奔月“專(zhuān)屬列車(chē)” 改進(jìn)65項(xiàng)技術(shù)，確保精準(zhǔn)入軌

作為嫦娥奔月的“專(zhuān)屬列車(chē)”，長(zhǎng)三甲系列火箭以準(zhǔn)時(shí)發(fā)射、精確入軌的完美表現(xiàn)，續(xù)寫(xiě)著金牌火箭的傳奇。但每一次“瀟灑”奔月的背后，是火箭研制人員對(duì)成功的執(zhí)著追求和對(duì)質(zhì)量的嚴(yán)格管控。

“為了確保發(fā)射取得圓滿成功，研制隊(duì)伍做了充分的準(zhǔn)備，采取了一系列加嚴(yán)措施，強(qiáng)化質(zhì)量管控?！?中國(guó)航天科技集團(tuán)一院長(zhǎng)三乙運(yùn)載火箭總指揮金志強(qiáng)指出。

2018年12月8日，長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功將嫦娥四號(hào)探測(cè)器送入預(yù)定軌道。此次發(fā)射是長(zhǎng)征三號(hào)甲系列火箭第五次執(zhí)行探月工程任務(wù)，作為嫦娥奔月的“專(zhuān)屬列車(chē)”，長(zhǎng)三甲系列火箭以準(zhǔn)時(shí)發(fā)射、精確入軌的完美表現(xiàn)，續(xù)寫(xiě)著金牌火箭的傳奇。但每一次“瀟灑”奔月的背后，是火箭研制人員對(duì)成功的執(zhí)著追求和對(duì)質(zhì)量的嚴(yán)格管控，用金志強(qiáng)的話說(shuō)，“執(zhí)行探月工程任務(wù)，要采取特殊保成功措施”。

技術(shù)改進(jìn)先驗(yàn)證

與上一次執(zhí)行探月工程任務(wù)時(shí)相比，發(fā)射嫦娥四號(hào)的長(zhǎng)三乙火箭一共進(jìn)行了65項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，分布在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)、控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、箭體結(jié)構(gòu)、增壓輸送系統(tǒng)、發(fā)射支持系統(tǒng)等13個(gè)箭上和地面分系統(tǒng)，每一項(xiàng)改進(jìn)都嚴(yán)格按照流程，經(jīng)過(guò)了論證、驗(yàn)證和審批。

為滿足將嫦娥四號(hào)探測(cè)器發(fā)射到遠(yuǎn)地點(diǎn)約42萬(wàn)公里的地月轉(zhuǎn)移軌道的入軌精度?；鸺捎眉す鈶T組優(yōu)選和濾波組合算法優(yōu)化的方法提高入軌精度。相比嫦娥三號(hào)，嫦娥四號(hào)任務(wù)火箭設(shè)計(jì)入軌精度提高30%以上。

除了提高入軌精度，火箭在適應(yīng)窄窗口發(fā)射約束上也進(jìn)行了改進(jìn)，采用適應(yīng)多窗口、窄窗口約束的軌道設(shè)計(jì)技術(shù)?；鸺到y(tǒng)開(kāi)展了低溫推進(jìn)劑加注后，連接器不脫落狀態(tài)下，推遲24小時(shí)發(fā)射技術(shù)的專(zhuān)項(xiàng)研制工作。通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，火箭在低溫加注后可以適應(yīng)兩天內(nèi)多個(gè)發(fā)射窗口的發(fā)射要求?！斑@在國(guó)內(nèi)尚屬首次，如果把低溫加注作為火箭系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒的標(biāo)志，那么采用這一技術(shù)后，準(zhǔn)備就緒的狀態(tài)可以延長(zhǎng)24小時(shí)，在一定程度上提高了火箭對(duì)任務(wù)的適應(yīng)能力。”中國(guó)航天科技集團(tuán)一院長(zhǎng)三乙運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師陳閩慷說(shuō)。

嫦娥四號(hào)探測(cè)器每天有兩個(gè)發(fā)射窗口，第一個(gè)發(fā)射窗口有效寬度2分鐘，46分鐘后進(jìn)入第二個(gè)發(fā)射窗口，窗口寬度僅1分鐘。為了確?；鸺梢栽诎l(fā)射窗口要求時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)時(shí)發(fā)射，研制團(tuán)隊(duì)對(duì)軌道設(shè)計(jì)和產(chǎn)品可靠性都進(jìn)行了改進(jìn)。金志強(qiáng)介紹道，“一方面采用適應(yīng)多窗口、窄窗口約束的軌道設(shè)計(jì)技術(shù)，另一方面對(duì)火箭主要分系統(tǒng)和重要單機(jī)采取可靠性設(shè)計(jì)和冗余改進(jìn)，確保滿足窄窗口發(fā)射約束”。此次發(fā)射，長(zhǎng)三乙火箭在第一天第一窗口準(zhǔn)時(shí)實(shí)施發(fā)射，在探月工程任務(wù)中第五次實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)發(fā)射。

為了盡可能降低風(fēng)險(xiǎn)，減少技術(shù)首次應(yīng)用帶來(lái)的不確定性，經(jīng)過(guò)研制人員的統(tǒng)籌，將各項(xiàng)改進(jìn)在長(zhǎng)三甲系列火箭執(zhí)行其他任務(wù)過(guò)程中分批進(jìn)行飛行驗(yàn)證，確保技術(shù)改進(jìn)正確可行。比如，發(fā)動(dòng)機(jī)的防水與防熱可靠性改進(jìn)，在2018年10月的發(fā)射任務(wù)中進(jìn)行了飛行考核驗(yàn)證;伺服機(jī)構(gòu)的可靠性改進(jìn)，已經(jīng)在兩次以上的發(fā)射任務(wù)中得到了考核。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在嫦娥四號(hào)發(fā)射之前，已有60項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)提前經(jīng)過(guò)了飛行驗(yàn)證，使得此次任務(wù)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大幅降低。

金志強(qiáng)介紹稱(chēng)，探月工程任務(wù)對(duì)軌道高度和入軌精度要求都很高，長(zhǎng)三甲系列火箭因其出色的適應(yīng)能力、多樣的發(fā)射軌道、精確的入軌精度脫穎而出，成為執(zhí)行探月工程發(fā)射的最佳選擇。此次發(fā)射成功，再次刷新了我國(guó)單一運(yùn)載火箭年度發(fā)射紀(jì)錄。

“嚴(yán)慎細(xì)實(shí)”確保發(fā)射成功

此次發(fā)射嫦娥四號(hào)探測(cè)器的長(zhǎng)三乙火箭是長(zhǎng)征三號(hào)甲系列運(yùn)載火箭家族的中一員。該火箭家族由長(zhǎng)征三號(hào)甲、長(zhǎng)征三號(hào)乙、長(zhǎng)征三號(hào)丙三種大型低溫液體運(yùn)載火箭組成（以下簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)三甲、長(zhǎng)三乙、長(zhǎng)三丙），包攬了目前我國(guó)所有高軌道航天器發(fā)射任務(wù)，是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭高強(qiáng)密度發(fā)射的“主力”，也是我國(guó)目前高軌道上發(fā)射次數(shù)最多、成功率最高的火箭系列。

從2007年到2018年，12年時(shí)間里，長(zhǎng)三甲系列火箭先后進(jìn)行了5次探月工程發(fā)射任務(wù)，將兩顆嫦娥衛(wèi)星、一顆再入返回飛行器、兩顆嫦娥探測(cè)器送入預(yù)定軌道，發(fā)射成功率百分之百。

2007年10月24日，長(zhǎng)征三號(hào)甲運(yùn)載火箭成功將嫦娥一號(hào)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，拉開(kāi)了中國(guó)人探索月球的大幕。

2010年10月1日，長(zhǎng)征三號(hào)丙運(yùn)載火箭直接將嫦娥二號(hào)衛(wèi)星成功送入地月轉(zhuǎn)移軌道，刷新了中國(guó)探月工程的新高度。

2013年12月2日，長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射了攜帶中國(guó)第一個(gè)月球車(chē)的嫦娥三號(hào)探測(cè)器，標(biāo)志著探月工程第二步戰(zhàn)略目標(biāo)的全面實(shí)現(xiàn)。

2014年10月24日，長(zhǎng)征三號(hào)丙運(yùn)載火箭將探月工程三期再入返回飛行試驗(yàn)器準(zhǔn)確送入軌道，為后續(xù)嫦娥五號(hào)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了一系列驗(yàn)證。

嫦娥四號(hào)任務(wù)采用“月球背面軟著陸巡視+地月中繼通信”技術(shù)方案，需要通過(guò)兩次發(fā)射來(lái)完成。第一次任務(wù)先發(fā)射嫦娥四號(hào)中繼星，中繼星穩(wěn)定運(yùn)行在地月L2點(diǎn)后，而后執(zhí)行第二次任務(wù)，發(fā)射嫦娥四號(hào)著陸器、巡視器組合體，組合體軟著陸到月球背面艾特肯盆地，通過(guò)中繼衛(wèi)星與地球進(jìn)行中繼通信。2018年5月21日，第一次發(fā)射——嫦娥四號(hào)中繼星“鵲橋”由長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空。

確保探月工程100%成功率的背后，是研制隊(duì)伍對(duì)創(chuàng)新、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膱?zhí)著追求。雖然前四次發(fā)射任務(wù)中，長(zhǎng)三甲系列火箭已經(jīng)展現(xiàn)了探月工程任務(wù)所需的各種“本領(lǐng)”，但研制隊(duì)伍始終不敢有絲懈怠，堅(jiān)持把成功作為信仰，以“嚴(yán)慎細(xì)實(shí)”的作風(fēng)做好每一件工作，為成功貢獻(xiàn)力量。

“為了確保發(fā)射取得圓滿成功，研制隊(duì)伍做了充分的準(zhǔn)備，采取了一系列加嚴(yán)措施，強(qiáng)化質(zhì)量管控?！苯鹬緩?qiáng)總指揮表示，“通過(guò)全面落實(shí)責(zé)任制、 擇優(yōu)配套產(chǎn)品、加強(qiáng)試驗(yàn)考核、嚴(yán)格技術(shù)狀態(tài)管控、加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)分析與控制等14個(gè)方面的工作加嚴(yán)做好質(zhì)量控制?！北热缭诘蜏匕l(fā)動(dòng)機(jī)選配上，同時(shí)裝配4臺(tái)單機(jī)，選擇性能最優(yōu)的2臺(tái)用于本次任務(wù)。

在產(chǎn)品性能考核方面，單機(jī)產(chǎn)品通電老煉時(shí)間增加50小時(shí)，系統(tǒng)綜合試驗(yàn)考核次數(shù)增加。同時(shí)，圍繞嫦娥四號(hào)任務(wù)窄窗口發(fā)射、冬季發(fā)射等特征組織開(kāi)展專(zhuān)題風(fēng)險(xiǎn)分析，制定了520項(xiàng)預(yù)案。正是依靠這樣的層層篩選、優(yōu)中選優(yōu)，將同批次產(chǎn)品中性能最優(yōu)、指標(biāo)最好的產(chǎn)品選出用于執(zhí)行嫦娥四號(hào)任務(wù)，才有了火箭完美飛行的1100秒。

高標(biāo)準(zhǔn)再創(chuàng)年度發(fā)射紀(jì)錄

此次發(fā)射是長(zhǎng)征三號(hào)甲系列2018年第13次發(fā)射，13戰(zhàn)13勝的驕人戰(zhàn)績(jī)也再次刷新長(zhǎng)三甲系列年度發(fā)射次數(shù)的紀(jì)錄。2018年是中國(guó)航天高產(chǎn)的一年。這一年，作為中國(guó)航天高產(chǎn)的代表——長(zhǎng)三甲系列運(yùn)載火箭已經(jīng)成功完成了13次發(fā)射任務(wù)，占我國(guó)全年宇航發(fā)射任務(wù)總量的40%。

截至目前，長(zhǎng)三甲系列運(yùn)載火箭共實(shí)施95次發(fā)射，是我國(guó)“單一型號(hào)發(fā)射量最多”的火箭。該系列火箭主要用于發(fā)射高軌道衛(wèi)星，其最大地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力達(dá)到5500千克，并且形成了從2600千克到3900千克、再到5500千克的合理能力梯度，入軌精度與當(dāng)今世界主流運(yùn)載火箭相當(dāng)，能夠滿足我國(guó)當(dāng)前各種中高軌道有效載荷以及當(dāng)今世界上絕大多數(shù)地球同步轉(zhuǎn)移軌道有效載荷的發(fā)射任務(wù)，是我國(guó)目前唯一在役的高軌道運(yùn)載器，也是參與國(guó)際衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主力。

在任務(wù)適應(yīng)性方面，長(zhǎng)征三號(hào)甲系列火箭不僅能夠發(fā)射傳統(tǒng)的地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）和太陽(yáng)同步軌道（SSO）有效載荷，還能夠執(zhí)行傾斜地球同步轉(zhuǎn)移軌道（IGSO）有效載荷、中圓軌道（MEO）有效載荷的發(fā)射任務(wù)，還可以執(zhí)行地月轉(zhuǎn)移軌道（LTO）有效載荷發(fā)射任務(wù)及深空探測(cè)任務(wù)。

“長(zhǎng)征三號(hào)甲系列火箭年均發(fā)射數(shù)量保持在10次左右，在發(fā)射密度方面，2015年該系列火箭創(chuàng)造了109天實(shí)施7次發(fā)射全部取得圓滿成功的中國(guó)航天新紀(jì)錄，平均16天發(fā)射一枚火箭的任務(wù)周期，創(chuàng)造了中國(guó)航天史上單一系列火箭型號(hào)最高密度發(fā)射的紀(jì)錄，也與當(dāng)今世界的主流火箭水平相當(dāng)?！?/p>

金志強(qiáng)總指揮指出，長(zhǎng)三甲系列火箭從上世紀(jì)80年代研制，經(jīng)過(guò)30多年的不斷改進(jìn)、發(fā)展，已經(jīng)逐漸趨于成熟，可靠性較高，綜合性能指標(biāo)優(yōu)越，是我國(guó)目前發(fā)射次數(shù)最多、技術(shù)最成熟的系列火箭。