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【经济】揭秘火箭强国背后的上海速度

2019/11/8 23:43:08

【经济】揭秘火箭强国背后的上海速度

 

标志性事件是7日11时26分,长征四号乙遥三十二火箭成功将中巴地球资源卫星04星送入预定轨道。这发长征四号乙遥三十二火箭,由上海航天技术研究院抓总研制的,是名副其实的“上海造”。

   

截至目前,由上海航天技术研究院抓总研制的长征系列火箭发射次数达到62次,占据中国长征系列运载火箭发射总数的三成。

   

 “风暴一号”开启金牌火箭大门

    

从各国最近100次火箭发射看,中国长征运载火箭的发射成功率达到98%,高于美国、俄罗斯,与欧洲并列第一。然而,这第一的取得并不容易。

    

长征系列火箭第一次发射,是1970年东方红一号卫星升空。而上海航天长征运载火箭历史起源于“风暴一号”,该型号任务由周恩来总理在上世纪60年代末提出,当时上海没有研制过大型运载火箭。1975年7月26日,“长空一号”卫星首次由“风暴一号”火箭送入轨道。

   

“风暴一号”最出名的一次飞行发生在1981年9月20日,将三枚一组空间物理探测卫星送入预定轨道,使我国成为世界上第三个掌握“一箭三星”技术的国家,我国也由此自己掌握了导弹多弹头技术。之后,世间就再难寻觅风暴魅影,但关于它的传说却从没停止。

    

可以确信的是,风暴一号为上海航天研制新型运载火箭“长征四号”打下了基础,并开启了上海航天长征系列运载火箭的大门。

   

“长四”研制初期,用“长三”乙替代“长四”的争论从未停止。最终,“长四”于1988年和1990年先后两次发射“风云一号”气象卫星并将其准确送入太阳同步轨道,此后,屡建奇功、发发必胜,成为极地轨道使用的通用火箭。

    

与此同时,中国长征火箭经历了四次主要变化: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的重大跨越,并最终形成长征一号、长征二号、长征三号和长征四号4个系列13种型号的运载火箭。其中,长征一号已退役,长二丁用于发射LEO、SSO轨道任务的卫星,长二F主要承担载人飞船发射,长三甲系列主要发射GTO轨道如探月任务,长四乙主要发射LEO、SSO轨道卫星任务。

    

其中,由上海航天研制的长征四号运载火箭和长征二号丁被誉为金牌火箭。

    

尤其最近这几年,一年近十发的高密度发射时代已成为“新常态”,这上海长征火箭型号团队带来严峻挑战。

    

长征四号乙运载火箭总设计师助理张桃源向上海观察说,如今上海航天的两支半队伍、三线作战已渐成常态,两支队伍分别在酒泉基地、太原基地两个发射场并行开展工作,后方同时开展后续火箭的总装总测工作。

    

面对高密度发射的“新常态”,上海航天人的应对之策是不断优化发射流程。举例说,以往试验队进驻基地后,每次发射至少要在两个月左右,而现在通过流程优化、技术提升,比如,将以前火箭状态的测控数据由人工判读改为计算机自动比对,效率和准确度大大提升。

 

失败是航天人最深刻的记忆

     

火箭发射的风险无处不在,其中来自于动力系统导致的或升空时爆炸,或不能准确入轨,最为常见。

     

2013年12月9日,长征四号乙遥十火箭发射中巴地球资源卫星03星失利,打破了此前长征四号发发成功的纪录。

     

张桃源说,以往中国航天对外的形象总是百发百中,而长征四号乙遥十火箭就在入轨前的几十秒,由于三级发动机出现问题而失败。

     

故障发生后,上海航天长征四号乙型号团队对火箭增压输送系统和三级发动机进行分解检查再装,并按用户要求加快了中巴地球资源卫星04星任务火箭研制节奏。张桃源说,常规研发周期一般在18个月,但这次仅仅用了10个月。

       

上海航天火箭专家梁建国向上海观察表示,失败后,他们把更先进的Φ4000冯-卡门卫星整流罩、三级发动机提高比冲、Φ3350整流罩/载荷舱双星串联新构型、新型惯导等技术作为目标。

    

除了长征四号火箭,上海航天人研制的长征二号丁运载火箭,也在不断接受着高密度发射的挑战。

    

据统计,长征二号丁已先后进行了22次发射,将31颗卫星送入轨道,成功率100%。

    

长征二号丁设计师洪刚表示,明年起长征二号丁发射任务每年将达6至7发。为了适应高密度发射的技术要求,长征二号丁火箭的控制系统进行了多轮改进。比如,自“单平台”状态逐步过渡到“平台+捷联冗余”、再发展到“激光+光纤双捷联冗余”加卡尔曼滤波的组合导航技术的飞行应用,并采用冗余伺服机构和冗余箭机方案,大大减少了控制系统的单点故障,火箭全箭可靠性指标在置信度为0.7时由0.95提高到0.97。

    

新一代运载火箭上海正在加速跑

 

上海航天技术研究院院长代守仑在长征系列火箭第200次发射前的誓师会上表示,今年上海航天抓总的火箭任务占全国的60%,明年将第一次突破双位数,以后也掉不下双位数,这就是上海航天面临的新常态。

    

但如何在新常态下,继续打造上海造火箭的品牌?

    

在上海航天技术研究院副院长马佳看来,虽然长征火箭近年来屡建新功,但我们的运载能力与国际主流水平仍有差距。目前,国际先进航天大国的近地轨道运载能力都达到了20吨以上,而我国现役运载火箭近地轨道的运载能力仅覆盖0.3吨至9.5吨,现有的运载能力将很快被历史淘汰。      

    

目前可以透露的是,我国已规划了长征系列运载火箭未来发展型号,型号概括了大中小三类。

    

其中,新一代中型运载火箭,主要是长征七号,它是为了满足未来载人空间站工程发射货运飞船而开展研制,以液氧煤油为推进剂,预计明年将进行首次飞行试验。

    

以长征五号为代表的新一代大型运载火箭,可用于未来载人空间站、北斗导航等重大工程的发射任务,运载能力是现役长征系列运载火箭最大运载能力的两倍左右。目前,正在进行首飞前各项试验验证工作,预计两年内进行首次飞行试验。其中,上海航天担了长征五号系列3350助推模块研制。

    

此外,我国还规划了重型运载火箭的发展构想,重型运载火箭的箭体直径将达到9米级,火箭全长近100米,起飞质量达到3000吨,是满足未来载人登月、大规模深空探测任务的基础。

    

可以说,在目前在研的新型火箭中,上海航天承担了不少重量级任务,必将在新一轮竞争中拔得头筹。

 

——上海航天英雄谱:

航天夫妻档:庄玮和李芳培

  

去年初结婚后,新婚燕尔的他们一个在长征四号任务线上,一个在长征二号丁任务线,在高密度发射任务下,这对夫妻全年的时间都是在交错中度过的,“最搞笑的一次,是我跟老公相遇在酒泉基地,当时我们俩见面时都笑了起来。在上海都没遇到,在这里遇到了!可惜第二天一大早老公就马上出发去了另外一个基地。”今年下半年以来,这对小夫妻仅在上海短暂相聚一个月。

 

航天老法师:王伟峰的梦想

   

28年前年,他作为一个总装工参加了长征四号甲火箭的合练,1987年参加了长征四号火箭的首发飞行。到目前为止,他参加了长征系列火箭25次的飞行发射任务。

  2005年,他从总装工转为了运载火箭总装工艺,这次负责长征四号乙遥三十二的总装工艺,保证了第200次发射成功。200次发射后,他要继续留守太原,准备月底的发射任务,这对59岁的王师傅来说,可能是最后一次基地任务。

 

航天师徒档:邓若珍与何文松

   

75岁的老航天人邓若珍曾是航天劳模,负责长征四号系列火箭在太原的首次热试车试验。

 

时隔18年,邓师傅以荣誉试验队队员身份重返基地。当年邓师傅的徒弟何文松已经成为上海航天总装厂的厂长,此次长征四号乙遥三十二在何文松团队攻关下,首次在火箭贮箱上采用了搅拌摩擦焊工艺,提高了火箭的焊接的可靠性。

 

中国长征系列运载火箭历史上的八个首次——

   

1.1970年4月24日,长征一号发射东方红一号,中国进入太空时代的里程碑。

  

2.1975年11月26日,长征二号发射返回式卫星,中国掌握天地往返技术和遥感普查技术。

   

3.1988年9月7日,长征四号甲运载火箭首飞送“风云一号”,中国天气预报渐入国际大家庭。

   

4.1990年4月7日,长征三号发射首颗国际商业卫星——亚洲一号通信卫星,中国航天走向世界。

   

5.2000年10月31日,长征三号甲运载火箭发射北斗导航卫星,开启中国导航自主之路。

   

6.2003年10月15日,长征二号F运载火箭托举中国自行研制的神舟五号载人飞船发射成功,中国人实现千年飞天梦想。

   

7.2007年10月24日,嫦娥一号卫星由长征三号甲火箭成功发射升空,中国航天开始深空探测。

   

8.2013年4月26日,长征二号丁运载火箭发射高分一号卫星,遥感卫星步入米级分辨率时代。

 

上海航天的现役型号:

长征二号丁(CZ-2D);

长征四号乙(CZ-4B);

长征四号丙(CZ-4C);

   

在研型号:

长征五号(CZ-5)

多星发射上面级(太空巴士)

 

(注:本文仅代表作者个人观点。本文编辑:陈抒怡 编辑邮箱 shguancha@sina.com)