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【壯麗70年·奮斗新時代】長征系列運載火箭逐夢蒼穹
來源: 中國經濟網-《經濟日報》
發布時間: 2019-06-05 09:37:12
編輯: 中共西寧市委宣傳部

  沿北京城的中軸線一路向南,出永定門不到十公里,坐落著一個神秘的單位——航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院。這里被譽為“中國航天事業的發祥地”,是我國歷史最久、規模最大的導彈武器和運載火箭研制、試驗和生產基地。

  1956年10月8日,中央成立國防部第五研究院,研制火箭導彈。1957年11月16日,國防部第五研究院一分院(今航天科技集團所屬中國運載火箭技術研究院)正式成立,至今已有60多年的歷史。

  60多年來,一代代科學家、工程師接續奮斗、自主創新,不斷把航天事業推向新的高峰。長征系列運載火箭經歷了從無到有、從一箭一星到一箭多星,成功完成了以神舟飛天、嫦娥奔月、北斗組網、高分觀測、對外商業發射等為代表的國家重大工程的發射任務,有力地支撐了我國從航天大國向航天強國邁進。

  2017年4月20日,長征七號遙二任務火箭成功發射天舟一號貨運飛船。 (資料圖片)

  下定決心搞科研

  1958年,國防部第五研究院一分院遷往北京南苑,開始建設我國最大的導彈和火箭研制基地。火箭院的創業者們面對艱苦的生活條件,毅然投入到航天事業中。據導彈總體設計專家、中國科學院院士劉寶鏞回憶,當時聽說要搞國防尖端科研,他和同學十分興奮。然而,當接他們的卡車一路向南,走進一片荒地時,他和同學們都傻眼了。“現在的辦公區域當時還是農田和原始森林。我們的宿舍是機場旁的一排小平房,很潮濕,夏天蚊蟲猖獗,冬天墻壁結冰,取暖用煤爐,生爐子弄得滿屋子都是煙。一點兒也看不出‘尖端’。”

  但創業中的年輕人有說有笑,覺得很快活。在苦中作樂的氛圍中,年輕的航天人在錢學森等老一輩科學家的引領下,走進神秘的航天之門,踏上了導彈研制的征程。

  我國導彈事業起步時期,還沒有電子計算機。科技人員只能用簡陋的手搖計算機進行復雜的彈道計算,一個多月才可算出一條初步彈道。科學家在計算時,先按數字撥動齒輪,每搖一次可完成一次加法,乘法則需搖動多次才能完成。

  當時的計算員顧循珍初次計算“1059”彈道時,用了5張道林紙,用手搖計算機每天計算十幾個小時,紙破了就用報紙糊上幾層,在簡陋的辦公條件下,他們發揚“螞蟻啃骨頭”的精神,用了整整一個月的時間,終于算出了第一條彈道。

  火箭彈道設計專家、中國科學院院士余夢倫,當時經過2個月的手搖計算后,右臂整整比以前粗壯了一圈。后來,他依據地球物理和天體測量知識,終于弄清了地球扁率對彈道的影響,又推導出了導彈在新坐標系中的運動方程式,提高了彈道計算的精度。

  在那個艱苦創業的年代,余夢倫說航天人有兩個相信:一是相信中華民族有能力攻克科學的難關,二是相信廣大知識界人士都是愛國的。“就是在這種強烈的愛國情結激勵下,全體科研人員下定決心,排除萬難也要搞好這個尖端事業。”余夢倫說。

  長征三號丙火箭矗立在發射塔架。高楠攝

  大膽創新永登攀

  技術民主是老一輩航天人在中國航天創建之初就倡導形成的創新文化,也是航天事業60多年發展歷程中沉淀積累的寶貴經驗。

  1964年夏天,我國在酒泉基地發射東風二號導彈,那天戈壁灘氣溫高達40多攝氏度,導彈加注推進劑后,隨著時間的推移,裝入導彈的推進劑溫度越升越高,最后出現了由“氣化”導致的部分推進劑外溢的問題。若不及時補救,將影響導彈的射程,致使導彈無法達到預定目標。指揮部當即召開緊急會議,專家們談了不少補救方案都不合適。當時還是中尉軍官的王永志聽到不少專家提出補充推進劑、增大火箭射程的方案,便站起來說道:“不能增加燃料,而是應該調整推進劑的混合比。”王永志話一出口,語驚四座,有人當即反駁:“這種想法簡直就是開玩笑!”

  王永志不甘心,鼓足勇氣找到院長錢學森匯報。錢學森認真聽完他的建議,對他大膽的逆向思維給予了肯定,并采納了他的建議,最后發射取得圓滿成功。

  創新對于科學家最大的挑戰莫過于對自身進行重新創造、重新調整、重新審視。時任火箭院一部結構室導彈箱體結構設計師陸友人就曾經與我國導彈與航天技術的開拓者、火箭總體設計專家屠守鍔有過一次技術上的爭辯。那次,屠守鍔生氣地指著一張圖紙問陸友人:“貯箱箱底銜接處,為什么不加框?”

  面對學識淵博、對待技術分外嚴謹的老前輩的質疑,陸友人卻一點兒都不害怕。因為他知道火箭院是一個講技術、講民主的地方,每一位老前輩都尊重事實、尊重科學,常鼓勵年輕人創新設計方案,只要是對的方案,他們都會支持。

  陸友人對自己的設計有充分的信心,他堅定地回答:“我認為這個地方不需要加框。我一定會拿出試驗結果證明我是對的!”回到研究室,陸友人就與試驗生產車間的工人師傅商量,先按照圖紙生產出試驗樣品,用試驗證明設計是否合理。一個月后,樣品生產出來了。屠守鍔也去現場參觀了試驗,當看到工人們往貯箱里注水加壓,整個過程箱體滴水不漏,順利通過了加壓試驗,屠老總笑著拍了拍陸友人的肩膀,當場表態:“你的方案我批準了!可以在型號上使用!”

  工作人員正在進行火箭總裝。(資料圖片)

  超越自我爭一流

  近半個世紀以來,火箭院的發射次數快速攀升,發射密度也越來越大。以長征三號甲系列火箭為例,2018年10月15日至12月25日,短短70天時間,該系列火箭成功完成了5次發射任務,平均一枚火箭的發射周期僅14天。如此高效的發射離不開科研人員的創新實踐。

  “上面級”有太空擺渡車之稱,與火箭分離后,它能直接將衛星送入工作軌道。在發射前,要將上面級貯箱和氣瓶中的壓縮空氣排出,再充入氦氣,稱為“氣體置換”。這個環節聽起來簡單,但操作起來,卻是一項急不得的“精細活”。

  遠征一號上面級動力系統總體設計師李欣告訴經濟日報-中國經濟網記者,一個上面級搭載的貯箱和氣瓶有近10個,體積、形狀各有不同,最大的約0.5立方米,最小的僅相當于一個礦泉水瓶,它們對充氣和排氣的速率要求都不同,速率控制必須精確。并且,為了最大限度減少空氣殘留,每個貯箱和氣瓶都要置換3次到6次,挨個排氣再充氣,通常要加班加點才能完成。

  一天,李欣和同事們在發射場車間進行氣體置換,其中一個氣瓶完成置換需要半個小時,另一個貯箱需要5分鐘。充氣開始后,他一邊觀看儀表上的數據一邊想:“過去我們采用一個一個置換的方法,雖然能保證可靠性,但重復枯燥的操作極耗費時間。現在我們積累了經驗,準確掌握了置換時間和速率,如兩個置換同時進行,既能保證質量,還能節省5分鐘,累計算下來,能省不少時間。”在李欣和團隊的努力下,新方案順利完成,在保證所有貯箱和氣瓶氣體置換都合格的前提下,效率提高了一倍。

  在火箭院,像李欣這樣愛動腦筋、愛思考、愛創新的年輕人還有很多。在他們當中,不斷創新、不斷改進流程以提高工作效率已經成為一種自覺追求。

  加注推進劑,是火箭點火前非常關鍵的環節。長征三號乙火箭(簡稱“長三乙火箭”)在點火前,需要補加兩次推進劑,這一流程已沿用了近30年。兩次補加聽起來簡單,實際操作卻并不容易。僅一次加注,口令就達上百條,需要四五十個工作人員,不斷打開、關閉各種閥門才能完成。火箭設計師朱平平大膽地提出將兩次補加合二為一,這樣做既精簡了對貯箱加壓、泄壓的流程,又減少了推進劑揮發。

  2018年3月30日,長三乙火箭與遠征一號上面級將兩顆“北斗三號”衛星送上太空。在這次發射中,30年不變的火箭加注流程被改變,未來長三乙火箭發射,推進劑加注流程將更加優化。

  從過去一次發射需要準備50多天,到現在只需20多天,長三乙火箭發射流程在不斷地優化改進。每一步改進,都是在汲取前人經驗的基礎上,千錘百煉反復推敲,正是這種敢于超越、嚴慎細實的航天精神推動著我國航天事業不斷攀向新的高峰。

  目前,長征火箭家族中備受關注的新成員——長征九號重型運載火箭也正在開展關鍵技術深化論證工作。長征九號火箭工程的實施,將進一步促進航天科技和工業發展,使我國運載火箭技術在2030年前邁入世界一流梯隊。

  長征五號遙一任務火箭轉場發射隊合影。(資料圖片)

  團隊協作出成果

  由于火箭整流罩容積有限,以往密集的衛星布局,已經留不出空間供工作人員總裝操作了,怎么辦?

  一天,長十一火箭總體型號設計師布向偉正在街上走著,忽然看到一個小孩在玩積木,他靈光一現:“積木能搭出各種形狀,也能拆分開,衛星支架是不是也可以拆分開呢?先把它拆分成5個部分,分別與衛星對接,再把連同衛星的支架像搭積木一樣拼接在一起,不就解決了嗎!”

  在火箭箭體里,有各種測量儀器,為了把這些儀器放進火箭,火箭的艙段上有很多窗口,每個窗口都有一個口蓋,平時是打開的,臨發射前才鎖上。每個口蓋都有十來把鎖,以前一個口蓋要十幾分鐘才能鎖上,多有不便。火箭發射前,如果這些鎖能夠在更短的時間內鎖上,就能給發射隊員撤離留出更多的時間。

  在一次討論中,技術員季寶鋒看到同事無意中按動圓珠筆,突然想到可以巧用圓珠筆彈力,他立即把圓珠筆彈簧拆下,用鉗子剪斷,嘗試著放到快速鎖里面,在此基礎上,季寶鋒和研制團隊又進行了改良,加大彈簧彈力,最終發明成功了“快速鎖”。

  航天工程是“萬人一桿槍”的事業,在火箭院,有很多具體的崗位,每一個崗位都是一份責任。在這樣的氛圍里,航天人形成了團結協作、同舟共濟的大局觀,在團隊精神的推動下,中國航天事業得以在創新中發展、在困境中超越。

  走進火箭院“余夢倫班組”,小小的辦公室墻上,掛著一幅書法作品:不同軌道、相同夢想,彈道有痕、進取無疆。16個大字,生動展現了這個彈道設計班組的形象。

  火箭院黨委書記梁小虹說:“他們中的每一個人,雖然發展軌跡各不相同,但都懷揣著對彈道設計相同的熱愛和追求,就像太陽系不同軌道的行星那樣,圍繞著同一個中心旋轉,而每條軌道的交匯和融合處,便會閃現出班組的精彩亮點:創新、人才、合作……這種運行模式形象地被稱之為‘太陽系團隊’。”

  “余夢倫班組”正是這種團隊合作文化的典型體現。在這里,從來沒有密不告人的閉門設計,也沒有相互封鎖的計算方法,一旦某個人鉆研出了新的設計工具,就會上傳到共享平臺,與所有人分享,并共同優化、改進。對于這一點,宋強有很深的體會。兩年前,因為英語能力最強,宋強被委派了一項重大任務:申報一項國際標準。“國際標準是獲得國際話語權的基礎,難度很大,要是光靠我一個人的力量,絕對完不成。”入職剛剛兩年的宋強這樣說。

  組里成立了一個工作團隊,由老中青三代員工組成:宋強為組長,負責技術抓總、對外公關、參加國際交流會議;彈道專家余夢倫院士和茹家欣研究員,是團隊的技術掌舵人,主要負責技術把關;而青年技術骨干周天帥等人,擁有大量的標準資料和豐富的實踐經驗,為宋強提供了快速學習的途徑。2012年3月份,這項名為“星箭分離遠場要素分析”的國際標準幾經周折,終于得到美國、加拿大、日本等國家的支持,正式獲得立項。

  每個人都將自己的最大努力聚合為團隊力量,這就是航天事業發展的動力源泉。(經濟日報-中國經濟網記者姜天驕)

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