从成功走向成熟

每当回想起2016年长征七号运载火箭的首飞之战,我作为研制者便时常感慨,那天经历的一切“平静得不像首飞”。

长七火箭首飞为我国空间实验室任务隆重地拉开了序幕。当时,各方关注点多聚焦于其成功与否。而随着空间实验室任务收官之战——发射天舟一号的到来,我们也迎来了又一次挑战。

执行天舟一号首飞任务是长七火箭第一次应用发射。自2017年3月进入发射场以来,它的状态一直保持得不错。

起初,新一代中型运载火箭长征七号就是为满足我国载人空间站工程发射货运飞船而打造的。虽然体型与我国其他型号的火箭差别不大,但长征七号的运载能力却得到大幅提高,它将我国近地轨道运载能力从8.6吨提升到了14吨。

此次任务中,长七火箭发射的天舟一号货运飞船重达13吨。在此之前,研制团队已经过分析和优化,确保长征七号仍有约1吨的运载能力的余量。

圆满完成首飞任务后,长七火箭仅花了10个月左右的时间就迎来了这第二个“关键之战”。凡是涉及两个航天器交会对接的任务,都需要火箭“零”窗口发射,以适应太空中另一航天器的轨道面变化。天舟一号要想准确进入天宫二号空间实验室的运行轨道面,自然也需要长七火箭准时发射。

由于地球自转,发射窗口变化会带来火箭与飞船预定轨道相对位置的变化。

为了将影响降低到最小,设计师队伍进行了优化,创造出了1分钟的“窄”窗口发射余量。也就是说,发射窗口可以有1分钟的适应能力。尽管需要飞行的距离更远,飞行过程更加复杂,火箭将按照可以将飞船准确送达预定轨道的目标,实现货运飞船的精确入轨,以减少飞船推进剂的消耗,使其顺利完成后续与天宫二号的交会对接和推进剂在轨补加等任务。

长七火箭采用全低温液氧煤油动力系统,射前流程相比之前的现役火箭更加复杂。特别是进入点火前的3分钟,动力、控制、地面发射支持系统工作环环相扣。只要哪一个环节出现问题,就有可能错过发射窗口。

低温火箭“零”窗口发射堪称世界难题。美国的低温火箭猎鹰9号就经常因为射前故障而推迟发射。而对于“零”窗口发射,长七火箭却并不陌生。就在前一年,它就曾创造过低温火箭首飞“零”窗口的奇迹。

奇迹来自火箭本身的高可靠性和冗余设计。现役载人火箭设计的可靠性是0.97,长七火箭从设计之初便将这一指标提高到了0.98。

不过哪怕可靠性再高,首飞再成功,我们还是针对射前关键环节,全面梳理了500多种故障预案,并保证其可实施。

4月的中国文昌航天发射场,天气多变,时而大风,时而雷雨阵阵。不过适应海南发射场气候研制的长七火箭并不怕这样状况的出现,能做到风雨无阻地发射。

火箭专门设计了防风减载装置,以适应火箭转场中的大风条件。

我们对火箭进行了防水设计,也做到了内外“双保险”——所有部段均进行了防水密封,所有电缆都进行了防水处理。降中雨时,火箭也可照常发射。

除此以外,我们还根据长七火箭首飞的实操经验,修改了一些不便利的操作。比如将蓄压器的充气操作将箭内操作移至箭外,确保操作更加便捷,并且更加可靠。

终于2017年4月20日,长征七号运载火箭在海南文昌发射场成功发射天舟一号货运飞船,随后飞船顺利与天宫二号空间实验室完成对接,突破了向在轨运行航天器补给物资、补加推进剂的关键技术,为确保未来中国空间站在轨长期载人飞行打下了重要的基础。(本文据《永远的航天“三大精神”故事篇》中崔恩慧《从成功走向成熟》一文改编;配乐:曹阳;朗读:马忠辉)



原标题:从成功走向成熟