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浩瀚宇宙的中国“长征”

经济日报佘惠敏 曹红艳 2014-12-08 14:49:30

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浩瀚宇宙的中国“长征”

  12月7日11时26分,我国自主研制的长征四号乙运载火箭在太原卫星发射中心将中巴地球资源卫星04星准确送入预定轨道。这是我国长征系列运载火箭的第200次发射。

  新华社记者 田兆运摄

浩瀚宇宙的中国“长征”

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  2014年12月7日,太原卫星发射基地,群山巍巍,残雪点点。11时26分,随着一声巨响,烈焰喷吐,长征四号乙运载火箭携着中巴地球资源卫星04星直上蓝天。

  此次发射的中巴资源卫星属于综合型遥感卫星,在26天内可完成对全国陆域范围的覆盖,可为中巴两国林业渔业、防灾减灾等领域提供数据。国家航天局局长许达哲说:“这次发射是中巴两国航天合作乃至南南合作的最新成果,也是中国航天发展进程中的一个重要收获。”

  这次发射,让我国成为继美、俄之后世界第三个航天发射达到200次的国家。从1970年至今,200发长征系列运载火箭先后把载人飞船、月球探测器、北斗导航卫星等250多颗国内外航天器成功送入太空。像这样的发射,如今平均一年有近20次。但在44年前,这还是一个举国沸腾、世界瞩目的奇迹。

  自力更生,

  中国人善于创造奇迹

  81岁的刘纪原还记得这个奇迹。

  第一发,在酒泉。

  回忆起年轻时参与过的火箭研发事业,早已退休的原航天部副部长刘纪原仍豪情满怀:“中国航天的发展基本靠自力更生。当时前苏联专家撤走,以为我们做不出来。我们缺资料、缺元器件、缺原材料,连检测手段都没有,但我们动员了全国的力量来共同研制,最终努力把任务拿下。”

  老一辈航天人弘扬“两弹一星”精神,于1970年用长征一号火箭成功地发射了东方红一号卫星,使我国成为世界第五个具备人造卫星发射能力的国家。就在次年,联合国恢复了中华人民共和国的合法席位。

  如今,到过东方红一号卫星发射场遗址的人们,还可以看到矗立在戈壁滩上的东方红发射塔。经历大漠40多载风沙雨雪,发射塔仍旧倚天而立。钢铸的塔架虽已退役,它承载的事业却实实在在挺起了中国人的脊梁!就像邓小平同志曾指出的那样:“如果60年代以来,中国没有原子弹、氢弹,没有发射卫星,中国就不能叫有重要影响的大国,就没有现在这样的国际地位。”

  改革开放后的上世纪八九十年代,中国航天为了走出国门,与国际接轨,又创造了新的奇迹。

  那是1988年11月,中国长城工业总公司以一张优秀的火箭设计草图拿下美国休斯公司的“澳星”发射服务合同。合同规定,中方必须在约定时间内有一次成功的飞行试验,否则用户有权终止合同并罚款100万美元。

  一个多月后,中国全面启动研制用于发射“澳星”的长二捆火箭,此时,离合同规定的火箭首发时间仅剩18个月。

  刘纪原主持制定了长二捆火箭的设计、研制方案,经过上上下下的努力奋战,18个月后,奇迹出现,原本草图一张的火箭比合同规定的时间提前一天屹立在西昌卫星发射中心97米高的发射塔架上。

  1990年7月16日,长征二号E火箭将进行首飞试验。然而,此时的西昌却进入雷雨季节。雷雨季节会带来设备绝缘性能下降、防雷电困难等一系列技术问题。发还是不发?领导层面临艰难的抉择。刘竹生等负责火箭研制的专家认为,故障已排除,应该发射。最后,领导同意刘纪原拍了这个板。而这枚火箭也不负众望地发射成功。

  “18个月研制一枚新型火箭,这创造了世界航天史上的奇迹。广大航天人敢于自我加压、创新超越的勇气,顽强拼搏、无私奉献的精神,现在回想起来都感到激情澎湃。”中国航天科技集团公司董事长雷凡培在接受记者采访时也回忆起这段激动人心的往事。

  进入21世纪后,中国的航天事业更是成果丰硕,载人航天、探月工程、北斗导航……一个个重大航天工程的顺利进展背后,是一发发金牌火箭打下的牢固根基。

  “我看过很多次火箭发射,印象最深的还是杨利伟那次。”其实,刘纪原1999年起就已离开航天岗位,但他割舍不下自己为之奋斗40年的航天梦。2003年10月16日,在神舟五号载人飞船归来之际,古稀之年的他来到内蒙古中部大草原,迎接中国第一名宇航员杨利伟凯旋。当把一生献给航天事业的老战士与年轻的航天员双手紧握时,全场响起了热烈的掌声。

  从无到有,从串联到捆绑,从常温推进剂到低温推进剂,从一箭一星到一箭多星,从发射卫星到发射载人飞船和月球探测器……经历了一次又一次技术跨越后,从1970年至今,由中国航天科技集团公司研制生产的长征系列运载火箭,共有长征一号、长征二号、长征三号和长征四号4个系列13种型号投入使用。凝聚无数航天前辈的智慧与汗水,历经几代航天人共同拼搏努力,倾全国之力打造的“长征”火箭,终于成为具有我国自主知识产权和较强国际竞争力的世界级高科技品牌产品。

  安全可靠,

  让世界看到中国成绩

  杨利伟与刘纪原握手时,还没来得及诉说自己曾遇到的生命危险。那些痛苦的感受,后来成为载人航天火箭系统改进创新的宝贵的一手资料。

  那是2003年10月15日9时,杨利伟乘坐“神舟”五号飞船,在酒泉卫星发射中心由长征二号F型运载火箭发射升空。

  “就在火箭上升到三四十公里的高度时,火箭和飞船开始急剧抖动,产生了共振。这让我感到非常痛苦。”人体对10赫兹以下的低频振动非常敏感,它会让人的内脏产生共振。对宇航员来说,这个新的振动还要叠加在大约6G的负荷上。“这种叠加太可怕了,我们从来没有进行过这种训练。痛苦的感觉越来越强烈,五脏六腑似乎都要碎了,我几乎难以承受。”回来后,杨利伟详细描述了这个难受的过程。

  火箭设计人员研究后认为,飞船的共振主要来自火箭的振动。载人航天工程火箭系统总设计师荆木春说:“火箭系统科技人员开展了稳定性分析方法研究和振动抑制设计工作,彻底解决了这一问题。”

  事实上,能够活着回来,杨利伟还算幸运。航天一直都是个高风险的事业,困难、失败,甚至是牺牲,是时刻都要准备面对的。长征火箭发射史上曾多次遭遇挫折。

  上世纪90年代,中国航天刚刚步入国际市场的时候,就遭遇过商业卫星发射失败的重挫。

  “从源头抓起、预防为主、全过程控制、系统管理”的质量管控原则,定位准确、机理清楚、问题复现、措施有效、举一反三的“质量问题归零五条标准”……挫折之后,中国航天建立起延续至今的庞大而严密的质量管控体系。航天科技集团中国运载火箭技术研究院宇航部部长李同玉感慨道:“这些年来,中国航天者如履薄冰,坚持持续改进,一发一发保成功。”

  当然,任何严格的制度都需要人来执行。航天是个大系统工程,每一次成功发射的背后都凝聚了千万人鞠躬尽瘁的努力。太原卫星发射中心安全部副主任樊登峰说,为了全程监控火箭轨迹,中心近几年铺设了不少地面站点,有的点号方圆几十公里都是无人区,工作人员不得不忍受无边寂寞和长年值守,完成航区跟踪测量等任务。一代代火箭人怀着对祖国的大爱,甘愿做惊天动地的事,当隐姓埋名的人。

  种种努力,最终带来了长征系列火箭发射密度和发射成功率的双重提升。

  长征火箭的200发,前100次发射从1970年到2007年,用时37年,而后100发仅用了短短7年。7年100发的频次,继俄3年100次、美5年100次之后位列世界第三,远远超过欧洲的15年100发以及日本和印度,意味着中国航天进入到高强密度发射期。

  火箭的发射质量也不断提升,前100发成功率93%,后100发成功率一跃达到98%,与欧洲阿里安火箭的可靠性并列第一,超过了美、俄。

  如今,在国际市场上,我们不再像20年前那样仅仅提供火箭发射服务,而是用中国火箭、中国卫星、中国测控设备,提供全套的卫星在轨交付服务。航天科技集团企业文化部副部长王双军说,“中国卫星发射的可靠技术已得到国际公认。我们近几年主要采用整星在轨交付方式,提供包括技术人员培训在内的一体化解决方案。”

  跨越发展,

  在宇宙留下中国印记

  “杨利伟遇到过的共振危险,今后的宇航员不会再有了。不仅如此,他们的感受还会越来越舒适。如果说,杨利伟坐的神舟五号飞船相当于夏利,那么聂海胜坐的‘神六’就相当于桑塔纳,而翟志刚坐的‘神七’就相当于奥迪。等我们的长征五号火箭出来,宇航员会更舒服。”站在崭新的全箭振动试验塔前,陶刚自豪地向记者介绍说。

  陶刚是航天科技集团中国运载火箭技术研究院下属的天津航天长征火箭制造有限公司总经理,负责位于天津的新一代火箭生产基地的管理工作。“基地建设到目前为止,和产品研发同步。我们的生产工艺、布局、设备、技术,全都对标世界先进。部分工序已实现自动化生产。”陶刚说。

  天津基地中正在生产的,就是为适应未来航天事业发展需要而研发的新一代火箭,长征五号和长征七号。即将完成研制的新一代运载火箭采用了无毒、无污染推进剂和新型大推力发动机,在继承现役运载火箭技术基础上,攻克了5米直径箭体结构设计制造、助推器摆动控制、控制系统冗余等数十项关键技术难关,运载能力和火箭性能都将达到国际先进水平。

  与现在的国际主流先进火箭相比,我国现役运载火箭的运载能力和发动机水平等方面都存在较大差距,这些都将在新一代火箭投入使用后得到弥补。

  我国现役运载火箭近地轨道(LEO)运载能力8.6吨、地球同步转移轨道(GTO)运载能力5.5吨,与目前国外先进水平相比明显偏低。“长征五号将达到低轨25吨、高轨14吨的运载能力,以便承担空间站建设、探月工程三期等重大任务。”长征五号运载火箭主任设计师黄兵告诉记者。

  我们还将有新一代的发射中心——海南。这是我国的第四个航天发射场,也是最低纬度的发射场。中国航天科技集团公司董事长雷凡培说,海南发射场是我国离赤道最近的一个发射场,对于提升我国火箭运载能力,意义十分重大。预计到2016年,长征七号、长征五号,都将在这里实现首飞。

  雷凡培表示,新一代运载火箭的推出是一次巨大的技术跨越。在新一代运载火箭各型号经历多次飞行考核后,目前正在服役的长征系列运载火箭将逐步退出历史舞台,在2030年左右实现新老火箭全面交替。

  不仅如此,我国还规划了起飞推力在3000吨上下、近地轨道运载能力在100吨左右的重型运载火箭的发展构想,以满足未来载人登月、大规模深空探测等任务的需求。“计划用15年左右的时间完成重型运载火箭研制,2030年左右实现首次飞行。”雷凡培透露。

  探索宇宙空间,是全人类的共同命题。200发,只是中国火箭“长征”途中的一个节点。在中国人放眼宇宙的“长征”雄图上,还有更加浓墨重彩的篇章等待书写。

  放眼宇宙的“长征”,其实,才刚刚开始!

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