長(zhǎng)五與嫦五：遲到三年的浪漫之約

文/ 鄭恩紅 攝/ 史嘯

▲ 長(zhǎng)征五號(hào)火箭

11月24日凌晨，萬(wàn)眾矚目中，由航天科技集團(tuán)研制的嫦娥五號(hào)探測(cè)器在長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭的托舉下飛越椰林和大海，奔向月球。

歷經(jīng)波折，長(zhǎng)征五號(hào)不負(fù)眾望，終于在此刻兌現(xiàn)與嫦娥五號(hào)的“約定”。這意味著，火箭與“初戀”嫦娥五號(hào)探測(cè)器遲到3年的浪漫傳奇赴約故事，迎來(lái)了圓滿結(jié)局。

“初戀”，眾里尋她緣定嫦五

長(zhǎng)五火箭與嫦五探測(cè)器的特殊“緣分”需要回溯到10多年前。

2006年，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭立項(xiàng)，2009年轉(zhuǎn)入初樣階段。該型火箭最初研制的主要目的是提升國(guó)家自主進(jìn)入空間的能力，但并沒(méi)有明確的發(fā)射任務(wù)需求。

2009年，嫦娥五號(hào)恰好開(kāi)始論證，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)月球無(wú)人采樣返回。由于一次發(fā)射需要承擔(dān)多項(xiàng)工程任務(wù)，嫦娥五號(hào)的重量急劇增大到8.2噸重，只能由大推力的火箭來(lái)實(shí)施發(fā)射。因此，長(zhǎng)五火箭擁有了首個(gè)明確的應(yīng)用對(duì)象：嫦娥五號(hào)。

“從那年開(kāi)始，在一定程度上而言，嫦娥五號(hào)牽引了長(zhǎng)征五號(hào)的一些研制工作。”長(zhǎng)五火箭總體副主任設(shè)計(jì)師李平岐介紹，因?yàn)殒隙鹞逄?hào)對(duì)運(yùn)載能力要求比較高，航天科技集團(tuán)中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院對(duì)長(zhǎng)五火箭進(jìn)行了優(yōu)化，其中整流罩的長(zhǎng)度變化尤為典型。

整流罩就像一件巨大的人工“羽衣”，為探測(cè)器披上堅(jiān)固鎧甲。從方案階段一直到初樣初期，長(zhǎng)五火箭的整流罩一直都保持在18.5米的狀態(tài)。

但該長(zhǎng)度的整流罩更多是發(fā)射地球同步轉(zhuǎn)移軌道載荷，速度要求比較低；而月球探測(cè)任務(wù)速度要求比較高，載荷的重量減小，對(duì)整流罩的空間需求有所下降。

結(jié)合這些因素，研制團(tuán)隊(duì)將長(zhǎng)五火箭的整流罩長(zhǎng)度由原來(lái)的18.5米調(diào)整到12.267米，直到現(xiàn)在依舊保持著這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

“這個(gè)長(zhǎng)度的整流罩相當(dāng)于為嫦娥五號(hào)量身定做，當(dāng)然也可以適應(yīng)其他的一些載荷。”長(zhǎng)五火箭01指揮、總體主任設(shè)計(jì)師黃兵表示。

黃兵從2006年加入長(zhǎng)五火箭團(tuán)隊(duì)，恰逢研制任務(wù)剛剛起步，全程見(jiàn)證了“長(zhǎng)五”與“嫦五”的緣起。這也成為了他心中頗具羅曼蒂克色彩的“初戀”與“初心”的故事。

“遲到”，穿越山海一波三折

“嫦娥五號(hào)的研制任務(wù)進(jìn)展非常順利，將于2017年前后在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射?！?015年5月，海南省?？谑信e行“九天攬?jiān)隆袊?guó)探月工程展”，中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁在現(xiàn)場(chǎng)表示。

2017年1月，嫦娥五號(hào)探測(cè)器著陸器推進(jìn)子系統(tǒng)正樣熱試車(chē)取得圓滿成功。研制者們正如火如荼進(jìn)行嫦娥五號(hào)正樣階段的最后沖刺。

那時(shí)，嫦娥五號(hào)發(fā)射任務(wù)成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注焦點(diǎn)，經(jīng)歷過(guò)首飛成功的長(zhǎng)五火箭也意氣風(fēng)發(fā)，一切似乎正朝著預(yù)期順利推進(jìn)。

▲ 發(fā)射前的準(zhǔn)備

然而，2017年7月2日，“不少人的心突然在黑夜中急速墜落，甚至有十幾秒都停止了呼吸，傻了?！?9時(shí)23分，長(zhǎng)五遙二火箭在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空后，飛行出現(xiàn)異常，發(fā)射任務(wù)失利。長(zhǎng)五火箭地面發(fā)射支持系統(tǒng)型號(hào)主管孫振蓮回憶起來(lái)依舊心有余悸。

失利消息一出，中國(guó)航天遭到了前所未有的質(zhì)疑，黑云重重地壓在了長(zhǎng)五研制團(tuán)隊(duì)每個(gè)人的心口。

幾個(gè)月后，失利故障原因基本查明，故障出自火箭的芯一級(jí)YF-77發(fā)動(dòng)機(jī)。長(zhǎng)征五號(hào)工程研制團(tuán)隊(duì)開(kāi)始在一望無(wú)際的黑暗中摸索。

這意味著長(zhǎng)五火箭發(fā)射嫦娥五號(hào)的任務(wù)被推遲，時(shí)間未知。

經(jīng)歷了908天的漫長(zhǎng)歸零后，2019年12月，長(zhǎng)五火箭再次在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空，成功將實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，長(zhǎng)五火箭團(tuán)隊(duì)走出至暗時(shí)刻。

這次具有重要意義的勝利為中國(guó)航天“超級(jí)2020”打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，以嫦娥五號(hào)探測(cè)器、天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器、新一代載人飛船試驗(yàn)船為代表的“三大戰(zhàn)役”引發(fā)公眾極大關(guān)注。這其中，天問(wèn)一號(hào)和嫦娥五號(hào)為長(zhǎng)五火箭的兩次應(yīng)用性發(fā)射。

“因?yàn)榛鹦侨蝿?wù)的周期就剛好在7月23日到8月5日的區(qū)間內(nèi)，兩年才有這樣一個(gè)機(jī)會(huì)，所以天問(wèn)一號(hào)搶在嫦娥五號(hào)之前成為了長(zhǎng)五火箭的首個(gè)應(yīng)用性發(fā)射。但是，這絲毫不改變嫦娥五號(hào)在長(zhǎng)五研制團(tuán)隊(duì)心目中的地位，可以說(shuō)嫦娥五號(hào)任務(wù)是初心之戰(zhàn)，也是圓夢(mèng)之戰(zhàn)。”黃兵表示。

面對(duì)時(shí)間節(jié)點(diǎn)緊湊的“三大戰(zhàn)役”，長(zhǎng)五火箭副總設(shè)計(jì)師賀建華一直都在發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)，各個(gè)任務(wù)期間從未離開(kāi)過(guò)。

5月5日傍晚，新一代載人飛船試驗(yàn)船搭載著長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭成功起飛，當(dāng)大家都還沉浸在勝利的喜悅中時(shí)，賀建華已經(jīng)開(kāi)始考慮如何帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)快速恢復(fù)地面設(shè)備，使其具備執(zhí)行下一次發(fā)射任務(wù)的條件。

當(dāng)時(shí)距離7月23日的火星發(fā)射窗口僅有70多天時(shí)間。按照程序，必須要等到地面設(shè)備恢復(fù)之后，長(zhǎng)五火箭才能開(kāi)始后續(xù)發(fā)射場(chǎng)測(cè)發(fā)流程。

據(jù)了解，地面發(fā)射支持系統(tǒng)包括發(fā)射設(shè)備、吊裝設(shè)備、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)載設(shè)備、氣液連接器、供氣設(shè)備等，發(fā)射時(shí)設(shè)備處于高溫及強(qiáng)烈的振動(dòng)中，發(fā)射后必須重新檢修調(diào)試一遍，恢復(fù)設(shè)備的功能特性。因此，工作非常繁雜。

時(shí)間節(jié)點(diǎn)被一再壓縮，由原計(jì)劃的45天縮短到35天。依靠充足的資源保障、精心策劃和合理安排，一些工作人員提前進(jìn)場(chǎng)做好準(zhǔn)備，不同的工作、不同的系統(tǒng)盡量并行開(kāi)展，不能并行的工作就通過(guò)加班加點(diǎn)來(lái)實(shí)施。

夏日的文昌，必須“看天吃飯”，隨時(shí)可能因?yàn)榕_(tái)風(fēng)、下雨而不得不停止工作。團(tuán)隊(duì)在酷暑中揮汗如雨、爭(zhēng)分奪秒，最終只用了31天就完成全部任務(wù)，比原本已經(jīng)壓縮的計(jì)劃還提前了4天，使“天問(wèn)一號(hào)”發(fā)射正好趕上7月23日的前沿窗口，火箭也打出了超高精度。

▲ 試驗(yàn)隊(duì)員整裝待發(fā)

“赴約”，不忘初心贏得芳心

為了這場(chǎng)跨越3年的“赴約”，長(zhǎng)五火箭在發(fā)射試驗(yàn)隊(duì)的精心呵護(hù)下精神抖擻，以帥氣的姿態(tài)震撼亮相，在龐大“親友團(tuán)”一步步護(hù)送下，完成了垂直轉(zhuǎn)運(yùn)，為即將來(lái)臨的出征做最后的準(zhǔn)備。

對(duì)于火箭而言，執(zhí)行不同的任務(wù)，助推、芯級(jí)產(chǎn)品等都能夠?qū)崿F(xiàn)通用。但因?yàn)椴煌d荷對(duì)整流罩的開(kāi)口要求不同，有效載荷的支架以及整流罩并不通用。

長(zhǎng)征五號(hào)遙五火箭的整流罩和載荷支架，同嫦娥五號(hào)探測(cè)器一樣，也經(jīng)過(guò)了3年的貯存期。

據(jù)了解，作為嫦娥五號(hào)護(hù)身鎧甲的整流罩早在2017年就已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，之后一直停放在中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院211廠天津火箭公司的車(chē)間，于沉寂中靜靜等待。

鑒于整流罩原本整體上比較軟，如果停放時(shí)間長(zhǎng)，就更加容易變形。為了把它保養(yǎng)好，天津火箭公司57車(chē)間裝備測(cè)試二組組長(zhǎng)李萌和團(tuán)隊(duì)花費(fèi)了比以往更多的心血。

“如果它自身變形量比較大，那么進(jìn)行合罩工作難度會(huì)加大。除了定期為其測(cè)量尺寸，進(jìn)行清潔等日常保養(yǎng)外，后來(lái)我們又進(jìn)行局部補(bǔ)漆，把標(biāo)識(shí)也重新貼了一遍?！崩蠲日f(shuō)道。

為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，在長(zhǎng)五火箭進(jìn)入文昌發(fā)射場(chǎng)前，試驗(yàn)隊(duì)對(duì)整個(gè)載荷支架又重新進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)，確保其狀態(tài)和質(zhì)量滿足嫦娥五號(hào)任務(wù)的需求。

“對(duì)長(zhǎng)五火箭來(lái)說(shuō)，發(fā)射嫦娥五號(hào)探測(cè)器的軌道是全新的。為了這個(gè)任務(wù)，我們開(kāi)展了全新的設(shè)計(jì)，所有設(shè)計(jì)工作都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格縝密的地面試驗(yàn)驗(yàn)證，保證我們能將探測(cè)器準(zhǔn)確送入軌道。”長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭副總指揮曲以廣表示。

▲ 忙碌的工作人員

與發(fā)射火星探測(cè)器任務(wù)相比，因?yàn)樯婕?020年地月關(guān)系的限制，探月任務(wù)的窗口更顯珍貴。對(duì)于火星探測(cè)任務(wù)，窗口大約是14天，每天30分鐘；而嫦娥五號(hào)任務(wù)在今年的窗口總共只有3天，11月有2天，12月有1天，每天50分鐘。

“為了提高發(fā)射概率，我們采用了窄窗口多軌道的方案，每天設(shè)計(jì)5條軌道，覆蓋50分鐘的窗口寬度。同時(shí)在彈道設(shè)計(jì)上采用變射向、變滑行時(shí)間的思路，盡量讓整個(gè)軌道更加優(yōu)化、運(yùn)載能力更大，最終確保整個(gè)任務(wù)的實(shí)施有更大的余量?！崩钇结忉屨f(shuō)。

據(jù)李平岐介紹，長(zhǎng)五火箭之前的幾次發(fā)射，也都為嫦娥五號(hào)任務(wù)進(jìn)行了一些驗(yàn)證工作，包括窄窗口多軌道、長(zhǎng)滑行時(shí)間等。這些都是嫦娥五號(hào)任務(wù)所特有的一些需求。

“逐夢(mèng)”，塑造完美志存高遠(yuǎn)

長(zhǎng)五火箭從來(lái)沒(méi)有放棄對(duì)于完美的追求。

從首飛到當(dāng)下，長(zhǎng)五火箭始終在不斷改進(jìn)優(yōu)化?！坝绕涫菑倪b二失利之后，我們改了200多個(gè)大項(xiàng)，小項(xiàng)就不計(jì)其數(shù)了，目標(biāo)就是想把長(zhǎng)五火箭逐步改成我們心目中最理想、最完美的那種樣子?！秉S兵說(shuō)道。

隨著技術(shù)的日新月異以及越來(lái)越多的年輕人加入團(tuán)隊(duì)，長(zhǎng)五火箭的創(chuàng)新加快了步伐。以前，大貯箱封箱時(shí)主要靠照相機(jī)拍，但是否能夠拍到需要的角度并無(wú)法得到保證。隨著VR技術(shù)的快速發(fā)展，試驗(yàn)隊(duì)積極主動(dòng)加以引進(jìn)，在封箱一剎那就能夠輕松關(guān)注到所有狀態(tài)，記錄保存下來(lái)便于追溯。

“長(zhǎng)五火箭從來(lái)不排斥使用一些新技術(shù)獲得進(jìn)步，加快與國(guó)際接軌的步伐。隨著火箭技術(shù)狀態(tài)的穩(wěn)定，火箭本身實(shí)現(xiàn)了更大的可靠性，因此箭體上能夠改變的硬件會(huì)越來(lái)越少。但我們步履不停，一直在關(guān)注能夠?yàn)槲覀兯玫囊恍┬录夹g(shù)?！秉S兵表示。

去年長(zhǎng)五遙三以來(lái)，截至目前，長(zhǎng)征五號(hào)系列運(yùn)載火箭總共執(zhí)行了4次飛行任務(wù)，工作量十分飽滿。對(duì)于一枚長(zhǎng)五系列火箭來(lái)說(shuō)，總裝時(shí)間大概需要3個(gè)月，總測(cè)時(shí)間1個(gè)月，進(jìn)入發(fā)射場(chǎng)以后，整個(gè)流程還需2個(gè)月。這意味著，一發(fā)火箭所需時(shí)間大概是6個(gè)月。

為了實(shí)現(xiàn)一年內(nèi)4次飛行試驗(yàn)任務(wù)，長(zhǎng)五火箭試驗(yàn)隊(duì)基本上將幾次任務(wù)并行開(kāi)展。當(dāng)這一發(fā)火箭在發(fā)射場(chǎng)進(jìn)行發(fā)射準(zhǔn)備的同時(shí)，另一發(fā)火箭開(kāi)展總裝總測(cè)相關(guān)工作。隊(duì)伍分成幾撥，分別在北京、天津、文昌等地同步開(kāi)展工作。通過(guò)這種并行的方式，最終才確保了目前一年四發(fā)的任務(wù)。

長(zhǎng)五火箭團(tuán)隊(duì)普遍感知到“長(zhǎng)五火箭在發(fā)射場(chǎng)的工作越來(lái)越順”，工作流程精細(xì)完善，技術(shù)狀態(tài)深化，一切逐漸走向穩(wěn)定，整個(gè)節(jié)奏感也把握得越來(lái)越好。

波瀾不驚的背后，是無(wú)數(shù)人經(jīng)年累月的默默付出、充足的準(zhǔn)備與永不褪色的初心?！?/p>