240多項關鍵技術突破、15 000余秒關鍵技術試驗、900多個日夜的磨礪、10余萬航天人的堅守……被稱為“胖五”的中國“最強火箭”長征五號迎來重生時刻,圓滿完成第三次發射任務。
被譽為中國航天之父的錢學森曾經說過:科學試驗如果次次都能成功,那又何必試驗呢?經過挫折和失敗,會使我們變得更聰明。
長征五號的“鳳凰涅槃”之旅,就是眼下一個最好的例證。
2017年7月,長征五號第二次發射遭遇失利,這則消息像陰霾一樣籠罩在國人心頭,并一度引發質疑。如今,這枚中國最大火箭歷時900多天“浴火重生”,再次出征。
2019年12月27日,長征五號在文昌航天發射場開啟了它的第三次飛行之旅,一團耀眼的火焰簇擁著大火箭“華麗升空”,飛出天際。最終,任務宣布成功,這枚大火箭蟄伏兩年多,終于揚眉吐氣!
“5、4、3、2、1,點火!起飛!”
隨著“01”指揮員王光義雄渾有力的口令,發控臺主操作手于鵬果斷按下發射按鈕。
伴隨著震耳欲聾的轟鳴,金黃色的烈焰從火箭底部噴涌而出,巨大的聲響震動方圓數十里。在烈焰舉托下,長征五號似離弦之箭,向天而去。

圖/《環球時報》
“火箭飛行正常。”
“跟蹤正常。”
“遙測信號正常?!薄?/p>
來自天南海北測控點的一聲聲報告,接力護送著火箭的又一次壯美飛天。2000多秒后,載荷組合體與火箭成功分離,進入預定軌道。
“星箭分離!”長征五號遙三火箭發射任務取得圓滿成功!
南海之濱,今夜無眠。長征五號再度啟航,承載著無數中國人的光榮與夢想,開辟了中國通往太空更加寬廣的天梯。
這是“創新之箭”。長征五號是我國目前起飛規模最大、運載能力最強、技術跨度最大的一型運載火箭,采用3型12臺全新研制的大推力發動機,主發動機均采用無毒無污染的推進技術,實現液體運載火箭直徑由3.35米至5米的跨越。
這是“力量之箭”。 長征五號火箭因其壯碩的身軀,常被稱為“胖五”?!芭治濉鄙砀呒s57米,起飛重量約870噸,是名副其實的“大力士”。它使我國現役火箭的運載能力提升2.5倍,有了它,還能把更大更重的飛行器送到深遠的太空。
這是“追夢之箭”。30多年前啟動論證,20多年前開始預研,10多年前開始立項研制……“胖五”的成長已走過30多年時光?!芭治濉眲撛煨缘厥褂谩耙貉趺河汀薄耙簹湟貉酢钡蜏亟M合作為火箭發動機推進劑,起飛時發動機燃燒瞬間產生2000多攝氏度的高溫以及1000多噸的推力,相當于十幾分鐘翻越220多座珠穆朗瑪峰的高度,不斷突破來自“冰與火”的考驗。
運載火箭能力的跨越式發展,必須采用全新的技術。而向上的每一步,都是突破和挑戰。
“我們始終選擇堅信,堅持向上的力量,堅持不懈追求航天夢想。”中國航天科技集團長征五號火箭總設計師李東說,“長征五號從一出生就瞄向更高更強,它是中國邁向航天強國的入場券?!?/p>
“運載火箭的能力有多強,航天的舞臺就有多大。航天強國必須有自主、自由、安全、可靠地進入空間的能力,長征五號是我國由大向強邁進的關鍵一步。”中國航天科技集團有限公司董事長吳燕生說。
大國重器,十年“磨箭”。2016年11月3日,經過10年攻堅,長征五號火箭精彩亮相,首飛成功。
然而,在2017年第二次發射任務中,長征五號經歷了“至暗時刻”?;鸺龔奈牟教彀l射場起飛,前幾分鐘的飛行一切正常,但飛行至346秒時,問題出現了。
“突然間,(長征五號)飛行曲線就不大對頭了……”在文昌航天發射場測發大廳,中國工程院院士、中國運載火箭技術研究院長征系列火箭總設計師龍樂豪從大屏幕上看到,曲線不是按照他們預定的方向往上跑,而是在往下“掉”。
彼時,測發大廳內一片寂靜,不少人默默流下了眼淚。當晚官方發布任務失利的快訊,陰霾籠罩在中國航天人的心頭。
2018年4月16日,中國國家航天局對外發布長征五號遙二火箭故障調查情況。根據分析仿真計算及地面試驗結果,故障原因為芯一級YF-77液氫液氧發動機(氫氧發動機)一分機渦輪排氣裝置在復雜力熱環境下,局部結構發生異常,發動機推力瞬時大幅下降,致使發射任務失利。
發動機,這個曾一度在航空領域關鍵技術刺痛國人的字眼,又一次成了“絆腳石”。
“航天歸零”——中國航天人應對眾多復雜困難和挑戰的法寶之一,就是“從頭開始、重新再來”,用“嚴慎細實”的態度和一絲不茍的作風面對困難和挫折。為解決問題,長征五號工程研制團隊開展了一場技術攻關的“全國大聯合”。20多家單位的數百名專家學者共同開展歸零分析,聯合進行課題研究。
2017年10月2日,氫氧發動機故障定位工作完成;經過半年的改進,2018年4月,長征五號火箭完成歸零評審。其間,氫氧發動機連續經歷了14次試車考核,其中前13次為長程試車,試驗結果非常成功。
然而新問題接踵而來。
2018年11月30日,改進后的芯一級氫氧發動機在長程試車過程中出現問題。不過這一次航天人反應迅速,“根據故障原因,研制團隊對發動機的局部薄弱環節進行了改進,提高了結構的動強度裕度?!崩顤|說。
2019年3月29日,發動機試車故障的歸零工作及改進驗證全部完成——兩次長程試車驗證順利通過,第二次問題得以順利解決。
但很快,長征五號工程研制團隊就迎來了第三次“遭遇戰”。2019年4月4日,在長征五號遙三火箭的總裝工作進入最后階段時,一臺用于后續任務的芯一級氫氧發動機在試驗數據分析過程中出現了“異常振動頻率”。
研制人員順藤摸瓜,找到了問題的“癥結”所在——發動機局部結構對復雜力熱環境非常敏感,容易引起共振,一旦激發,不易衰減。
2019年7月,研制人員完成了對發動機的結構改進,并完成了十幾次大型地面試驗。至此,困擾長征五號火箭兩年多的發動機問題,終于排查完畢。
長征五號火箭總指揮王玨指出,在歸零過程中,通過建立“故障樹”,“胖五”研制團隊對50多個可能造成推力下降的事件進行了逐一排查,從長征五號第二發失利到第三發成功,累計進行了40余次、1.5萬余秒關鍵技術試驗,總計超過2萬余次各種地面試驗,只為磨礪出一枚更強壯、更健康的“胖五”。
908個日夜,無數次跌倒后又重新爬起。如今,長征五號火箭蟄伏兩年,鳳凰涅槃,終于打贏這場“翻身之戰”——中國航天2019年最具標志性的任務。

長征五號工程研制團隊正在全面落實故障改進措施(圖/《環球時報》)

YF-77氫氧發動機在進行試車(圖/《環球時報》)

這是在廠房吊裝過程中的長征五號遙三運載火箭(屠海超 攝)

2019年12月27日,長征五號遙三運載火箭發射成功(圖/人民網)

長征五號遙三運載火箭在中國文昌航天發射場完成技術區相關工作后,垂直轉運至發射區(屠海超 攝)
涅槃歸來的長征五號火箭吹響了中國航天“集結號”,未來它將在中國深空探測等一系列重大航天任務中擔當“主力軍”, 為中國航天的“超級2020”打下基礎。
我國探月工程分為“繞”“落”“回”三個階段。2007年,嫦娥一號實現了我國首次月球環繞探測;2010年,嫦娥二號獲得世界首幅分辨率為7米的全月圖;2013年,嫦娥三號實現了月球軟著陸,我國航天器首次降落在地球以外的天體上;2018年,嫦娥四號實現了人類探測器首次造訪月球背面。
2020年,我國計劃用長征五號火箭發射嫦娥五號,實現月面無人采樣返回,完成探月工程三步走的總體規劃目標。
王玨介紹,嫦娥五號任務需要將8噸多的嫦娥五號探測器直接送入地月轉移軌道,而完成這一任務,必須由具有大運載能力的長征五號運載火箭來完成。
按照計劃,2020年,我國將利用長征五號火箭發射火星探測器,并在一次任務中實現火星環繞、著陸和巡視探測。這在世界航天史上尚屬首次。
火星是太陽系的行星之一,大約每隔26個月就會發生一次“火星沖日”,這時火星與地球的距離會達到極近值。這段時間可以使用較小的代價將探測器送往火星,因此人類的火星探測活動通常也會每隔26個月出現一次高潮。在2020年就有一次“火星沖日”的機會。
探測器發射后,大約需要經過7個月時間的飛行抵達火星。我國火星探測器將于2021年在火星上軟著陸,開展火星環繞探測和巡視探測。
李東表示,長征五號將大幅度提高我國進入空間的能力,助力我國深空探測能力和水平的提升,實現在深空探測領域的跨越。
我國載人航天工程即將進入空間站時代。
載人航天工程確立了三步走戰略:第一步,發射載人飛船,建成初步配套的試驗性載人飛船工程,開展空間應用試驗;第二步,突破航天員出艙活動技術、空間飛行器的交會對接技術,發射空間實驗室,解決有一定規模的、短期有人照料的空間應用問題;第三步,建造空間站,解決有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題。
從2003年到2016年,我國將11位航天員14人次送至太空,發射天宮一號和天宮二號,意味著“三步走”的第一步和第二步任務已圓滿完成。
我國載人航天空間站預計在2022年左右建成,可支持3名航天員長期駐留,在軌運行10年,向國際社會開放合作,提供全球共享的空間應用平臺。
作為執行載人航天空間站工程中發射空間站核心艙的主力火箭——長征五號B火箭預計將在2020年迎來首秀,這也將加速我國載人空間站建設的步伐。
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各方發聲:不懼失敗,中國航天在追夢路上豪邁前行
●908天的堅守,體現的是中國航天人科學、嚴謹、專業的工作作風,他們用一種科學的、專業的精神態度對待問題,對待失利以后的歸零。
——國家航天局局長張克儉
●這種面對失利的堅守和科學精神,這種拼搏的航天精神,值得更多人學習,將讓更多人受益。長征五號成功發射,更加激勵廣大科技工作者和青年學子勤奮鉆研,踏實工作,勇攀科學的高峰。
——北京理工大學宇航學院教授姜毅
●探索浩瀚宇宙、發展航天事業、建設航天強國,是我們不懈追求的航天夢。我們深知,追夢的歷程歷經坎坷,也不會一帆風順,我們需要繼續秉承航天精神、“兩彈一星”精神,向著宇宙深處,豪邁前行?!袊教炜乒ぜ瘓F材料技術領域首席專家裴雨辰
●在經歷一系列挫折之后,中國掀開雄心勃勃太空計劃的新篇章;成功發射長征五號火箭標志著中國今年的第34次太空發射的成功,中國成為 2019年實現太空發射最多的國家。
——美國《國家評論》雜志
●長征五號這次成功復飛,不僅表明困擾這款火箭的發動機問題基本獲得解決,更是標志著中國發射更重航天器或將航天器送往更遠深空的能力業已提高。
面向未來,此次任務的成功也預示長征五號即將正式進入應用階段。它已被指定為載人空間站、探月工程三期乃至首次火星探測等重大航天任務的運載工具。可以預見,早前因發射任務失利而推遲或擱置的部分航天任務,有望在不久后展開或重啟。
——新加坡《聯合早報》