劉淮宇 胡藍月
6月23日上午,長征三號乙運載火箭托舉北斗三號最后一顆全球組網衛星從西昌衛星發射中心升空,衛星順利進入預定軌道,發射取得圓滿成功。歷經為期7天的緊急處置,長三乙火箭以完美表現為北斗三號全球組網發射畫上圓滿句號。
關心航天發射任務的人士一定注意到,此次北斗三號最后一顆地球靜止軌道衛星原計劃于6月16日上午發射。但在當天清晨6點多,新華社對外發布了發射任務推遲的消息。一周后的23日,發射得以成功實施。
那么,此次北斗三號全球組網收官任務因何在原計劃的發射窗口到來前被緊急叫停?航天人又做了哪些努力保證了6月23日發射的順利進行?
6月15日傍晚,長三乙火箭已按流程完成常規推進劑加注,開始進行射前功能檢查。一切都在按計劃和程序進行著。
20點剛過,在火箭開始加電測試后,來自航天科技集團六院的火箭低溫發動機副總設計師羅巧軍和試驗隊員陳明航不約而同地皺起眉頭,他們發現火箭三級發動機的I分機中減壓閥的壓力數據出現異常。“與正常情況下的數值相差了一點幾,這可不是小事情,因為其狀態直接關系三級發動機能否正常工作,關乎任務成敗。”羅巧軍說。
陳明航2012年入職,已參加過10多次長三甲系列火箭發射任務。他的崗位是發動機系統崗,主要工作就是三級發動機相關數據判讀和參數監視。“首先要排除測量設備出現故障造成數據異常的極端情況,然后再進一步排查閥門的問題。”快步跑到測試間求證數據的準確性后,事實給陳明航潑了一盆冷水:測量設備工作正常。
幾分鐘后,一陣急促的腳步聲傳來。發射中心負責任務指揮的領導召集火箭“兩總”和技術人員離開大廳,到三樓會議室研究對策。
經過討論,專家們的意見很快得以集中:如果排除測試設備問題,那么閥門產品是否存在問題需要盡快排查,如果問題定位于閥門產品則需要迅速更換同類產品,以便繼續實施后續發射流程。按照這樣的操作,16日的發射窗口仍可趕上。
現場領導最后指出,航天發射容不得半點馬虎,如果條件不具備,任務可以推遲,一定要確保不帶絲毫隱患上天。
在航天科技集團一院長三甲系列火箭總指揮岑拯、總設計師姜杰帶領下,技術人員迅速梳理出問題排查步驟和應對處置需要準備的備份產品。
發射塔架上,操作人員按流程進入火箭艙體對中減壓閥進行檢查,殼體上一個雞爪形的細小裂紋映入眼簾。消息傳來,在場的人都驚出一身冷汗。
身在發射場的人員迅速聯系一院北京方面的同志,對同批次產品從設計到生產、檢驗進行全過程核查。同時,緊急更換備份產品,并檢查其工作狀況是否滿足要求。臨近午夜12點,新更換的同批次產品經檢測工作狀態正常,具備實施任務條件,但一向堅持嚴慎細實的航天人沒有很快作出重啟發射的決定。
16日凌晨1點,北京方面對產品抽檢件的材料分析結果傳來,問題得到復現。此時,集團公司在發射場連夜召集火箭、衛星“兩總”參加的討論會正在進行。經過討論,大家認為,雖然經過排故指標已經正常,但本著慎之又慎、萬無一失的考慮,要堅決做到不帶疑點加注、不帶隱患上天。
隨后,任務指揮部正式作出決策:發射任務推遲,發射時間待定。當天清晨6點多,有關方面通過媒體及時向社會公布了這一消息。16日白天,問題產品被迅速送回位于北京的一院703所接受材料檢測。當晚,經過前后方結果比對,證明了問題發生的機理。

18日上午,航天科技集團在北京、四川西昌、陜西西安召開視頻會,邀請火箭衛星研制專家、上級領導以及中國鋼研的材料專家對問題進行剖析定位。經過一上午的緊張討論,達成了可以歸零的結論,決定使用合格替代產品繼續執行發射任務。當天下午,西昌衛星發射中心召開指揮部會議,商討后續工作計劃,決策重啟發射任務。
18日晚,工作人員加班加點,將從北京運來的替換產品安裝上箭,經測試,指標符合任務要求。但那時仍遠未到能讓他們松口氣的時候:由于夏季氣溫較高,已經加注常規推進劑的火箭貯箱內的燃料溫度和氣枕容積出現變化,已不滿足發射實施條件。
這是一個艱難的決定,燃料不泄出顯然不行,但泄出后再重新加注,過程中會不會出現新的問題?
經決策,長三甲系列火箭即將進行歷史上前所未有的最大規模推進劑泄出及重新加注。發射場發射測量站站長陳華強說,西昌衛星發射中心歷史上曾進行過幾次推進劑泄出,但泄出量這么大,并且泄出后繼續實施加注執行發射任務,這是頭一回。
火箭推進劑泄出操作,大多都是單點手動控制,開關大小的拿捏、流量流速的控制有時還需要聽聲辨識,難度很大。火箭上的開關閥門等也需要多次開啟,能否承受這些動作也是對產品質量的一次實戰檢驗。 經過萬全準備,技術人員分析出此項操作可能涉及的21項風險,并分別制定了應對策略。從19日到20日,火箭一級、二級及4個助推加注口以上的氧化劑、燃燒劑分別安全完成泄出操作。粗略計算,泄出量約占加注燃料總量的3/4,規模之大世所罕見。
一波未平,一波又起。工作人員在對泄出后的助推器氧箱進行檢查時,發現連接傳感器的法蘭盤螺栓出現輕微腐蝕現象,需要盡快更換。 這項操作只能在狹窄的箭體內進行,操作人員要身著防化服從儀器艙艙口鉆進火箭內部,以俯臥的姿勢迅速精準完成拆除和新產品安裝工作。拆裝之間的爭分奪秒,還要對可能隨時遭遇的危險物質保持高度警覺并沉著應對。
最終,一院211廠產品裝配工人閆磊、劉永寧這兩名30多歲的年輕人扛起了責任,沉著果敢地完成了4個助推器氧箱24個螺栓的緊急更換任務。
6月23日上午,當發射任務取得圓滿成功的消息傳來,火箭發射試驗隊員緊繃的神經終于得以放松。
◎ 來源|中國航天報(有刪減)
◎ 圖片|中國航天報