乘坐神舟十二號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、楊洪波的太空之旅牽動人心。如今,中國載人航天已圓滿完成第一步、第二步的既定任務,正向著建造空間站、建成國家太空實驗室的第三步目標前進。
從1999年發(fā)射神舟一號,到今年發(fā)射神舟十二號,一支“神箭”功不可沒——長征二號F系列火箭。
“在中國載人航天的歷史上,長征二號F系列運載火箭執(zhí)行了從神舟一號至今的所有載人飛船和目標飛行器的發(fā)射任務,發(fā)射成功率達到100%,被譽為中國‘神箭’。”航天科技集團一院長二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。
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載火箭。從立項研制到如今第7次載人飛行,長二F已經(jīng)陪伴中國航天29個春秋。
長二F火箭為何能夠擔當如此重任?強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)和故障檢測系統(tǒng)。在兩個系統(tǒng)的相互配合下,執(zhí)行神舟十二號發(fā)射任務的長征二號F遙十二運載火箭在可靠性、安全性方面進一步提高。
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)在運載火箭拋整流罩前發(fā)生重大危險、威脅到航天員的生命安全時,負責使航天員脫離危險區(qū),并為航天員返回著陸提供必要條件。故障檢測處理系統(tǒng)則負責檢測火箭的重要參數(shù)、判斷火箭故障,在出現(xiàn)故障時向有關系統(tǒng)發(fā)出逃逸指令和終止飛行指令,并在逃逸時完成逃逸飛行器的時序控制等任務。
逃逸系統(tǒng)發(fā)揮作用,離不開逃逸塔裝置。“逃逸塔是載人火箭的標志,有逃逸塔的火箭才能執(zhí)行載人航天任務?!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、像避雷針似的巨大裝置。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)動機就會立刻啟動,讓飛船的軌道艙和返回艙與火箭分離,并降落在安全地帶,第一時間幫助飛船上的航天員脫離險境。
即便擁有多項技術的加持,這座航天員的“生命塔”也不會輕易啟用?!疤右菟难兄颇Y著幾代航天人的心血,但永遠不讓這個功能啟用是每個航天人的心愿?!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特設計。長二F遙十二火箭高達58.3米,相當于20層樓,起飛推力約600噸?;鸺砩舷?0%的重量來自于其攜帶的燃料。
為了多裝燃料、將神舟十二號和航天員送到“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,相當于玻璃杯杯壁的厚度。
經(jīng)過不斷的技術改進,此次執(zhí)行載人飛行的長二F遙十二運載火箭航天員安全性評估結果為0.99996。“為了確保任務成功、安全,只要能換來百分之零點零幾,甚至是零點零零幾的指標提升,我們所做的任何工作都是值得的?!焙教炜萍技瘓F一院長征二號F運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,載人運載火箭進入設計階段。自那時起,荊木春就一直跟著火箭走,從方案論證、研制生產(chǎn)到綜合測試、發(fā)射試驗……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。
載人航天工程立項后,荊木春被選為長征二號F運載火箭故障檢測處理系統(tǒng)的研制人員。那時,中國搞載人航天是第一次,搞載人航天運載火箭故障檢測處理技術、故障檢測處理系統(tǒng)更是第一次,涉及多項難題。為了學習研究,荊木春和同事奔波在圖書館、大學和資料室,一去就是一整天,晚上常常加班到深夜。
當時,荊木春和同事可參考的技術資料非常有限,能查到內容也多是一些公開的“大路貨”,具體方案的實現(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,僅用一個多月的時間就完成了可行性報告分析。隨后,荊木春和同事結合外國的先進技術和實際情況,一次次修正、復核、改進,最終形成了故障診斷和逃逸途徑的雛形,為中國載人航天運載火箭的安全性和可靠性打下了堅實基礎。
2006年,荊木春接任長二F火箭總設計師。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)射任務需求,荊木春帶領團隊對長二F火箭迭代升級,進行了100多項各種技術狀態(tài)的更改,其中有多項關鍵技術在國內火箭研制史上首次應用。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空間實驗室、神舟十一號飛船的發(fā)射,為中國載人航天工程第二步畫上了圓滿句號。
如今,只要拿起長征二號F火箭的技術與管理文集,荊木春都會想起與火箭一起走過的歷程?!白鰝€‘火箭人’其實最有成就感。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,人命關天”
有了“容易”,火箭發(fā)射更容易了——神舟十二號發(fā)射成功后,現(xiàn)任長二F火箭總設計師容易引發(fā)了關注和熱議。
在一次招生宣講上,還在讀高中的容易對航天產(chǎn)生了興趣。2006年,她進入航天科技集團一院工作。2009年,剛過不惑之年的容易便挑起了長二F火箭故障檢測逃逸總體設計的重任。
故障檢測和逃逸兩大系統(tǒng)是保障航天員生命安全的“保險繩”。作為一名航天新人,容易不停地啃書本、做筆記,在短時間內掌握了核心知識,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確率。
2012年6月16日,神舟九號飛船發(fā)射,劉洋等3位航天員搭乘運載火箭進入太空,這也是中國航天史上首次女航天員成功飛天。看到航天員進入自己參與設計的火箭,成功進入太空的場景,容易熱淚盈眶。
“那一刻,航天員的生命就寄托在我們身上。我真正意識到‘載人航天,人命關天’不是一句口號,而是我們給航天員的承諾?!比菀渍f。
今年,中國空間站建設任務拉開帷幕。時隔5年,再度出征的長二F火箭進行了多項技術改進——109項技術狀態(tài)更改中,有70余項與可靠性提升相關。盡管這些改進主要是為了消除薄弱環(huán)節(jié),不涉及重大技術狀態(tài)變化,但容易及其團隊不放過任何一個薄弱點,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進場總裝和測試。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,進入待命狀態(tài),隨時準備發(fā)射神舟十三號飛船,以應對需要救援的情況,將航天員接回地面。
容易說,應急發(fā)射待命狀態(tài)將持續(xù)3個月,試驗隊員將采取24小時三班倒的方式進行火箭總測,直到航天員順利返回地球。
時至今日,容易已經(jīng)7次參與了載人航天工程交會對接和空間實驗室發(fā)射任務,其中3次擔任發(fā)射現(xiàn)場火箭指揮、1次擔任火箭總設計師。
“探索浩瀚宇宙、發(fā)展航天事業(yè)、建設航天強國,是我們不懈追求的航天夢。”容易說,自己幸運地趕上了中國航天的高速發(fā)展期,擁有廣闊的平臺為國爭光。載人航天工程任務的成功,是她心中最重的褒獎。