中国火箭,统称“长征”系列。在载人航天工程立项之前,长征系列火箭主要用来发射卫星。
长征二号F运载火箭,简称“长二F”,是我国的第一枚载人火箭。
2003年10月15日,“长二F”载着中华民族千年的飞天梦想,把中国第一位航天员杨利伟送入太空,中国由此成为了第三个将人类送上太空的国家。
作为“长征”系列家族里的“明星”火箭,“长二F”至今保持着100%的发射成功率,无愧它的别名,中国“神箭”!
“神箭”何以成为“神箭”?它是怎么诞生的?还要从三十多年前说起。
“长二F”是名“九零后”,在它诞生之前的1986年左右,国际航天发射市场多次失利,特别是大型卫星的运载能力出现了危机,大量商业卫星不能被及时地送入太空,一时间出现了滞留。
这恰恰为中国航天进入国际市场提供了难得的机遇!中国政府宣布,长征火箭投放国际市场,承揽对外发射服务。
机遇从天而降,实力也必须跟上。
为了及时赶上国际主流市场对发射“大卫星”的需求,只能运载中型卫星的长征火箭,必须以最快的速度提升运载能力。
当时正在中国运载火箭技术研究院工作的王永志,和长征二号火箭的总设计师王德臣,提出了一个大胆的设想:
在“长征二号丙”火箭的基础上,研制大推力捆绑火箭,也就是将箭体作为芯级,再在芯级周围捆绑上4个助推器,将火箭的运载能力由原来的2.5吨提高到8.8吨。
这枚火箭被命名为“长二捆”,也就是后来的神箭“长二F”的前身。
在1985年之前,长征系列火箭已成功发射了19颗国内卫星,成功率高达93%,具有了一定的口碑。在这个基础上,美国卫星公司作为第一家客户找上门来。
1988年11月1日,跟美国公司签合同那天,“长二捆”还只是一张图纸。对中美双方来说,这都是一次极大的冒险。真正升空亮箭,美方给中国科学家定下的限期只有18个月。
1990年7月16日,“长二捆”首飞成功。1992年8月14日,“长二捆”成功发射“澳星”,西方世界大为吃惊,中国航天开始迈出国门。
1992年,航空航天部将研制用于发射飞船的新型运载火箭的任务,下达给了中国运载火箭技术研究院。随着载人航天工程正式启动,载人火箭的研制也必须加快提上日程。
王永志第一个找到的就是自己曾经的老搭档、中国运载火箭技术研究院副院长王德臣。那时,王德臣刚刚被任命为载人火箭系统的首任总设计师。
没有寒暄,也没有客套,王德臣便知道了王永志的来意,他开门见山地说:
“发射飞船,‘长二捆’的运载能力已经足够了,但人上天,就意味着火箭不能出问题,万一有问题也必须把航天员救出来。”
“这正是我要找你说的,指挥部把火箭上升段的逃逸救生任务也交给火箭系统了。你有什么好主意吗?”王永志急于想知道王德臣的想法。
王德臣像是早就想好了似的,胸有成竹地说:“其实这不难。只要在‘长二捆’的基础上,增加两个系统就够了。”
两位专家热火朝天地商量起来,研制方向逐渐有了眉目。
不久,王永志签署的工程总体设计要求正式下发。1992年9月到1994年4月,方案进入论证阶段。
方案里对载人火箭的可靠性指标要求是0.97,航天员安全性指标为0.997。简单地说,就是指发射100次,失败不能超过3次;在这3次可能的失败中,发生危及航天员安全事故的概率要小于0.003。
王德臣提出要增加两个系统,也就是“故障检测系统”和“逃逸救生系统”,无异于挑战世界级难题。其中要求,逃逸救生系统必须在事故发生后2秒之内将航天员带离危险区。
这一标准之高在中国航天史上是空前的,世界上也只有个别型号运载火箭能达到。载人火箭也将成为长征系列中个头最大、重量最重、系统最复杂的火箭。
故障检测系统和逃逸系统是载人火箭独有的技术。一个是火箭的“自我诊断器”,一个是航天员的“生命保护神”。
火箭飞行中随时都会出现故障,故障的种类还多种多样。两个系统就像两个配合无间的医生,逃逸系统负责做手术,故障检测系统则是给手术提供了依据。
故障判断既不能漏,也不能误。漏判了,火箭就有可能爆炸,航天员的生命安全也就无法保证;误判了,发射失败,损失更是难以估量。
1994年5月,55岁的黄春平被任命为载人火箭系统的总指挥。尽管有着丰富的型号研制和管理经验,黄春平上任后,面对生疏的“故检、逃逸”,也是无从下手。
设计之初,他和王德臣曾想过走捷径,去咨询俄罗斯的航天同行,却被专家断言“中国不行”,甚至提出了高额的合作费用。最终,中方毅然走上了自力更生、自主研制的不悔之路。
黄春平、王德臣带领刘竹生、荆木春等一批研制人员迎难而上,设计出了300多种火箭故障模式,并进行一轮又一轮的筛选,分析什么情况下会出现故障、会出现什么样的故障、采取什么样的对策。
满脑子参数、问号,自己给自己树立无数个“假想敌”,再一个个击破。总结发生概率最高的11种故障模式,进行成千上万次的飞行仿真试验。4年时间过去了,大伙儿没睡过一个安稳觉。
在研制人员眼中,不管火箭飞行是否正常,逃逸系统都不能出现一丁点儿问题,这是个必须百分之百成功的死命令!
飞船发射时,从火箭点火到飞行至120秒,这期间,如果发生影响航天员生命安全的意外,逃逸系统的固体发动机将按照指令点火,迅速将载有航天员的飞船返回舱带离危险区;当到达安全位置的时候,飞船返回舱会再与逃逸飞行器分离,返回地面。
逃逸塔就在飞船的顶部,远看像是一枚避雷针。如果火箭飞行正常的话,在飞到120分钟、抵达39千米的高空时,就要抛掉逃逸塔。否则飞船就不能准确入轨,导致发射失败。
没有任何经验、没有成熟的技术可以继承,甚至连间接的条件也不具备。最终,研制人员只花了18个月,就完成了原本需要用上2到3年的全部研制和试验。
1996年,火箭研制工作取得了突破性的进展,载人火箭初具雏形,被命名为“长征二号F型”。
“10、9、8、7……3、2、1”
1998年10月,中国航天史上的第一次零高度逃逸救生飞行试验即将开始。“两个系统”迎来了一次全面真实的关键考核,试验成败直接关乎中国载人航天工程的总体进度!
点火指令下达后,不同于以往任何一次火箭发射的场面呈现在参试人员面前。
震天动地的轰鸣声中,火箭逃逸飞行器腾空而起,发动机4个喷管与分离发动机的8个喷管在不同的部位喷射出耀眼的火焰,整流罩一双巨大的栅格翼随即打开。
“逃逸主发动机点火!”
“高空逃逸发动机点火!”
“分离发动机点火!”
几组发动机接续启动,在大漠长空中划出了一道美丽的烟云。当逃逸飞行器达到1900米的高空,飞船返回舱与其分离。一把红白相间的大伞如花朵般在空中绽放,带着返回舱缓缓降落。
从1999年开始,“长二F”火箭已先后发射了神舟一号到神舟十二号飞船、天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室,将12名航天员17次送入太空,保持着成功率100%的战绩,为我国载人航天工程作出了历史性贡献。
火箭人相信,“神箭”最“神”的地方莫过于高可靠性和高安全性,要用世界上最好的火箭送“神舟”上天,要用自己的双手,托起航天员的生命安全!
几十年来,广大航天人以特别能吃苦、特别能奉献、特别能攻关的精神,始终不放过任何一个改进点,向着更高标准不懈登攀,让每个时代的“长二F”都焕发出不一样的“神箭”魅力!(本文据兰宁远《挺进太空》中《“神箭”为“神舟”护航》一文改编;配乐:曹阳;朗读:崔霞)
原标题:“神箭”为“神舟”护航