可用于不同地球軌道大型載荷及其他深空探測任務載荷的發(fā)射?；鸺涸洪L王小軍介紹說，長五火箭在大幅提升我國自主進入空間能力的同時，也為構(gòu)筑我國新一代運載火箭系列型譜，并且為發(fā)展重型運載火箭奠定了堅實的技術基礎。

自2006年正式立項研制以來，經(jīng)過10余年的工程研制，長五火箭先后于2016年11月3日和2017年7月2日實施了兩次發(fā)射。其中首次發(fā)射取得圓滿成功，長五遙二因發(fā)動機局部結(jié)構(gòu)問題未能將衛(wèi)星送入預定軌道。

發(fā)射失利，“中國航天進入至暗時刻”

2017年7月2日，黑夜以一種急速下墜的方式到來。

那天晚上，長五火箭副總師王維彬的心情就像坐過山車，車最后栽倒在谷底。巨大的長五火箭在塔架上靜靜矗立，媒體架起了攝像機，老百姓等候在電視機前。發(fā)動機點火，正常。點火170秒后，4個裝有液氧煤油發(fā)動機的助推器完成使命，成功分離;346秒時，發(fā)動機提前熄火，問題出在一臺芯一級上的發(fā)動機。王維彬感覺渾身麻木，“心像被撞了一下”。

正在北京家中的主推進發(fā)動機設計部主任鄭大勇接到所里的電話，聽到的第一句話就是“發(fā)動機轉(zhuǎn)速沒有了”。

鄭大勇趕到單位。位于北京東高地的測控大廳里集結(jié)了一群人。他們?nèi)勘浑娫挕罢倩亍?，圍到一處，盯著屏幕看一級發(fā)動機傳回的數(shù)據(jù)，現(xiàn)場鴉雀無聲。

多年來的經(jīng)驗與初步分析的結(jié)果基本吻合：火箭芯一級發(fā)動機問題比較大。但屏幕上的數(shù)據(jù)只能描繪出問題的大致輪廓，還不足以精準地找到病根。

發(fā)動機出現(xiàn)故障后，長五火箭已經(jīng)偏離了軌道，墜入太平洋。沒有殘骸，就看不到病癥，也就無法用藥。與此同時，輿論很快通過網(wǎng)絡發(fā)酵。甚至有網(wǎng)友評論：“中國航天進入至暗時刻?！?/p>

成功背后，經(jīng)歷一波三折

從發(fā)射失利到成功，長五火箭用了兩年多的時間，在大家焦急等待“胖五”歸來的908個日夜中，長五研制團隊在攻克氫氧發(fā)動機技術難題中不斷提升技術認識。

王維彬曾把發(fā)動機的歸零工作視為“在黑暗中探索”。誰也沒想到，黑夜會如此漫長。

長五遙二失利后，經(jīng)過100余天的故障排查與定位以及180余天的試驗驗證，其失利的原因終于確認?！霸跉w零過程中，通過建立故障樹，對50多個可能造成推力下降的事件進行了逐一排查，最終確認了故障的最大可能原因?！遍L五火箭總設計師李東說。

然而，走向成功的道路上總是充滿荊棘。2019年4月4日，在長五火箭的總裝工作進入到最后階段時，一臺用于后續(xù)任務的芯一級氫氧發(fā)動機在試驗數(shù)據(jù)分析過程中，發(fā)現(xiàn)了“異常振動頻率”。

為了抑制振動的產(chǎn)生，研制人員開展了大量的設計和試驗工作，終于找到了一種快速、有效的改進方案。

這次改進徹底解決了困擾長五火箭的發(fā)動機問題。改進后的發(fā)動機經(jīng)過10余次3000余秒的試驗驗證，證明了改進措施的有效性，長五火箭終于回到恢復發(fā)射的“快車道”。

2019年10月18日，長五火箭通過了出廠評審，10月27日，運抵海南文昌航天發(fā)射場。隨后長五遙三劈波斬浪1670海里，12月27日箭起海之南，完成了華麗的涅槃，為2019年中國航天發(fā)射畫上了一個圓滿的句號，也為未來的發(fā)射任務奠定了基礎。

“夢想之箭”，未來大有可為

作為目前我國運載能力最大的火箭，長五火箭肩負著開展載人航天空間站建設、月球采樣返回、火星探測等多項重大航天工程任務，是承載中華民族對浩瀚宇宙向往的“夢想之箭”，也是我國由航天大國邁向航天強國的重要標志。

長五火箭近地軌道的運載能力達到25噸左右，可以有力支撐我國載人航天空間站的建設;兩級半構(gòu)型的長五火箭地球同步軌道運載能力達到14噸，可以用于發(fā)射大型高軌道衛(wèi)星、實施月球采樣返回、開展深空探測等任務。

此次長五遙三發(fā)射任務的成功，也標志著長五火箭將加速進入工程應用階段。在2020年，我國計劃完成長征五號B的首次發(fā)射任務，發(fā)射嫦娥五號月球探測器實施月球采樣返回，以及發(fā)射火星探測器等。

“目前，執(zhí)行后續(xù)各項任務的長五火箭進展順利，正在按計劃開展各項生產(chǎn)、裝配和測試工作。”王小軍介紹說。

（《人民日報》2019.12.29等）