中國航天邁入大火箭時(shí)代

鄒維榮　韓阜業(yè)

11月3日20時(shí)43分，當(dāng)長征五號運(yùn)載火箭拔地而起，托舉被直徑5.2米“大腰圍”整流罩包裹的太空擺渡車一一遠(yuǎn)征二號上面級成功進(jìn)入預(yù)定軌道時(shí)，中國航天迎來一個(gè)嶄新的時(shí)代：大火箭時(shí)代。

此時(shí)此刻，中國工程院院士龍樂豪的臉上洋溢著由衷自豪。“這一刻，我等了30年，長征五號沒有辜負(fù)我的期待?！彼f，“作為長征火箭家族中新一代典型代表，它既是跨越性的，也是奠基性的?！?/p>

20世紀(jì)80年代末，隨著人類探索宇宙的不斷深入，世界主要航天強(qiáng)國紛紛推出了新一代大型運(yùn)載火箭，比如美國的德爾塔4和宇宙神5、歐洲的阿里安5，這些火箭多采用了5米左右大直徑，少級數(shù)，運(yùn)載能力全面超越我國的現(xiàn)役火箭。

“當(dāng)時(shí)的載人航天工程尚處在論證階段，按我國當(dāng)時(shí)火箭的運(yùn)載能力，無法滿足未來空間站建設(shè)的需求?！焙教炜萍技瘓F(tuán)一院長征五號運(yùn)載火箭總指揮王玨說，國內(nèi)重大工程的發(fā)展需要成為中國研制大型運(yùn)載火箭的直接驅(qū)動。

“各國發(fā)展新一代火箭的目的，一是通過清潔推進(jìn)劑的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)環(huán)保，二是提高運(yùn)載能力，提升進(jìn)入空間能力和商業(yè)競爭力?！蓖醌k說。

從2006年立項(xiàng)至今，長征五號沖刺了10年。但是，從提出論證到如今，長征五號整整走了30年，可謂30年磨一“箭”。

作為我國運(yùn)載火箭升級換代的里程碑工程，長征五號首次飛行任務(wù)的成功實(shí)施，標(biāo)志著我國火箭運(yùn)載能力進(jìn)入國際先進(jìn)之列，我國從此由航天大國邁向航天強(qiáng)國。

為什么長征五號運(yùn)載火箭

被稱為“大火箭”？

“長五，威武！”

這，幾乎是近距離接觸長征五號時(shí)人們的共同感受。因此，“大火箭”之大，首先體現(xiàn)在外觀上。

有多威武？龍樂豪院士研究了一輩子火箭，在天津長征火箭制造公司總裝車間，當(dāng)他第一次看到長征五號巨大的身軀時(shí)，依然被深深震撼了。

長征五號是名副其實(shí)的“膀大腰圓”——總長近57米，站起來有20層樓那么高；總重近900噸，幾乎是長征二號F和長征三號B兩款火箭的重量之和：直徑5米，如此“大腰圍”無法通過部分鐵路隧道，所以只能通過海運(yùn)。

體型大，“胃口”也大。長征五號為兩級半液體火箭，可以加載近800噸推進(jìn)劑，長征二號F和長征三號B兩枚火箭的推進(jìn)劑加起來，才能“喂飽”一枚長征五號。與這兩位“前輩”比起來，長征五號的推進(jìn)劑有著本質(zhì)區(qū)別。這個(gè)龐然大物90%以上的重量都是液氫液氧燃料，其中液氫的溫度達(dá)-253℃，液氧的溫度達(dá)-183℃，人送外號“冰箭”。

專家介紹，雖然火箭體內(nèi)90%以上都是這種深低溫燃料，但火箭并不冷，它的外表溫度可以一直保持在0℃以上，這是因?yàn)榛鸺馁A箱外都穿著一層“防寒服”。“防寒服”厚度雖然不到30毫米，卻是火箭保持“體溫”的利器，使火箭內(nèi)部的儀器、設(shè)備、電纜等都能正常工作。

體型大，“心臟”也大。經(jīng)過15年不懈攻關(guān)，8臺全新研制的120噸液氧煤油發(fā)動機(jī)被裝配在長征五號運(yùn)載火箭的4個(gè)助推器上，4臺全新研制的氫氧發(fā)動機(jī)在一級和二級火箭上各裝配了2臺，起飛推力超過1000噸。

120噸液氧煤油發(fā)動機(jī)的威力到底有多大？專家打了個(gè)形象的比喻，120噸液氧煤油發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的最高壓強(qiáng)達(dá)500個(gè)大氣壓，相當(dāng)于把上海黃浦江的水抽到5000米高度的青藏高原。

體型大，“臉皮”卻薄。你能想到嗎？長征五號的外殼最薄處竟然只有1毫米多，整流罩的蒙皮厚度僅有0.3毫米，真可謂薄如蟬翼。長征五號運(yùn)載火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)員李操說：“火箭殼體薄了，火箭的重量就減輕了，就能加載更多燃料，運(yùn)送更多有效載荷?！?/p>

大塊頭有大力氣。長征五號的起飛推力超過1000噸，近地軌道運(yùn)載能力達(dá)到25噸，遠(yuǎn)地軌道運(yùn)載能力達(dá)到14噸，是長征二號F火箭運(yùn)載能力的近兩倍，堪稱長征家族排名第一的飛天“大力士”。

為了發(fā)射這個(gè)“巨無霸”，科研人員為其量身定制了新“座駕”。此前，長征二號F火箭的發(fā)射平臺重達(dá)800噸，但與長征五號的發(fā)射平臺相比，只趕得上后者的一個(gè)零頭——新研制的大火箭活動發(fā)射平臺，總重量達(dá)到了1800多噸，是目前亞洲最大的火箭發(fā)射平臺。

突破240多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

長征火箭的直徑從2.25米到3.25米，再到現(xiàn)在的5米，不僅僅是簡單的“腰圍”增加，而是巨大的技術(shù)跨越。

中國航天科技集團(tuán)公司一院長征五號運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師李東介紹：“不要小看這個(gè)箭體結(jié)構(gòu)從3.35米到5米的跨度，這是一個(gè)質(zhì)的飛躍，不是一個(gè)簡單的放大。從設(shè)計(jì)的能力、仿真的手段、加工制造一直到地面各種試驗(yàn)，都是一個(gè)飛躍。例如，箭體結(jié)構(gòu)制造，要加工制造5米的箭體結(jié)構(gòu)，要從基礎(chǔ)的機(jī)械加工、貯箱的焊接、鉚接所有的工裝都是一個(gè)大的飛躍，有很多技術(shù)難題需要攻克。

這個(gè)“大力士”可謂集最新技術(shù)的“寵愛”于一身，如果要準(zhǔn)確描述它，“首次”“突破”將會是高頻詞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，長征五號研制全程共突破了240多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其中有12項(xiàng)是重大關(guān)鍵技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)了由內(nèi)而外的全面升級。在與世界現(xiàn)役火箭的對比中，欒恩杰院士表示：“長征五號的整體性能和總體技術(shù)，已達(dá)到國際先進(jìn)水平?！?/p>

“出生”數(shù)字化——長征五號在研制過程中首次全面采用先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)計(jì)手段，引進(jìn)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)工具，構(gòu)建了我國運(yùn)載火箭研制歷史上第一個(gè)全三維數(shù)字火箭，開創(chuàng)了火箭型號數(shù)字化研制的先河。

作為運(yùn)載火箭的主承力構(gòu)件，長征五號的鈦合金芯級捆綁支座竟然是3D打印出來的，不僅強(qiáng)度更高，加工速度更快，還比原來的高強(qiáng)鋼設(shè)計(jì)減重30%。長征五號運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師李東告訴記者，3D打印將為今后火箭的主承力部段輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造，提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

“心臟”系列化——長征五號的研制，牽引出三型高性能新型火箭發(fā)動機(jī)，均采用無毒無污染的推進(jìn)技術(shù)。其中，120噸級液氧煤油發(fā)動機(jī)推力大、比沖高，已成為我國新一代運(yùn)載火箭各個(gè)不同構(gòu)型火箭共用的基礎(chǔ)動力裝置：50噸級液氧液氫發(fā)動機(jī)，在國際同類發(fā)動機(jī)中處于先進(jìn)水平：9噸級膨脹循環(huán)先進(jìn)上面級液氧液氫發(fā)動機(jī)技術(shù)，可以大大提高發(fā)動機(jī)的自身可靠性，為我國首創(chuàng)?！叭桶l(fā)動機(jī)的研制，使我國運(yùn)載推進(jìn)技術(shù)水平大幅提高。”欒恩杰說。

“座駕”一體化——首次亮相的大火箭活動發(fā)射平臺實(shí)現(xiàn)了10多項(xiàng)技術(shù)突破，它的最大亮點(diǎn)是將原來發(fā)射塔上的上百臺地面設(shè)備集成在現(xiàn)有發(fā)射平臺上，實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、液、氣等眾多系統(tǒng)的一體化，使火箭在發(fā)射塔的準(zhǔn)備流程成倍縮短?？蒲腥藛T還開發(fā)出了“十二點(diǎn)調(diào)平技術(shù)”，只需操作按鈕，就能使大火箭實(shí)現(xiàn)自動調(diào)平，讓火箭“坐”得又直又穩(wěn)。

長征五號不僅“坐”得更穩(wěn)，“腦袋”也更“靈光”。以往火箭頭部的整流罩都是金屬鋁結(jié)構(gòu)，衛(wèi)星裝在里面無法與外界通訊。為了保持衛(wèi)星與地面的通訊暢通，必須在整流罩上開個(gè)口，用其他透波材料打個(gè)補(bǔ)丁，就像“開天窗”一樣?！耙?yàn)槊看窝b載的衛(wèi)星不同，‘天窗的位置每次都不一樣，因此整流罩不具備通用性?！遍L征五號運(yùn)載火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師戴政介紹說，長征五號的整流罩首次采用了全透波結(jié)構(gòu)，就像給衛(wèi)星信號開了個(gè)“全景天窗”，通用性極強(qiáng)，將使后續(xù)火箭整流罩的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率得到大幅提高。

遠(yuǎn)望號天津港起航：

運(yùn)輸總重量超千噸

為了新一代運(yùn)載火箭的研制生產(chǎn)及總裝，2008年11月，天津航天長征火箭制造有限公司在天津開發(fā)區(qū)西區(qū)啟建，一座大型的新航天城開始在這里生根。公司總經(jīng)理陶剛說，當(dāng)初選擇在天津?yàn)I海新區(qū)，一個(gè)主要原因是：“新一代火箭個(gè)頭更大了！”

陶剛說，以往他們是在火箭2.25米和3.35米這兩個(gè)系列的平臺上優(yōu)化和生產(chǎn)，從2006年開始我們開始建設(shè)5米平臺，這個(gè)對我們國家的工業(yè)基礎(chǔ)也是一個(gè)挑戰(zhàn)?？紤]北京配套能力，包括現(xiàn)役火箭的繼承性，因?yàn)楝F(xiàn)役火箭3.35米直徑的可以通過鐵路運(yùn)輸，大火箭5米直徑的，鐵路運(yùn)輸滿足不了，只能通過空運(yùn)和海運(yùn)。

大火箭基地占地面積3000畝，由火箭研制生產(chǎn)區(qū)、航天技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)區(qū)和輔助配套區(qū)三部分組成，是集火箭零部件生產(chǎn)、部組件裝配、總裝測試與試驗(yàn)為一體的代表國際先進(jìn)水平的新航天城。長征七號、五號運(yùn)載火箭所有的組裝箭體結(jié)構(gòu)制造及火箭總裝、總成等都在這里完成。

2016年8月26日上午，裝載著長征五號運(yùn)載火箭的遠(yuǎn)望號火箭運(yùn)輸船隊(duì)，從天津港解纜前往海南文昌，這也標(biāo)志著長征五號運(yùn)載火箭首飛任務(wù)進(jìn)入倒計(jì)時(shí)階段。據(jù)中國衛(wèi)星海上測控部副主任陳進(jìn)朝介紹，在長征五號首飛任務(wù)中，海上運(yùn)輸是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，復(fù)雜的氣象、海況對火箭海上運(yùn)輸可靠性、安全性提出了更高要求，安全順利完成這次運(yùn)輸任務(wù)將標(biāo)志著我國的火箭海上運(yùn)輸能力趨于成熟。

記者在8月18日總裝廠房吊裝現(xiàn)場看到，裝有長征五號火箭產(chǎn)品、運(yùn)輸保障和電氣測量設(shè)備的集裝箱數(shù)量達(dá)到40件，總重量超過1000噸，約為兩個(gè)月前實(shí)現(xiàn)首飛的長征七號火箭的兩倍?？紤]到單船難以滿足海上運(yùn)輸要求，中國衛(wèi)星海上測控部首次啟用遠(yuǎn)望21號和22號兩艘火箭運(yùn)輸船同時(shí)執(zhí)行火箭吊裝和海上運(yùn)輸任務(wù)。

遠(yuǎn)望號火箭運(yùn)輸船是我國首型專用火箭運(yùn)輸船，2012年4月1日在江南造船廠開工建造，2013年5月6日交付中國衛(wèi)星海上測控部。船長130米，型寬19米，高37.2米，滿載排水量9080噸，抗風(fēng)能力可達(dá)12級以上。據(jù)遠(yuǎn)望號火箭運(yùn)輸船編隊(duì)指揮曹志宜介紹，非標(biāo)準(zhǔn)集裝箱主要裝載長征五號火箭產(chǎn)品，箱體尺寸大小各不相同。最大的裝有火箭一級箭體的集裝箱長度達(dá)到30余米，約為國際20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的6倍。吊裝時(shí)，在調(diào)壓載系統(tǒng)的配合下，兩臺船載120噸起重機(jī)雙臂聯(lián)吊，確保了整個(gè)吊裝任務(wù)精密實(shí)施、精準(zhǔn)無誤。

伴隨著每天的日出，遠(yuǎn)望號火箭運(yùn)輸船上都會進(jìn)行簡單而莊重的升國旗儀式，鮮紅的國旗隨著海風(fēng)飄揚(yáng)，這是新的一天的開始。

長征五號運(yùn)載火箭內(nèi)部的元器件對于溫濕度有著極高的要求，運(yùn)輸船貨艙環(huán)境保障系統(tǒng)能夠?qū)⑿迈r空氣經(jīng)過過濾冷卻之后源源不斷地送進(jìn)貨艙內(nèi)部，讓長征五號保持著涼爽干燥的狀態(tài)。航天科技集團(tuán)一院天津火箭公司總裝車間副主任黃小春要做的就是每天為火箭做“體檢”。

“這次護(hù)送長五，就好比要護(hù)送我們的孩子去考場，只有把這些工作做實(shí)了做細(xì)了，才能確保把我們的孩子安安全全地、順順利利地送達(dá)海南，迎接它的最后一次大考?！秉S小春說。

冰箭登陸！抵達(dá)中國文昌航天發(fā)射場

2016年9月1日，由中國衛(wèi)星海上測控部所屬遠(yuǎn)望21號、22號船組成的火箭運(yùn)輸船隊(duì)經(jīng)過6晝夜航行，途經(jīng)渤海、黃海、東海、臺灣海峽、南海等海域，按照原定計(jì)劃安全抵達(dá)海南文昌清瀾港碼頭。

隨后，長征五號運(yùn)載火箭由中國文昌航天發(fā)射場通過公路運(yùn)輸方式將火箭分段運(yùn)送至發(fā)射場區(qū)。

中國文昌航天發(fā)射場，是為適應(yīng)我國航天事業(yè)可持續(xù)發(fā)展，滿足新型運(yùn)載火箭和未來航天器發(fā)射任務(wù)需求，經(jīng)國務(wù)院、中央軍委批準(zhǔn)立項(xiàng)，2009年9月開工建設(shè)的我國新一代航天發(fā)射場，由測試發(fā)射、測量控制、通信、氣象、技術(shù)勤務(wù)保障等五大系統(tǒng)組成，主要承擔(dān)地球同步軌道衛(wèi)星、大質(zhì)量極軌衛(wèi)星、大噸位空間站、貨運(yùn)飛船、深空探測器等發(fā)射任務(wù)。

與酒泉、太原、西昌等內(nèi)陸發(fā)射場相比，中國文昌航天發(fā)射場具有更加靠近赤道、三面臨海、射向范圍寬等突出優(yōu)勢。這是我國自主設(shè)計(jì)建設(shè)的第一座綠色生態(tài)環(huán)保、完全對外開放的現(xiàn)代化新型航天發(fā)射場，將開啟我國發(fā)射大推力運(yùn)載火箭的新征程。

長征五號火箭尚未抵達(dá)發(fā)射場，但負(fù)責(zé)進(jìn)行火箭吊裝操作的工作人員已經(jīng)展開了最后的訓(xùn)練。中國文昌航天發(fā)射場吊裝操作手張偉似乎和同事們相隔在兩個(gè)不同的世界，在這里，他根本無法看到吊裝的情況，卻要憑吊裝指揮的口令，讓吊鉤做出精準(zhǔn)的動作。

就在幾年前，張偉從內(nèi)陸的航天測量站申請來到文昌，因?yàn)楦闪耸畮啄旰教熳约哼B火箭都沒見過。他并沒有想過，自己第一次要面對的就是這樣一枚火箭。

張偉說：“第一感覺就是跟想象當(dāng)中差距太大了，特別大?！?/p>

尺寸國內(nèi)最大，技術(shù)難度史無前例，任務(wù)流程重新摸索階段，參試人員也在逐步磨合。參與長征五號研制和測試的航天人，很多都和張偉一樣，第一次工作，就面對的是長征五號這樣一個(gè)全新的型號。

37歲的航天科技集團(tuán)一院長征五號運(yùn)載火箭主任設(shè)計(jì)師何魏緊盯著火箭部件的吊裝，從開始工作到現(xiàn)在，他一直跟隨著長五項(xiàng)目。在現(xiàn)場摸爬滾打，甚至坐在地上跟大家一起看圖紙，讓大家很難猜到他是一位長征五號的主任設(shè)計(jì)師。

“小時(shí)候就喜歡航天，博士畢業(yè)后我就在車間里干，后來加入到了‘長五的隊(duì)伍里。長五是先吊助推器，然后要把芯級掛到助推器上。芯級重，它就會把整體拉向重的一邊，就會傾斜。”何魏說。

這樣的傾斜其實(shí)肉眼都難以察覺，何魏不得不停下手中的工作，去和各個(gè)部門的專家一起連夜討論，給已經(jīng)發(fā)生歪斜的火箭想一個(gè)萬全之策。一整夜的探討，一整夜的等待，當(dāng)太陽升起的時(shí)候，這個(gè)難題終于被完美地解決了。

“我覺得這個(gè)團(tuán)隊(duì)最大的特點(diǎn)就是敬業(yè)，只要是我們的型號工作有困難或者有問題，大家不會談任何條件，然后來推托或者來推卸。問題越大，沖上來的人越多，而且都是自發(fā)和自主的?！焙挝赫f。

轉(zhuǎn)場：大火箭風(fēng)光“出閣”

2016年10月28日上午，歷經(jīng)10年研制，經(jīng)過精心打扮的大火箭風(fēng)光“出閣”。

隨著技術(shù)陣地廠房大門開啟，長征五號運(yùn)載火箭首飛箭第一次展現(xiàn)在世人面前，通體白色的長五火箭威武地站在活動發(fā)射平臺上，“額頭”上的五星紅旗和“胸前”的“中國航天”四個(gè)大字分外醒目。

與現(xiàn)役火箭相比，長五火箭“腰身”更粗，達(dá)5米，所以很多人都稱它為“胖五”。其實(shí)長五火箭不僅胖，還很壯，轉(zhuǎn)場可抵八到九級風(fēng)，而且攔腰不用任何防風(fēng)減載裝置。

長五火箭總體主任設(shè)計(jì)師何巍說，長五火箭不僅生來粗壯，轉(zhuǎn)場時(shí)，它與現(xiàn)役火箭還有著很大的不同。其他火箭是“挑擔(dān)子”，長五火箭是“抬轎子”，這樣可以“走”得更穩(wěn)。

為什么這么說呢？據(jù)介紹，火箭垂直轉(zhuǎn)場中，現(xiàn)役火箭芯一級的“腳下”共有4個(gè)支撐臂，讓火箭穩(wěn)穩(wěn)地“站”在“座駕”上?；鸺破鲃t是被芯一級“挑”著“走”，所以叫“挑擔(dān)子”。

何巍說，長五火箭轉(zhuǎn)場時(shí)，有12個(gè)支撐臂，但它們是被平均分布在4個(gè)助推器的“腳下”，因此是4個(gè)助推器“抬”著芯一級走，是不是像極了“抬轎子”？

“挑擔(dān)子”變“抬轎子”，長五火箭轉(zhuǎn)場四平八穩(wěn)、堅(jiān)如磐石。

因?yàn)榱獯?、塊頭大，長五火箭又被稱為“大火箭”，還沒“出生”時(shí)，它就已享譽(yù)國內(nèi)外。轉(zhuǎn)運(yùn)這天，這個(gè)國際“大咖”一登場，更是滿滿的“霸氣”。

走近長五火箭，它絕對是個(gè)龐然大物，不僅“腰身”粗，而且個(gè)頭大，長約57米，相當(dāng)于20層樓高，“凈重”就有近百噸。雖然在長征火箭家族排行“老五”，卻生來就是一副“王者風(fēng)范”。

從技術(shù)區(qū)到發(fā)射區(qū)，長五火箭要直行2.8公里。轉(zhuǎn)場中，它還有一個(gè)為其量身打造的“座駕”活動發(fā)射平臺。要知道，這個(gè)平臺足足有半個(gè)足球場大，相當(dāng)“拉風(fēng)”。

一路上，活動發(fā)射平臺不僅要載著長五火箭出行，還要為火箭供氣、供電。這樣一來，火箭轉(zhuǎn)場中就可保持箭地連接不變，減少發(fā)射區(qū)的工作，縮短發(fā)射流程。

細(xì)心的人可能會發(fā)現(xiàn)，呈現(xiàn)在眼前的“大火箭”是個(gè)“尖腦袋”，而且4個(gè)助推器也都是“斜頭錐”，就像孩子一樣依偎在芯一級的身旁。

“你不覺得，這樣看上去更帥嗎？”何巍說。

其實(shí)，這樣的設(shè)計(jì)可不僅僅是為了帥氣。據(jù)介紹，“尖腦袋”和“斜頭錐”可以減小空氣阻力。這樣的話，長五火箭飛起來會更省勁兒，從而提升運(yùn)載能力。

看來，長五火箭在研制時(shí)，設(shè)計(jì)師們是要將其打造成一個(gè)既有力量又有顏值的火箭“男神”。

長五火箭起飛三大看點(diǎn)

十載寒暑鑄箭，今朝飛天夢圓。2016年11月3日20時(shí)43分，我國最大推力新一代運(yùn)載火箭長征五號在中國文昌航天發(fā)射場騰空而起，成功實(shí)現(xiàn)首飛?，F(xiàn)場專家為記者解讀了長五火箭起飛的三大看點(diǎn)。

“臍帶”零秒脫落。胎兒在出生前，都靠臍帶來輸送營養(yǎng)，出生之后便剪掉臍帶。每一枚運(yùn)載火箭，也都有自己的“臍帶”，它源源不斷地為火箭輸送燃料、供應(yīng)氣體、調(diào)節(jié)火箭的“體溫”，是火箭的“生命運(yùn)輸線”。

長五火箭總體主任設(shè)計(jì)師何巍介紹，現(xiàn)役火箭的“臍帶”，多是在起飛前約幾分鐘脫落，而長五火箭是零秒脫落，最后脫落的是3個(gè)液氫連接器。

何巍說，“臍帶”脫落后，火箭發(fā)射就真正進(jìn)入了不可逆的狀態(tài)，要盡快發(fā)射出去。采用“臍帶”零秒脫落，可以提升火箭安全性，只要不點(diǎn)火，都可以終止發(fā)射。

點(diǎn)火9秒后見火焰。長五火箭點(diǎn)火口令發(fā)出后，并沒有即刻見到大團(tuán)的火焰，而是有9秒的延遲。這又是為何呢？

何巍說，長五火箭芯級采用的是液氫、液氧燃料，發(fā)動機(jī)點(diǎn)火前會有氫排出，為了避免氫的爆燃，需要用小火箭將主發(fā)動機(jī)排出的熱氫燒掉。

據(jù)介紹，點(diǎn)火口令發(fā)出時(shí)，芯級噴管附近會有一些類似煙花般的零星尾焰，隨后尾段附近將會見到大團(tuán)火焰。

何巍說，其實(shí)，這時(shí)長五火箭的發(fā)動機(jī)并沒有真正點(diǎn)著，燃燒的是發(fā)動機(jī)排出的氫氣。觀眾真正看到的主發(fā)動機(jī)火焰，目睹“大火箭”騰空而起，是在點(diǎn)火口令發(fā)出約8至9秒時(shí)。

一半是水，一半是火焰。據(jù)長五火箭發(fā)射平臺副主任設(shè)計(jì)師吳夢強(qiáng)介紹，長五火箭從起飛第5秒到第15秒，發(fā)射塔架旁的噴水裝置要噴200噸水。因此，長五火箭起飛時(shí)，一半是水，一半是火焰。

“噴水的功效可謂一舉兩得：一來為火箭發(fā)射平臺降溫，二來降低噪聲，保護(hù)箭上儀器設(shè)備。”吳夢強(qiáng)介紹，火箭點(diǎn)火起飛時(shí)，箭體尾部噴出的火焰瞬間達(dá)2000多度，“直擊”火箭發(fā)射平臺，噴水可以讓平臺快速降溫。

于是，長五火箭點(diǎn)火升空的時(shí)刻，噴出的水瞬間被氣化，猶如仙境一般。

鎮(zhèn)定排障：

尖峰時(shí)刻，驚心動魄3小時(shí)

雖然最終結(jié)果圓滿，但這次長五火箭首飛任務(wù)的過程卻經(jīng)歷了多次波折，甚至一度面臨發(fā)射取消的風(fēng)險(xiǎn)。航天人再一次，用堅(jiān)持迎來了長征五號的首戰(zhàn)勝利。

距離預(yù)定發(fā)射窗口還有12個(gè)小時(shí)，長征五號已經(jīng)開始了燃料的加注工作。作為目前我國推力最大、能力最強(qiáng)、系統(tǒng)最復(fù)雜的火箭，長征五號的加注系統(tǒng)也堪稱國內(nèi)之最。

中國文昌航天發(fā)射場裝備保障總體張震說：“我們的液氫有1200立方，這么大的氫量在國內(nèi)都屬于首次?！?/p>

1200立方的液氫數(shù)量，相當(dāng)于一個(gè)短型標(biāo)準(zhǔn)游泳池用水量。

負(fù)責(zé)地面設(shè)備的張震早早地來到加注現(xiàn)場，因?yàn)樗钪裉斓娜蝿?wù)有多難。液氫危險(xiǎn)性很高，一旦泄漏，一根針掉到地上的能量就足以引發(fā)爆炸。

今天，張震要和最后一批工作人員在臨射前半個(gè)小時(shí)撤離。面對危險(xiǎn)，他靠著十三年從事航天工作的經(jīng)驗(yàn)，和一份責(zé)任心堅(jiān)持。

“畢竟執(zhí)行了這么多次發(fā)射任務(wù)，我從一個(gè)無知少年成長為一個(gè)航天裝備人，我對它有感情。我想著有這么多兄弟在現(xiàn)場，所以我選擇留到最后，和大家一起撤離?！睆堈鹫f。

已經(jīng)加注燃料的長征五號火箭從張開的塔架中顯露出來，這是即將啟程的信號。但這時(shí)，張震和所有的現(xiàn)場工作人員得到了一個(gè)略顯突然的消息。由于液氧排空管道出現(xiàn)問題，任務(wù)指揮部決定，發(fā)射時(shí)間推遲一個(gè)小時(shí)。

推遲發(fā)射的指令來自距離發(fā)射塔架3.5公里的指控中心。這里的各種數(shù)據(jù)鏈把它和長五緊密相連，通過這些數(shù)據(jù)，工作人員可以檢測火箭的健康狀況。

從數(shù)據(jù)來看，剛才的管路故障只能算是打了個(gè)噴嚏，接下來出現(xiàn)的問題，才讓所有工作人員的心提到嗓子眼。給“長五”提供核心動力的低溫發(fā)動機(jī)進(jìn)行預(yù)先冷卻時(shí)，溫度遲遲無法降到起飛要求的標(biāo)準(zhǔn)，火箭“發(fā)燒”了。

長征五號任務(wù)發(fā)射場區(qū)指揮部副指揮長易自謙說：“再按這個(gè)流程，試兩次。抓緊。要試兩次之后再不行，那這個(gè)方法就不行了。”

時(shí)間一分一秒地流逝，長征五號發(fā)射窗口的后沿是3日晚上的8點(diǎn)40分，如果到那時(shí)還無法完成降溫，整個(gè)任務(wù)就面臨取消的危險(xiǎn)。

航天科技集團(tuán)一院原黨委書記梁小虹說：“降不下來溫度，就得推遲發(fā)射，那液氫就要卸出來。如果七點(diǎn)半溫度達(dá)到了，才能繼續(xù)往下走。”

這是中國的航天發(fā)射中已經(jīng)很難見到的景象，許多工作人員都是站著在測發(fā)大廳里工作。同時(shí)，在門外，沒有崗位定位、無法進(jìn)入的工作人員也在等待著大廳里傳來的消息。

已經(jīng)是長征系列火箭總師的火箭專家龍樂豪面對當(dāng)天的場面，并不感到陌生。中國長征火箭每一次型號首飛，都不是一帆風(fēng)順的。

龍樂豪院士說：“好事多磨，這個(gè)是難免的，經(jīng)常有這樣的情況?！?/p>

晚上7點(diǎn)30分，火箭的燒終于退了下來。

長征五號的首發(fā)射時(shí)間就定在了8點(diǎn)40分，整個(gè)發(fā)射任務(wù)繼續(xù)推進(jìn)。

停止口令下達(dá)，中止任務(wù)，重置倒計(jì)時(shí)，一系列的事件，讓長征五號的首飛時(shí)間再次推后了3分鐘。

就在進(jìn)入負(fù)一分鐘準(zhǔn)備時(shí)，發(fā)射口令又再次停止。

一分鐘后，發(fā)射大廳再次響起01號指揮員下達(dá)的倒計(jì)數(shù)口令。

當(dāng)發(fā)動機(jī)燃燒的火焰把整個(gè)發(fā)射場都照亮的時(shí)候，總設(shè)計(jì)師李東的臉上終于露出了輕松的笑容。他相信，只要火箭離地，就一定能成功。

可能是之前的波折讓所有人都壓抑了太久，長征五號首飛的過程可能是中國所有火箭任務(wù)中贏得掌聲最多的一次。1821秒的飛行過程里，人們盡情地歡呼，為這一夜的不易，更為中國航天三十多年來鑄造這枚大火箭的艱辛。

航天科技集團(tuán)一院長征五號運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師婁路亮說：“今天真的可以說是步步驚心，驚心動魄。我參加這個(gè)項(xiàng)目13年，今天我只是在這里完成這個(gè)項(xiàng)目，實(shí)際上背后是幾代人的努力。”

長征五號運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師李東說：“對于我來講，這次成功的喜悅比任何一次任務(wù)都要大。過程太過曲折，一言難以盡數(shù)。這是中國從航天大國向航天強(qiáng)國邁進(jìn)的標(biāo)志，中國航天有了更大的舞臺，我們可以搞空間站，搞月球探測、火星探測?！?/p>

蓄勢歷程：30年磨一“箭”

當(dāng)火箭托舉上面級進(jìn)入預(yù)定軌道的捷報(bào)傳來，龍樂豪院士抑制不住激動，眼中晶瑩閃爍。

世人皆知，從2006年立項(xiàng)至今，長征五號沖刺了10年。許多人不知道的是，從提出論證到如今，長征五號整整走了30年，可謂30年磨一“箭”。

20世紀(jì)80年代中期，時(shí)任長征三號甲系列運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師的龍樂豪，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深入研究國際航空發(fā)展方向，結(jié)合我國當(dāng)時(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，提出了發(fā)展大火箭的設(shè)想。從那時(shí)起，中國開啟了大火箭的漫漫征途。

第一個(gè)10年，在國家863計(jì)劃支持下，中國航天人開展了新一代運(yùn)載火箭的系列論證工作。

第二個(gè)10年，中國航天人開展新一代運(yùn)載火箭方案論證，并在液氧煤油和氫氧兩種大推力火箭發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究領(lǐng)域，取得重大突破。

第三個(gè)10年，長征五號運(yùn)載火箭正式立項(xiàng)，中國航天人攻破無數(shù)技術(shù)難關(guān)，終于打造出了我國首枚大火箭……

此刻，帶著30年積蓄的勢能，長征五號一飛沖天?；赝?0年征程，龍樂豪感慨萬千：這是千呼萬喚的30年，也是千錘百煉的30年！

長征五號運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師李東告訴記者，大火箭的全套硬件設(shè)計(jì)，經(jīng)歷了“摸石頭過河”式的漫長探索過程。

僅就火箭捆綁結(jié)構(gòu)而言，由于長征五號火箭芯級推力每個(gè)捆綁點(diǎn)高達(dá)330噸，比以往的中型火箭增加了3倍多，這就意味著大火箭必須采取全新的設(shè)計(jì)。在沒有任何經(jīng)驗(yàn)可以借鑒的情況下，航天科技集團(tuán)一院的設(shè)計(jì)人員，進(jìn)行了上千次的結(jié)構(gòu)模型分析和優(yōu)化，歷時(shí)數(shù)年終于完成了“大推力捆綁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”，實(shí)現(xiàn)了我國火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)史上的重大突破。

5米直徑大型箭體結(jié)構(gòu)為我國運(yùn)載火箭首次采用，是火箭實(shí)現(xiàn)運(yùn)載能力重大跨越的基礎(chǔ)，無論是設(shè)計(jì)、制造還是試驗(yàn)，難度都極大。據(jù)科研人員介紹，僅新型貯箱的焊縫就有近2公里長，是長征二號和長征三號兩種火箭的總和。這2公里的焊縫，可謂是長征五號艱難攻關(guān)之旅的生動寫照。

發(fā)動機(jī)是火箭的心臟，也曾是擺在研制團(tuán)隊(duì)面前的一大難關(guān)，高性能的低溫推進(jìn)劑發(fā)動機(jī)，給研制團(tuán)隊(duì)列出一道道“冰與火”的難題。

“很多人說，長五首飛能不能成功，關(guān)鍵就看大推力氫氧發(fā)動機(jī)的表現(xiàn)?！遍L征五號運(yùn)載火箭型號副總師王維彬說，從事航天工作近三十年，這還是54歲的王維彬第一次參加發(fā)射任務(wù)，這些年來，他只專注地干著一件事兒，那就是研制氫氧發(fā)動機(jī)。

發(fā)動機(jī)樣機(jī)研制出來后，發(fā)動機(jī)試車的結(jié)果成為所有人的噩夢，4次發(fā)動機(jī)試車失敗。

2012年，王維彬遭遇了職業(yè)生涯中最慘的一次失敗。發(fā)動機(jī)在試驗(yàn)過程中突然起火爆炸，幾秒鐘功夫就把一臺發(fā)動機(jī)燒毀。此時(shí)已是發(fā)動機(jī)研制后期階段，目睹這樣的情形，讓團(tuán)隊(duì)很受打擊，許多人心情沉重。

經(jīng)過艱苦攻關(guān)，研制團(tuán)隊(duì)終于摸清了發(fā)動機(jī)試驗(yàn)失敗的原因，制服了這只攔路虎。

一組數(shù)據(jù)見證了長征五號誕生的艱難。據(jù)統(tǒng)計(jì)，長征五號總的研制項(xiàng)目達(dá)到800余項(xiàng)，科研人員累計(jì)開展試驗(yàn)1289項(xiàng)，各種地面試驗(yàn)總計(jì)超過2萬余次，生產(chǎn)各類單機(jī)1萬8千多臺，僅電氣系統(tǒng)的元器件就有11萬個(gè)，是長征二號、長征三號兩型火箭元器件總和的1.5倍?！伴L征五號一個(gè)助推器所需要分析的動力學(xué)特性參數(shù)，幾乎是過去一枚火箭的工作量?！焙教炜萍技瘓F(tuán)某所試驗(yàn)主管王鵬輝說。

長五奠基：未來更精彩

在我國運(yùn)載火箭升級換代中，長征五號究竟扮演什么樣的角色？

“就像長征二號是現(xiàn)役火箭系列的‘始祖，長征五號將是我國新一代運(yùn)載火箭的‘始祖。”龍樂豪院士說，“這兩種型號都是劃時(shí)代的奠基之作?！?/p>

當(dāng)年，長征二號研制成功后，中國航天人以這個(gè)型號為基礎(chǔ)，開發(fā)了長征二號系列、長征三號系列和長征四號系列運(yùn)載火箭。

如今，長征五號接過“接力棒”，將擔(dān)負(fù)起引領(lǐng)我國無毒無污染新一代運(yùn)載火箭系列化型譜化的重任。此前，已經(jīng)成功完成首飛的長征六號、長征七號運(yùn)載火箭，均是由長征五號研發(fā)技術(shù)延伸出來的“縮小版”型號。未來，科研人員還將根據(jù)長征五號的技術(shù)基礎(chǔ)，開發(fā)出新一代的長征系列大火箭，包括未來載人登月用的重型火箭，都將以長征五號為研發(fā)原型。

長征二號為中國近半個(gè)世紀(jì)的航天成就奠定了基礎(chǔ)。龍樂豪院士預(yù)測：“接下來半個(gè)世紀(jì)的深空探索時(shí)代，長征家族也許就靠長征五號來奠基了?！?/p>

大火箭，大夢想，大推力。長征五號研制成功，大幅提升了我國進(jìn)入太空的能力，是我國由航天大國向航天強(qiáng)國邁進(jìn)的重要支撐和顯著標(biāo)志。不久的將來，長征五號將陸續(xù)運(yùn)載新型月球探測器、火星探測器進(jìn)入太空，中國空間站計(jì)劃也將在長征五號的助推下成為現(xiàn)實(shí)。

作為中國大運(yùn)載時(shí)代的“開拓者”、深空探測的“主力軍”，長征五號開啟的未來將會更加精彩。展望發(fā)展前景，欒恩杰院士充滿信心。他設(shè)想：有了大火箭，中國將來還可以建設(shè)太空望遠(yuǎn)鏡、太空發(fā)電站等設(shè)施。長征五號執(zhí)行“一箭多星”式發(fā)射任務(wù)的能力更強(qiáng)，未來構(gòu)建全球定位系統(tǒng)、全球通信系統(tǒng)等，所花費(fèi)的時(shí)間將大幅縮短。

翻開中國航天事業(yè)未來十幾年的規(guī)劃表，節(jié)奏更加緊張

2017年，“天舟一號”貨運(yùn)飛船升空：

2017年前后，嫦娥五號實(shí)現(xiàn)繞月返回飛行；

預(yù)計(jì)2018年，嫦娥四號將實(shí)現(xiàn)在月球背面落月探測，如果成功，中國將成為到達(dá)月球背面的第一個(gè)國家：

2018年前后，發(fā)射空間站試驗(yàn)性核心艙；

而上述目標(biāo)有些由長征五號直接執(zhí)行發(fā)射任務(wù)，有些是在新一代運(yùn)載火箭的推動下實(shí)現(xiàn)，整個(gè)計(jì)劃環(huán)環(huán)相扣。足以見得，長征五號是中國航天未來一大批重大科技專項(xiàng)任務(wù)的基礎(chǔ)和前提。

長征五號，任重道遠(yuǎn)。欒恩杰院士將長征五號的后續(xù)研發(fā)比作中國航天人的新“長征”：“我們只是跨進(jìn)了大運(yùn)載時(shí)代的門檻，前面還有很長的路要走。但中國航天人只要進(jìn)了門檻，就會一直往前走，永不言退！”

責(zé)任編輯/蘭寧遠(yuǎn)