經(jīng)濟日報原標題：十年磨一箭 開啟新長征
經(jīng)濟日報編者按：長征五號遙一運載火箭11月3日發(fā)射成功了！這是我國運載火箭升級換代的里程碑工程，是我國由航天大國邁向航天強國的重要標志。這場成功的首秀背后，凝聚著多少汗水和故事？請看經(jīng)濟日報·中國經(jīng)濟網(wǎng)記者從中國文昌航天發(fā)射場傳回的報道——
三十年，大火箭夢想成真
2006年長征五號火箭立項，距今發(fā)射成功經(jīng)歷了十年。這也是人們常說的長征五號“十年磨一箭”的由來。
但在2006年卸任的原國家航天局局長欒恩杰院士看來，中國的大火箭之夢，始于30年前。“在1986年3月啟動的國家863計劃中，中國科學家就提出了研究發(fā)展性能先進的大型運載火箭的目標。那時，我們就開始了大運載火箭的前期論證和攻關。”
為什么要發(fā)展大火箭？
“大火箭意義巨大，大火箭時代的到來標志著中國航天的活動能力、活動范疇進一步擴大。”欒恩杰說，長五發(fā)射成功前，受到現(xiàn)役運載火箭3.35米箭體直徑的限制，我國長征系列運載火箭地球同步轉移軌道運載能力最大僅能達到5噸級，與12噸級的國際主流水平運載能力相比差距大，制約了我國空間技術發(fā)展。
“航天一甲子，長五三十年。老一代航天人眼光看得很遠。”中國航天科技集團一院長征五號火箭副總設計師婁路亮說，今年是中國航天事業(yè)創(chuàng)建60周年，長征五號正是讓航天人心心念念了30年的中國大運載火箭的奠基之作。
大火箭夢想從30年前開始，30年來，一代代航天人的智慧和汗水澆灌著這株夢想的幼苗，終于讓它開花結果、美夢成真。
按照“發(fā)展航天、運載先行”“運載發(fā)展、動力先行”的原則，我國于2000年前后，先行啟動了120噸級液氧煤油發(fā)動機和50噸級液氫液氧發(fā)動機研制攻關。
為提高我國運載火箭水平，提升自主進入空間能力，2006年國務院批準新一代運載火箭基本型長征五號立項研制。
據(jù)不完全統(tǒng)計，從2006年長征五號火箭立項至今的十年中，有上萬航天人參與了長征五號的研制。
他們曾歷經(jīng)挫折，屢敗屢戰(zhàn)。
發(fā)動機是大火箭的心臟，對火箭的性能起決定作用。在長征五號火箭中，4臺全新研制的氫氧發(fā)動機在一級和二級火箭上各裝配了兩臺。8臺全新研制的120噸液氧煤油發(fā)動機被裝配在四個助推器上，產(chǎn)生的最高壓強達500個大氣壓，相當于把上海黃浦江的水打到5000米高度的青藏高原。
“研制發(fā)動機的難度就像攀登珠穆朗瑪峰。一些外國專家說，即使你們能設計出來，也不可能把它制造出來。”航天科技集團六院副院長周利民說。
面對全新的發(fā)動機，研制團隊開始了夜以繼日的科技攻關，幾十種新材料、100多種新工藝一一被攻克。但讓他們備受打擊的是，發(fā)動機樣機研制出來后，連著四次試車均遭失敗：兩次起動爆炸，兩次燃氣系統(tǒng)燒毀。
之后，研制團隊咬牙再戰(zhàn)，經(jīng)過近半年緊張艱苦的攻關，摸清了發(fā)動機試車失敗的根源和發(fā)生爆炸的不同機理，通過仿真優(yōu)化，選定了最理想的啟動方案和程序，終于順利完成試車。
他們矢志不渝，終獲成功。
從發(fā)動機研制立項算起，歷經(jīng)16年艱苦奮戰(zhàn)，長征五號完成全部關鍵技術攻關，研制生產(chǎn)各類產(chǎn)品近19000臺套，累計開展近7000次、1000余項地面試驗，全面提升了我國運載火箭的總體技術水平。
中國航天科技集團一院長征五號火箭總設計師李東說，長征五號起飛推力超過1000噸，它的“首飛”成功標志著我國火箭的近地軌道運載能力達到25噸級、地球同步轉移軌道運載能力達到14噸級、地月轉移軌道運載能力達到8噸級，可與美、俄等航天強國的現(xiàn)役火箭最強運載能力媲美，把中國火箭送入世界主流火箭陣營。
大跨越，創(chuàng)新度高達九成
大塊頭有大力量。長征五號是我國體量最大的現(xiàn)役火箭，把我國的火箭箭體結構從過去的3.35米直徑，一下子提升到5米直徑。
這不是簡單的增肥，而是意味著全面的創(chuàng)新。
總設計師李東告訴記者，長征五號運載火箭核心技術具有完全自主知識產(chǎn)權，全箭攻克了12大項、247個核心關鍵技術，新研產(chǎn)品比例達到90%，遠超國際同類水平。“全新的總體方案、全新的設計結構、全新的動力系統(tǒng)，這么高的新研產(chǎn)品比例，不僅僅意味著研制工作量和研制難度的增大，更重要的是增大了風險。”李東說，“但我們必須攻克這些新技術，因為長征五號要實現(xiàn)運載火箭能力的跨越式發(fā)展，而不是小步提高”。
面對大跨越創(chuàng)新帶來的高難度考驗，航天人用耐心和智慧來應對。
長征五號采用無毒無污染的零下183℃的液氧和零下252℃的液氫作為推進劑，因此，它還有個形象的稱謂——“冰箭”。這些超低溫的液態(tài)推進劑分別貯藏在巨大的箭體貯箱之中，通過內部加壓輸送給發(fā)動機。
推進劑貯箱直徑達5米，為減輕重量，箱體最薄的地方只有幾毫米。研制這樣直徑的薄壁低溫貯箱，對于中國航天人也是第一次，而且采用的鋁合金材料也是全新的，這意味著以往小直徑低溫貯箱的研制經(jīng)驗無法復制。
2012年，長征五號研制團隊遇到重大挫折，他們第一次做新研制的5米貯箱靜力試驗就遭遇失敗。在給貯箱施加設計壓力時，其焊接結構中出現(xiàn)了一道約300毫米的裂縫。
“如果飛行中出現(xiàn)這個破裂，整個箱體的結構會失穩(wěn)，飛行就會失敗，后果嚴重。”航天科技集團一院長征五號火箭副總設計師楊虎軍說，研制團隊經(jīng)過長達三年的反復試驗攻關，終于搞清了焊縫出現(xiàn)裂紋的機理和原因。通過改善受力設計和焊接工藝的綜合辦法，終于攻克了這個難題。
2015年4月，改進后的長征五號所有的低溫推進劑貯箱都經(jīng)過了壓力考核，而且強度比原來提高了60%。
面對大跨越創(chuàng)新帶來的高風險考驗，忠誠和奉獻精神熠熠生輝。
全新的火箭配套了全新的發(fā)射場。2007年8月，黨中央、國務院決定在海南文昌建設我國新一代運載火箭發(fā)射場。2011年10月，首批創(chuàng)業(yè)者告別熟悉的工作環(huán)境，輾轉千里奔赴海南，迎接他們的卻是異常艱苦的環(huán)境。烈日高溫、鹽霧潮濕、臺風暴雨、荒郊野路、毒蛇毒蟲……困難再大，也無法阻擋參試人員追夢太空的腳步。他們很快適應了惡劣的環(huán)境，讓一個個工程從圖紙變成現(xiàn)實。
然而，參試人員面對的，不僅有巨大的艱苦，更有巨大的危險。長征五號火箭演練任務中，在一次中止發(fā)射應急搶險時，火箭二級動力系統(tǒng)突發(fā)故障，氫箱測壓管與箭上連接處有大量氫氣噴出。白色氣體在現(xiàn)場彌漫，氫濃度報警儀急促的報警聲加劇了現(xiàn)場的緊張感。氫濃度測試值達到了100%，而氫氣濃度超過4%即存在一觸即爆的危險，即便微小的靜電也可能引發(fā)爆炸。而此時火箭的液氫、液氧、煤油等燃料全部加注完畢，一旦爆炸必定場毀人亡，后果不堪設想。
指揮員下達在氫箱測壓口安裝堵頭的命令。危急時刻，參試人員王磊和周仁坤冒著生命危險，迅速拆除氫箱測壓管。管路拆除后，氫箱測壓單向閥又泄漏大量氫氣。王磊、周仁坤不顧個人安危，將氫排連接器手動除霜管路延長，一邊對泄露處進行除霜，一邊雙手握緊金屬堵頭頂住向外噴射的氫氣艱難地擰了上去。經(jīng)過半個多小時艱難奮戰(zhàn)，一場巨大的險情被成功化解。
新一代，目標是星辰大海
長征五號是一款面向未來的火箭。
中國工程院院士、運載火箭技術專家龍樂豪就對它的未來充滿期待：“現(xiàn)役長征系列運載火箭的老祖宗是‘長征二號’，它是奠基性的，管了中國長征火箭將近半個世紀。長征五號是我們新一代長征系列運載火箭的奠基性型號，將來它也有資格成為老祖宗，也許它能管接下來半個世紀。”
這個老祖宗有哪些后輩呢？長征六號、長征七號火箭雖然首飛在長征五號之前，立項卻在長征五號之后，是由長征五號工程牽引帶動的。長征八號正在研制，未來的重型火箭長征九號也已開始驗證。這一系列的火箭，都已經(jīng)或將要受益于長征五號的研制。
國防科工局系統(tǒng)工程司副司長趙堅表示，長征五號嚴格按照“通用化、組合化、系列化”的設計原則開展工程各項工作，目前以120噸級推力液氧煤油發(fā)動機及3.35米、2.25米直徑箭體模塊為代表的多項新技術、新成果，有力支撐了長征六號、長征七號等新型運載火箭研制并首飛成功，還會推動我國現(xiàn)役3.35米直徑運載火箭動力系統(tǒng)的升級換代。
作為新一代火箭的奠基之作，長征五號帶來了新技術的廣泛使用。
長征五號比以往任何一個型號的長征火箭都要復雜。以往長征火箭使用零部件最多幾萬個，而長征五號使用的零部件達十幾萬個。它的設計量是以往火箭的3.5倍以上。為應對這個新挑戰(zhàn)，長征五號采用了全新的全數(shù)字化三維設計方法，細到每一個螺釘?shù)拇笮『臀恢枚寄芤荒苛巳弧！叭珨?shù)字化設計火箭不需要實物模裝，在數(shù)字化三維模型上開展裝配工作，又快又方便。”婁路亮說，包括數(shù)字化三維設計在內，長征五號采用的很多新技術、新材料、新工藝已用于長六長七，“一個型號研制成功，其他型號受益”。
作為新一代火箭的奠基之作，長征五號帶來了火箭制造能力的全面提升。
在長征五號研制之初，我國當時已有的研制、試驗以及發(fā)射場等地面基礎設施已難以滿足需求。為了長征五號的順利研制，長征五號運載火箭工程隊伍攻克了多項運載火箭大型地面試驗技術難關，建成了亞洲規(guī)模最大的全箭振動塔、動力系統(tǒng)試車臺、發(fā)動機試車臺、中國文昌航天發(fā)射場及測控體系等多個大型地面設施；建立形成了集三維設計、先進制造、仿真試驗、工程應用等諸多領域為一體的新型液體火箭及發(fā)動機研制能力和工業(yè)制造體系，為我國航天運載火箭領域創(chuàng)新發(fā)展奠定了堅實基礎。
作為新一代火箭的奠基之作，長征五號也將讓我國火箭走向更綠色、更經(jīng)濟的發(fā)展之路。
長征五號的50噸氫氧火箭發(fā)動機采用液氫、液氧作為推進劑，燃燒產(chǎn)物為純凈水，是世界上排放種類最少、最綠色環(huán)保的發(fā)動機，是火箭先進性的重要體現(xiàn)。它的120噸液氧煤油發(fā)動機，也具備無毒環(huán)保、價格低廉的優(yōu)勢。
火箭的運載能力有多大，航天的舞臺就有多大。長征五號正是新一代火箭的奠基者，它所帶來的運載能力的提升，為我國航天事業(yè)提供了更廣闊的空間。中國未來的載人空間站、探月工程三期以及火星探測，都將借助長征五號的巨大推力來實現(xiàn)。
中國航天人一直有著不斷探索浩瀚星空的航天強國夢。60年前一窮二白開創(chuàng)中國航天事業(yè)時是這樣，60年后的今天依然矢志不渝。欒恩杰院士說：“今年是長征勝利80周年，也是中國航天事業(yè)創(chuàng)建60周年。中國運載火箭以‘長征’為名，航天精神正是長征精神的延續(xù)和傳承。”
長征五號這顆巨星登上了宇宙大舞臺，將開啟中國人探秘宇宙的新長征！（經(jīng)濟日報·中國經(jīng)濟網(wǎng)記者 佘惠敏）
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