從“神一”到“神十二” 揭秘中國載人航天“神箭”

孫英蘭

乘坐神舟十二號(hào)載人飛船入駐空間站天和核心艙，中國航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波的太空之旅牽動(dòng)人心。如今，中國載人航天已圓滿完成第一步、第二步的既定任務(wù)，正向著建造空間站、建成國家太空實(shí)驗(yàn)室的第三步目標(biāo)前進(jìn)。

從1999年發(fā)射神舟一號(hào)，到今年發(fā)射神舟十二號(hào)，一支“神箭”功不可沒——長征二號(hào)F系列火箭。

“在中國載人航天的歷史上，長征二號(hào)F系列運(yùn)載火箭執(zhí)行了從神舟一號(hào)至今的所有載人飛船和目標(biāo)飛行器的發(fā)射任務(wù)，發(fā)射成功率達(dá)到100%，被譽(yù)為中國‘神箭。”航天科技集團(tuán)一院長二F火箭總指揮荊木春說。

為載人飛船發(fā)射和航天員的生命護(hù)航，長二F火箭戰(zhàn)無不勝的背后，凝聚著幾代中國航天人的智慧與奉獻(xiàn)。

可靠性安全性不斷提高

長二F火箭是目前中國唯一一型載人運(yùn)載火箭。從立項(xiàng)研制到如今第7次載人飛行，長二F火箭已經(jīng)陪伴中國航天29個(gè)春秋。

長二F火箭為何能夠擔(dān)當(dāng)如此重任？強(qiáng)大的安全性是重要因素。荊木春說，長二F火箭上有兩名“醫(yī)生”——逃逸救生系統(tǒng)和故障檢測(cè)系統(tǒng)。在兩個(gè)系統(tǒng)的相互配合下，執(zhí)行神舟十二號(hào)發(fā)射任務(wù)的長征二號(hào)F遙十二運(yùn)載火箭在可靠性、安全性方面進(jìn)一步提高。

作為專門為航天員逃逸而研制的系統(tǒng)，兩名“醫(yī)生”各有所長。逃逸系統(tǒng)在運(yùn)載火箭拋整流罩前發(fā)生重大危險(xiǎn)、威脅到航天員的生命安全時(shí)，負(fù)責(zé)使航天員脫離危險(xiǎn)區(qū)，并為航天員返回著陸提供必要條件。故障檢測(cè)處理系統(tǒng)則負(fù)責(zé)檢測(cè)火箭的重要參數(shù)、判斷火箭故障，在出現(xiàn)故障時(shí)向有關(guān)系統(tǒng)發(fā)出逃逸指令和終止飛行指令，并在逃逸時(shí)完成逃逸飛行器的時(shí)序控制等任務(wù)。

如今，只要拿起長征二號(hào)F火箭的技術(shù)與管理文集，荊木春都會(huì)想起與火箭一起走過的歷程。“做個(gè)‘火箭人其實(shí)最有成就感。你想，將來看著滿天的‘星星，都是你做的火箭發(fā)射上去的，那感覺真是挺好的！”

逃逸系統(tǒng)發(fā)揮作用，離不開逃逸塔裝置?！疤右菟禽d人火箭的標(biāo)志，有逃逸塔的火箭才能執(zhí)行載人航天任務(wù)?！遍L二F火箭前任總指揮劉宇說。

所謂逃逸塔，是指位于火箭頂部、像避雷針?biāo)频木薮笱b置。在火箭起飛前15分鐘到起飛后120秒，火箭一旦出現(xiàn)問題，逃逸塔上的發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)立刻啟動(dòng)，讓飛船的軌道艙和返回艙與火箭分離，并降落在安全地帶，第一時(shí)間幫助飛船上的航天員脫離險(xiǎn)境。

即便擁有多項(xiàng)技術(shù)的加持，這座航天員的“生命塔”也不會(huì)輕易啟用?！疤右菟难兄颇Y(jié)著幾代航天人的心血，但永遠(yuǎn)不讓這個(gè)功能啟用是每個(gè)航天人的心愿?！眲⒂钫f。

身輕如燕，卻力大無窮——這是長二F火箭作為載人航天器的專屬火箭的獨(dú)特設(shè)計(jì)。長二F遙十二火箭高達(dá)58.3米，相當(dāng)于20層樓，起飛推力約600噸?；鸺砩舷?0%的重量來自其攜帶的燃料。

為了多裝燃料、將神舟十二號(hào)和航天員送到“太空之家”，火箭本身的重量要足夠輕。為此，長二F遙十二火箭有的外殼厚度僅有1.5毫米，相當(dāng)于玻璃杯杯壁的厚度。

經(jīng)過不斷的技術(shù)改進(jìn)，此次執(zhí)行載人飛行的長二F遙十二運(yùn)載火箭航天員安全性評(píng)估結(jié)果為0.99996。“為了確保任務(wù)成功、安全，只要能換來百分之零點(diǎn)零幾，甚至是零點(diǎn)零零幾的指標(biāo)提升，我們所做的任何工作都是值得的?！焙教炜萍技瘓F(tuán)一院長征二號(hào)F運(yùn)載火箭副總師劉烽說。

幾代“火箭人”創(chuàng)造歷史

1992年，中國載人航天工程正式立項(xiàng)，載人運(yùn)載火箭進(jìn)入設(shè)計(jì)階段。自那時(shí)起，荊木春就一直跟著火箭走，從方案論證、研制生產(chǎn)到綜合測(cè)試、發(fā)射試驗(yàn)……20多年來，他和同事一起參與、見證和創(chuàng)造了中國載人航天的歷史。

載人航天工程立項(xiàng)后，荊木春被選為長征二號(hào)F運(yùn)載火箭故障檢測(cè)處理系統(tǒng)的研制人員。那時(shí)，中國搞載人航天是第一次，搞載人航天運(yùn)載火箭故障檢測(cè)處理技術(shù)、故障檢測(cè)處理系統(tǒng)更是第一次，涉及多項(xiàng)難題。為了學(xué)習(xí)研究，荊木春和同事奔波在圖書館、大學(xué)和資料室，一去就是一整天，晚上常常加班到深夜。

當(dāng)時(shí)，荊木春和同事可參考的技術(shù)資料非常有限，能查到的內(nèi)容也多是一些公開的“大路貨”，具體方案的實(shí)現(xiàn)完全要靠自己，在探索中研究解決。

為此，在方案論證階段，荊木春幾乎天天加班熬夜，僅用一個(gè)多月的時(shí)間就完成了可行性報(bào)告分析。隨后，荊木春和同事結(jié)合外國的先進(jìn)技術(shù)和實(shí)際情況，一次次修正、復(fù)核、改進(jìn)，最終形成了故障診斷和逃逸途徑的雛形，為中國載人航天運(yùn)載火箭的安全性和可靠性打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2006年，荊木春接任長二F火箭總設(shè)計(jì)師。2008年，中國載人航天工程第二步拉開帷幕。為了滿足這一階段的發(fā)射任務(wù)需求，荊木春帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)長二F火箭迭代升級(jí)，進(jìn)行了100多項(xiàng)各種技術(shù)狀態(tài)的更改，其中有多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)在國內(nèi)火箭研制史上首次應(yīng)用。2014年，荊木春走上了長二F火箭總指揮的崗位，圓滿完成了天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室、神舟十一號(hào)飛船的發(fā)射，為中國載人航天工程第二步畫上了圓滿句號(hào)。

如今，只要拿起長征二號(hào)F火箭的技術(shù)與管理文集，荊木春都會(huì)想起與火箭一起走過的歷程。“做個(gè)‘火箭人其實(shí)最有成就感。你想，將來看著滿天的‘星星，都是你做的火箭發(fā)射上去的，那感覺真是挺好的！”

“載人航天，人命關(guān)天”

有了“容易”，火箭發(fā)射更容易了——神舟十二號(hào)發(fā)射成功后，現(xiàn)任長二F火箭總設(shè)計(jì)師容易引發(fā)了關(guān)注和熱議。

在一次招生宣講上，還在讀高中的容易對(duì)航天產(chǎn)生了興趣。2006年，她進(jìn)入航天科技集團(tuán)一院工作。2009年，剛過不惑之年的容易便挑起了長二F火箭故障檢測(cè)逃逸總體設(shè)計(jì)的重任。

故障檢測(cè)和逃逸兩大系統(tǒng)是保障航天員生命安全的“保險(xiǎn)繩”。作為一名航天新人，容易不停地啃書本、做筆記，在短時(shí)間內(nèi)掌握了核心知識(shí)，完善了整流罩分離失效故障模式的判別方法，提出了姿態(tài)角信息出現(xiàn)異常情況下的判據(jù)處理方法，大大提高了故障判斷的準(zhǔn)確率。

2012年6月16日，神舟九號(hào)飛船發(fā)射，劉洋等3位航天員搭乘運(yùn)載火箭進(jìn)入太空，這也是中國航天史上首次女航天員成功飛天。看到航天員進(jìn)入自己參與設(shè)計(jì)的火箭，成功進(jìn)入太空的場(chǎng)景，容易熱淚盈眶。

“那一刻，航天員的生命就寄托在我們身上。我真正意識(shí)到‘載人航天，人命關(guān)天不是一句口號(hào)，而是我們給航天員的承諾。”容易說。

今年，中國空間站建設(shè)任務(wù)拉開帷幕。時(shí)隔5年，再度出征的長二F火箭進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)——109項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)更改中，有70余項(xiàng)與可靠性提升相關(guān)。盡管這些改進(jìn)主要是為了消除薄弱環(huán)節(jié)，不涉及重大技術(shù)狀態(tài)變化，但容易及其團(tuán)隊(duì)不放過任何一個(gè)薄弱點(diǎn)，確保發(fā)射安全順利。

和以往的發(fā)射不同，長二F遙十二和遙十三火箭此次同時(shí)進(jìn)場(chǎng)總裝和測(cè)試。長二F遙十二火箭發(fā)射后，長二F遙十三火箭將在廠房就位，進(jìn)入待命狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備發(fā)射神舟十三號(hào)飛船，以應(yīng)對(duì)需要救援的情況，將航天員接回地面。

容易說，應(yīng)急發(fā)射待命狀態(tài)將持續(xù)3個(gè)月，試驗(yàn)隊(duì)員將采取24小時(shí)三班倒的方式進(jìn)行火箭總測(cè)，直到航天員順利返回地球。

時(shí)至今日，容易已經(jīng)7次參與載人航天工程交會(huì)對(duì)接和空間實(shí)驗(yàn)室發(fā)射任務(wù)，其中3次擔(dān)任發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)火箭指揮、1次擔(dān)任火箭總設(shè)計(jì)師。

“探索浩瀚宇宙、發(fā)展航天事業(yè)、建設(shè)航天強(qiáng)國，是我們不懈追求的航天夢(mèng)。”容易說，自己幸運(yùn)地趕上了中國航天的高速發(fā)展期，擁有廣闊的平臺(tái)為國爭光。載人航天工程任務(wù)的成功，是她心中最重的褒獎(jiǎng)。

◎ 來源|瞭望新聞周刊