在充滿活力的魔都打造長征系列火箭

沈睿 胡芳芳

上海是一個(gè)充滿活力的地方，無論對(duì)于那些中國航天開拓者，還是對(duì)于今天的八院火箭研制團(tuán)隊(duì)，一脈相承的聲音是“中國航天的未來將在這里發(fā)生，我應(yīng)該參與其中?！?/p>

50年前，在上海，有這樣一些具有科學(xué)精神和科學(xué)思想的航天人，通過自行研制、自主創(chuàng)新，開拓出了我國早期的飛天路，從備份箭到雙“金牌”主力型號(hào)的誕生，到新一代運(yùn)載火箭一箭二十星發(fā)射成功，一代代航天人創(chuàng)造出引領(lǐng)時(shí)代的長征系列運(yùn)載火箭，一枚枚火箭在這里競相升空，一個(gè)個(gè)“中國第一”在這里誕生。

數(shù)十年來八院抓總研制的長征系列運(yùn)載火箭從無到有，從小到大，從單一型號(hào)到多型號(hào)，從常溫推進(jìn)劑運(yùn)載火箭到無毒無污染低溫運(yùn)載火箭，從常規(guī)末子級(jí)到多次啟動(dòng)、48h在軌的上面級(jí)，八院已經(jīng)成為我國運(yùn)載火箭研制不可或缺的重要基地。截至目前，我國長征系列運(yùn)載火箭300次發(fā)射中，八院抓總研制的長征系列運(yùn)載火箭執(zhí)行了103次飛行試驗(yàn)任務(wù)。

30年，從十年磨一箭到“一年發(fā)十箭”

長征四號(hào)系列火箭發(fā)展伊始，與20世紀(jì)70年代我國通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星的發(fā)展緊緊聯(lián)系在一起。1975年批復(fù)的“三三一”工程，最初明確由長征三號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射東方紅二號(hào)衛(wèi)星。為保證該工程按時(shí)完成，當(dāng)時(shí)的七機(jī)部決定由上海研制一型常溫推進(jìn)劑三級(jí)運(yùn)載火箭，作為“三三一”工程的備份火箭。最初該火箭被命名為新長征三號(hào)運(yùn)載火箭，1982年后更名為長征四號(hào)運(yùn)載火箭。

十年磨一箭，1988年9月7日，長征四號(hào)甲火箭在太原衛(wèi)星發(fā)射中心首飛成功，將風(fēng)云一號(hào)氣象衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，開創(chuàng)了中國大型運(yùn)載火箭首飛一次成功的新紀(jì)錄，使中國成為世界上第三個(gè)能夠獨(dú)立發(fā)射太陽同步軌道衛(wèi)星的國家。1990年9月3日，長征四號(hào)甲火箭又進(jìn)行了第二次發(fā)射，將3顆衛(wèi)星同時(shí)送入預(yù)定軌道。完成了首批兩發(fā)火箭發(fā)射任務(wù)后，八院努力為長征四號(hào)甲火箭爭取新的任務(wù)，同時(shí)不斷發(fā)展和改進(jìn)火箭技術(shù)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了長征四號(hào)乙/丙火箭。1999年5月10日，長征四號(hào)乙首飛成功，將我國首顆應(yīng)用氣象衛(wèi)星風(fēng)云一號(hào)C星送入預(yù)定軌道，不僅踐行了航天人以國為重的莊嚴(yán)承諾，更是在國際舞臺(tái)上打出了國人的志氣。

長征四號(hào)系列運(yùn)載火箭以其出色的性能和戰(zhàn)績，獲得國家、省部級(jí)多項(xiàng)榮譽(yù)稱號(hào)，其中長征四號(hào)甲運(yùn)載火箭獲國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng);長征四號(hào)乙運(yùn)載火箭獲國防科技一等獎(jiǎng)和國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng);長征四號(hào)丙運(yùn)載火箭獲國防科技二等獎(jiǎng);長征四號(hào)系列運(yùn)載火箭榮獲航天科技集團(tuán)“金牌火箭”榮譽(yù)稱號(hào)。

如今我國火箭研制發(fā)射進(jìn)入高密度，長四火箭一躍成為我國近地軌道衛(wèi)星發(fā)射的主力軍。30年來長四運(yùn)載能力提高了200公斤，入軌精度提高了5～6倍，發(fā)射基地拓展到了太原、酒泉、西昌三個(gè)，發(fā)射試驗(yàn)隊(duì)員由近200名精簡至85名，發(fā)射時(shí)間由數(shù)個(gè)月縮短為20個(gè)工作日，長征四號(hào)系列運(yùn)載火箭已具備總裝前1個(gè)月或發(fā)射前4～5個(gè)月再明確或調(diào)整發(fā)射任務(wù)的能力。截至目前，長四火箭已實(shí)現(xiàn)所有一、二級(jí)產(chǎn)品和絕大部分三級(jí)產(chǎn)品在整個(gè)系列型號(hào)范圍內(nèi)通用。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)階段除專用產(chǎn)品外，通用產(chǎn)品、型號(hào)通用產(chǎn)品、構(gòu)型產(chǎn)品占比達(dá)到97.4%，為迎接高強(qiáng)密度研制奠定了基礎(chǔ)。2018年八院迎來抓總研制的長征火箭第100發(fā)，圓滿完成14次火箭發(fā)射任務(wù)，宣告上海航天進(jìn)入“一年發(fā)十箭”的新時(shí)代。

國際發(fā)射、商業(yè)發(fā)射全面開花結(jié)果

1990年，國家為研制發(fā)射可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好的常規(guī)推進(jìn)劑運(yùn)載火箭，由國防科工委下發(fā)《關(guān)于長征二號(hào)丁運(yùn)載火箭研制任務(wù)書的批復(fù)》，明確了長征二號(hào)丁運(yùn)載火箭的研制任務(wù)。八院各廠所在長征四號(hào)甲運(yùn)載火箭研制隊(duì)伍中抽調(diào)人員，配備干部，組建長征二號(hào)丁運(yùn)載火箭研制隊(duì)伍，在充分繼承長征四號(hào)火箭的成熟技術(shù)基礎(chǔ)上開始了長征二號(hào)丁火箭的研制。兩年后的1992年8月9日，長征二號(hào)丁火箭首次發(fā)射返回式衛(wèi)星即獲成功，成為了中國長征系列火箭家族中的一員。

長征二號(hào)丁1990年立項(xiàng)，1992年8月9日首飛即獲成功給中國航天不利的形勢注入了新的生機(jī)，成就了中國航天史上的“龍?zhí)ь^”。在當(dāng)時(shí)中國運(yùn)載發(fā)射形勢異常嚴(yán)峻的情況下，長征二號(hào)丁火箭取得了連續(xù)成功的優(yōu)異成績，扭轉(zhuǎn)了中國航天發(fā)射的被動(dòng)局面，因此被原中國航天工業(yè)總公司授予“優(yōu)質(zhì)運(yùn)載火箭”稱號(hào)。

長二丁火箭研制隊(duì)伍總結(jié)了型號(hào)研制的“六嚴(yán)”航天文化，即：嚴(yán)格執(zhí)行上級(jí)的各項(xiàng)規(guī)定，嚴(yán)格按研制程序辦事，嚴(yán)格技術(shù)要求，嚴(yán)格地面試驗(yàn)，嚴(yán)格落實(shí)行政、技術(shù)兩條指揮線的崗位責(zé)任制，嚴(yán)格全過程質(zhì)量控制，作為成功經(jīng)驗(yàn)得以傳承。20多年過去了， “六嚴(yán)”航天文化，長二丁研制團(tuán)隊(duì)依然在這么做。每一個(gè)“嚴(yán)”都對(duì)應(yīng)著大量的工作和試驗(yàn)，只有腳踏實(shí)地奮斗，才能確保運(yùn)載火箭的每一次成功發(fā)射。至2011年末，型號(hào)連續(xù)成功發(fā)射15次，被航天科技集團(tuán)公司授予了“金牌火箭”的光榮稱號(hào)。

長征二號(hào)丁火箭自1992年首飛以來，就致力于國內(nèi)外市場的開拓。還記得2011年長征二號(hào)丁火箭首次承接整星對(duì)外發(fā)射服務(wù)時(shí)，開始以100%的成功率和合理的價(jià)格在與俄羅斯、日本等國火箭同臺(tái)竟標(biāo)時(shí)，首輪競標(biāo)成功。但在與外方技術(shù)交底時(shí)發(fā)現(xiàn)存在星箭同頻共振的風(fēng)險(xiǎn)，在外方?jīng)]有商量單方面廢標(biāo)的情況下，長征二號(hào)丁火箭研制團(tuán)隊(duì)不氣餒、不放棄，通過大膽使用復(fù)合材料支承艙、增加減震措施等一系列技術(shù)改進(jìn)消除了風(fēng)險(xiǎn)，并以專業(yè)、敬業(yè)和務(wù)實(shí)、高效的態(tài)度重新贏得了外方的信任和贊許，最終再一次競標(biāo)勝出。2012年，長征二號(hào)丁火箭對(duì)外發(fā)射取得圓滿成功，并且創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)中國運(yùn)載火箭入軌精度新紀(jì)錄，獲得了外方的高度評(píng)價(jià)，這也是上海航天抓總研制的火箭首度走出國門，為國際客戶提供發(fā)射服務(wù)。

如今，長征四號(hào)系列、長征二號(hào)丁、長征六號(hào)多次承擔(dān)商業(yè)發(fā)射任務(wù)，已經(jīng)為土耳其、委內(nèi)瑞拉、荷蘭等十多個(gè)國家開展衛(wèi)星發(fā)射，同時(shí)和國內(nèi)諸多高校合作，開展商業(yè)搭載服務(wù)。針對(duì)當(dāng)前日益興起的商業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用需求，八院提供高性能衛(wèi)星平臺(tái)及載荷的研制服務(wù)、搭載服務(wù)、在軌測控服務(wù)、應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)等一體化解決方案。

新一代運(yùn)載呈現(xiàn)系列化發(fā)展

2015年9月20日，長征六號(hào)運(yùn)載火箭一箭二十星取得圓滿成功，拉開我國新一代運(yùn)載火箭發(fā)射的序幕。長征六號(hào)實(shí)現(xiàn)運(yùn)載技術(shù)跨越式發(fā)展，還實(shí)現(xiàn)了我國大推力、高可靠性、高適應(yīng)性、低成本、無毒無污染運(yùn)載火箭領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)突破，對(duì)我國運(yùn)載火箭具有里程碑的意義。長征六號(hào)是2009年8月批復(fù)立項(xiàng)的三級(jí)液體運(yùn)載火箭，動(dòng)力系統(tǒng)采用液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，具有無毒、無污染、發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間短等特點(diǎn)，主要用于滿足微小衛(wèi)星快速發(fā)射服務(wù)的任務(wù)，是我國新一代運(yùn)載火箭家族的拓路者，自主創(chuàng)新成果達(dá)到十幾項(xiàng)，發(fā)射可靠性達(dá)到0.98，達(dá)到國際先進(jìn)水平。長征六號(hào)首飛箭采用了一箭二十星狀態(tài)，將20顆衛(wèi)星送入了預(yù)定的軌道，在國內(nèi)屬于首次。同時(shí)，為了滿足多星發(fā)射的需求，長征六號(hào)火箭還在國內(nèi)首次采用了馮·卡門復(fù)合材料全透波衛(wèi)星整流罩，使衛(wèi)星整流罩具備了全向透波能力，有力改善全箭力學(xué)環(huán)境和衛(wèi)星環(huán)境條件。通過對(duì)多星發(fā)射技術(shù)的探索，還形成了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的多星發(fā)射接口，為今后進(jìn)一步降低衛(wèi)星發(fā)射成本、提升多星發(fā)射能力奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

八院抓總研制的新一代運(yùn)載呈現(xiàn)系列化發(fā)展。長征六號(hào)拓展型是在新一代火箭首飛成功的基礎(chǔ)上，充分繼承已有技術(shù)進(jìn)行研制，采用模塊化、組合化、系列化設(shè)計(jì)，通過不同數(shù)量固體助推器和液體芯級(jí)組合形成合理運(yùn)載能力臺(tái)階、性價(jià)比較高的運(yùn)載火箭系列，具有“跨界合作、無人值守、智能診斷、落點(diǎn)精確”等特點(diǎn)。

前不久亮相工博會(huì)的長征六號(hào)X火箭模型，是我國首款具備一子級(jí)垂直定點(diǎn)能力的重復(fù)使用運(yùn)載火箭。該火箭可實(shí)現(xiàn)一子級(jí)回收并多次使用，可以將目前國內(nèi)單位重量載荷的發(fā)射成本降低約30%。同時(shí)還能夠根據(jù)用戶需求，提供及時(shí)快速的發(fā)射服務(wù)，契合我國日益增長的微小衛(wèi)星低成本、高密度快速發(fā)射的需求。該火箭計(jì)劃于2021年完成首飛，有效填補(bǔ)我國在重復(fù)使用航天領(lǐng)域的空白。

2018年12月29日長征二號(hào)丁遙三十五火箭發(fā)射遠(yuǎn)征三號(hào)上面級(jí)首飛成功，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了將兩組衛(wèi)星部署到不同軌道上。遠(yuǎn)征三號(hào)是一種介于運(yùn)載火箭與空間飛行器之間的新型運(yùn)載器，它具有靈活、快速、多用途等特點(diǎn)。其20次以上的自主快速軌道機(jī)動(dòng)及部署能力，填補(bǔ)國內(nèi)異軌多星發(fā)射部署的空白，整體達(dá)到國際先進(jìn)水平。長征二號(hào)丁運(yùn)載火箭與多星發(fā)射上面級(jí)組合發(fā)射，將有效滿足蓬勃發(fā)展的小衛(wèi)星市場，助推我國航天領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化、市場化的步伐。