2月11日,长征十号系列运载火箭系统低空演示验证与梦舟载人飞船系统最大动压逃逸飞行试验成功实施,标志着我国载人月球探测工程研制工作取得重要阶段性突破。
长征十号系列运载火箭由中国航天科技集团有限公司一院研制,此次试验是该型火箭首次初样状态下的点火飞行,成功验证了火箭一级上升段与回收段飞行,为后续载人月球探测任务积累了宝贵飞行数据和工程经验。
此次试验中,火箭一级成功完成返回段飞行和受控溅落,是我国在重复使用火箭技术领域取得的重要进展,为后续该型火箭开展全剖面飞行、实现海上网系回收奠定了坚实基础,同时也标志着我国在突破并掌握重复使用火箭技术上迈出了实质性的关键一步。
天与海的交接处,箭体从高空返回,映入视线、渐渐清晰。短暂悬停后,它稳稳落入大海温柔的臂弯,随浪起伏,仿佛在向守候的人们致以归来的问候……2月11日,我国载人月球探测工程研制工作传来捷报——长征十号系列运载火箭(简称“长十系列火箭”)系统低空演示验证与梦舟载人飞船系统最大动压逃逸飞行试验成功实施,并完成我国首次运载火箭海上回收试验。
“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”——这句浪漫豪迈又承载着壮阔理想的诗句,如今正在试验队员们的不懈努力下一步步照进现实。上九天,他们让火箭冲破云霄后如约归航;下五洋,他们乘风破浪,奏响我国可重复使用火箭海上回收的序曲。
满怀豪情与理想,脚踏坚实步伐,“世上无难事,只要肯登攀”的信念,在箭影与浪花的相逢中得到了最有力的印证。归程并非坦途,但型号“两总”带领试验队员们以信念和坚守铺路,用无数个拼搏的日夜,把凯歌写进海天之间。
协同攻坚
“一把手”挂帅 全院“一盘棋”
本次试验任务是面向载人月球探测工程的关键验证之战,是一院开展我国首次运载火箭海上回收试验的重要荣誉之战,是一院自主创新、攻坚克难的集中体现之战,更是一院履行航天强国使命、践行强军首责的特殊使命之战。
作为一院“一把手”工程,院党委、院领导高度重视、高位统筹、总揽全局,举全院之力推进试验任务高质高效开展。院长挂帅,担任试验队临时党委书记,靠前指挥,院党委书记统筹全院各方资源,研究各项举措,推动形成全院“一盘棋”协同攻坚格局。
针对本次任务特殊重要性及高风险、高难度特点,一院牵头组建试验任务专家组,聚集全院优势资源和力量,支撑试验任务顺利推进。进场后,院专门调集院士、专家,进一步下沉一线、嵌入试验现场,参加技术讨论及审查会议,加强现场审查把关力度;调集主要研制单位副总师、研究室主任、特级技师等技术骨干组成现场技术保障组,对现场发现的问题第一时间响应、处置并调动后方资源分析攻关,为试验提供更为坚实可靠的技术支撑与决策保障,保证试验任务万无一失。
在一院党委的坚强领导下,试验队临时党委充分认识本次任务的重要意义,将临时党委工作融入发射场工作全流程,将“严格的工作标准、严格的过程确认、严格的队伍管理”理念层层传导、落实到位;多举措加强思想、组织、作风、纪律建设,打造有温度、有凝聚力的“战斗集体”,特别是针对出海作业成立“海上任务党员先锋队”,切实把党的政治优势、组织优势转化为任务的攻坚动能。
并肩作战
心往一处想 劲往一处使
本次试验与前期已开展完成的三机试车、系留点火试验一脉相承,作为试验主体的贮箱结构已经经历了4次点火试验。去年的两次系留点火试验任务完成后,大部分队员暂时撤离试验现场,一小批队员留下继续完成发动机后处理、箭体状态转换等工作,将试验火箭升级改造为低空演示验证飞行试验状态。
这一阶段,试验队员徐倩全程参与。工作分散在不同厂房甚至城市,徐倩常往返于北京、天津、海南等地。她说,“到一个地方,就把能想到的事、能完成的工作‘一网打尽’,避免来回奔波。”极致的“前置规划”不仅是徐倩的工作习惯,也是团队高效运转的缩影。
从发动机拆卸到箭体多次转运和吊装,各有难点:水平状态下拆除位于中间的2台发动机,要保证不损伤其余发动机且箭体结构稳定;箭体吊装时,多处对接点位最小空隙仅十几毫米……
队员骆鑫生介绍,一方面,队员提前准备,考虑可能的影响因素,让方案接近实际工况;另一方面,正式操作时要胆大心细,按计划执行关键动作,留意细节,控制力度和位置;遇到意外情况要当机立断、灵活调整。
在天津火箭总装厂房,为攻克栅格舵、挂索机构安装及测试难题,试验队员国冰、曹京京和数十名总装队员昼夜奋战,反复调试舵面展开角度与锁紧力矩匹配关系,为满足狭小操作空间与高精度要求,研制辅助工装,确保为试验火箭装上灵活有力的姿控“翅膀”。
吊装高空、狭窄舱段和缝隙等无法容身的危险之处,总装队员的保障永远都在。虽然他们也时常感慨“活儿太难了”,但无论操作多困难,都会冲在最前面。
既各司其职,更在彼此需要时聚拢,每项工作由多个岗位密切协同完成,队员们默契配合的记忆令徐倩难忘。
试验火箭转运回发射平台前夜,试验队员门立周要连夜测定发射平台上4个支撑臂位置,这关系着箭体能否顺利对正落位。户外场坪光源分散不均,夜间测量不便,但门立周用头灯照着测量仪器和图纸,从前一天晚上7时许到第二天凌晨,连续测量、反复计算,反馈数据时已将近凌晨3点。
本次试验前,两次重要的箭体转运和吊装与系留点火试验前首次进行时的难度相比并未降低,但用时却从近20个小时缩短至半天以内,这不只是经验的积累,更是团队密切协作的体现。徐倩说,“现场吊装时,能帮上忙的人都会主动出力,多一双眼睛就多一份安全,多一双手就多一份效率。”队员们像一个个严丝合缝的齿轮,紧密咬合、推动着试验任务稳步向前。
全心“赶路”
没有“歇一歇” 只有“拼一拼”
发射场基建尚未完成,团队需要在临时条件下搭建完整的测发控网络。地面测发控系统的建设,同样面临着前所未有的压力。
“没有现成的‘路’,就建出自己的‘路’。”试验队员王淑炜介绍,协调困难、设备安装调试复杂度高,发射场处于边施工边测试的状态,工作条件之艰苦,旁人难以想象,但即便如此,团队依然高质量完成了任务。王淑炜介绍,“自‘从零起步’到‘高速联通’,我们只用了不到3个月时间。”
任务转阶段时,返回段GNC控制名列所有风险项目之首,是整个飞行试验中风险最大、技术攻关难度最大的关键环节。控制系统设计师团队担起了这项技术攻关重任。试验队员郑伟说,“这是火箭重复使用领域的‘必争之地’,咱们当仁不让。”
郑伟介绍,技术攻关团队由多个部门40余名精兵强将组成,连续3年满负荷、高强度攻关,平均工时超过常规研制任务2倍。连续加班加点只是“标配”,队员们任劳任怨,常常带病坚守岗位,“轻伤”不下火线。王聪、李新明、蒋崇武等经验丰富的专业骨干长期夜间值守,支撑在研制一线;聂莹、王硕、曲韵等年轻设计师们每天废寝忘食、调试代码,生怕耽误进度……郑伟说,“没有‘歇一歇’,只有‘拼一拼’,每个人都想把时间留给更重要的岗位和更顶层的任务。”
3年来,团队精益求精、力争上游,先后攻克了核心技术,克服了发动机推力与重力不平衡等现实困难。
进场后,控制系统团队还紧急处理了多项技术状态变更。面对紧急风修模型加入和验证任务,他们多专业协同昼夜攻坚,仅用12个小时就完成了全流程工作。杨宇、朱佳玮、王晓峰等多名骨干队员,连续20天加班,每天干到后半夜。郑伟说,“团队快速响应总体需求、快速跟进研制、快速递交产品、严格闭环落实,‘快’和‘严’已经成为了本能。”
地面测发控系统覆盖的现场工作也较为繁杂。除了动力测控和网络搭建外,王淑炜和范浩鑫、黄智图还要负责前端设备安装、箱压监测等工作。王芳、孙立猛则负责海上卫星通信链路建设,长期在回收船所在的船厂码头驻扎,工作涉及多船协同和技术协调,条件更艰苦且接口更复杂。王淑炜说,“大家心里很有成就感,首次建立海上卫星通信链路,我们的工作有开创性意义。”
全线“咬合” 多边推进
技术攻关与工程落地同步加速
试验中最严酷的热环境出现在返回段。热环境设计、防热处理对于火箭重复使用也尤为关键。
“有人在前方一直干,有人在后方一直算。”徐倩介绍,在设计方案和试验验证较为完备的基础上,进场后队员们前后方快速联动,持续对箭体防热薄弱部位重点加强:试验队员胡彦辰在后方负责热环境设计,提出防热需求;徐倩则进一步对防热方案进行设计与优化,与李荷婷、高超等队员一同完成箭体防热补涂与现场验证。
目前,“边施工、边建设、边论证、边研制、边试验、边生产”的“多边”模式,依然是推进技术攻关与工程落地同步加速的重要保障。
工程车来回穿梭,高空作业车的吊臂在空中有序挥动,交织出一幅紧张而有序的建设景象:脐带塔加高、环抱平台和脐带臂安装调试、加注自动对接功能升级……活动发射平台作为发射支持系统的核心载体,其结构优化、硬件加装、控制系统升级等多线建设同步展开,是最具代表性的“多边”推进缩影。
“场坪交付一块,我们就立即施工一块,一天不等、一环不落。”试验队员吴晓龙介绍,发射场区域多家施工单位交叉作业、并行施工,现场协调难度极大。
平台建设与不可控的外部因素紧紧相连,一旦天气突变或供应链延迟,便可能影响整体节奏。团队始终坚守“后墙不倒、节点不推”的“铁律”,一旦节点出现“后移”,他们便立刻启动应急模式:连续通宵作业,压缩自身工期,从时间缝隙里抢回进度。吴晓龙回忆,队员们经常加班到深夜,有时好几天才能睡上一个整觉。
由系留点火试验时的4层加高到12层,活动发射平台已初具规模、完工在望,远看宛如一双强健的臂膀,怀抱着巨大的试验火箭,这是吴晓龙和队员们倾注了无数心血与汗水的结晶,是他们最引以为傲的“钢铁臂膀”。
在“多边”模式下,研制工作也同样“牵一发而动全身”——和胡彦辰、徐倩一样,每个系统、每个专业的试验队员们都要针对该系列火箭多种任务状态进行设计、优化和迭代,若同一改动涉及同系列多款火箭同步更改,工作量更要翻几番。胡彦辰介绍,“有时,热环境设计过程中出现反复情况时,额外增加的工作量几乎等同于开展一次新的研制任务。”
此外,上游一边论证,下游一边就要开始设计、出图、生产,过程中的任何反复都会带来“连锁”反应。级间段是最难设计的结构部段之一,是完全新研的部段,经历了数轮迭代,“一共反复了8次,过程很煎熬,几乎每经历一次试验,都能发现新问题,然后改进、验证再改进。”徐倩说。
“点火不到,双想不止”,直到试验任务前,试验队员们仍持续对其伺服弹性问题进行着攻关、验证和优化。
“陆海”联动
顶住压力 跨过“未知”就是成长
“排放预冷过程中,氧和煤油可能与尾流产生二次燃烧风险”“关键环节是否存在还未识别的耦合关系?”……这些直击“要害”的质疑和分析,来自动力系统团队进场前最后一次“头脑风暴”。
从万米高空精准返航,发动机经受的考验更严酷,动力系统的托举之责更重。试验队员于子文介绍,返回段发动机的再次点火是最大的挑战,许多工况在地面无法完全模拟验证。为了通过地面试验最大限度逼近真实工况,团队将数十个试验工况拆解建模,开展了百余轮仿真推演,针对重点关键难题反复推演验证。
方案成熟了,队员们对难题的处置也更成熟了。于子文说,“团队有人全年出差超过200天,加班是常态,经常工作到深夜甚至干脆通宵。疲劳感很强,但我们会一直坚持到任务完成那一刻。”
支撑于子文和同事们连续作战的,不只有他们内心的信念,还有难题攻关时来自集体的力量。于子文回忆,头脑风暴非常频繁,院士、专家甚至不同办公室的设计师们常常跨专业、跨型号地自发加入讨论和计算,不遗余力地提供支持,大家有时争得面红耳赤,只为把一个参数抠到极致、把更多风险预想在前,“我们对任务有把握,这种信心源于日复一日的扎实验证,更源于对团队工作的深厚信任。”
将视线转向海面,在看不见的波涛间,海上的试验队员们也已奋战多日。距试验任务还有10余天时,队员们便告别陆地、早早出海,一边朝着回收海域航行,一边同步开展着高标准、高难度的设备联调与海上适应性测试。
“回收船比普通船舶动态定位精度要求更高,需要考核特定海浪状态下的定位稳定性。”试验队员杨卫杰介绍,更加充分的海试正是为了验证回收船在极限海况下精准控位等能力,为试验任务拉起一道最可靠的海上防线。
远程观测、潜水员作业、人员与船舶协同……海试工作之余,试验队员王辉常独自坐到一旁,手捧回收方案反复推演。海况的影响无处不在,思考得越深越让他担忧——洋流与风向无常,回收阶段的风险几乎无法完全掌控,如何在瞬息万变中布下可控的“锚点”?
“用更充分的预判来压缩‘未知’的空间。”王辉说,“尽力把更多‘变量’提前纳入预案,做最坏的打算,做最多的准备,以求最周全的应对办法。”
陆上模拟千次,海上验证百轮,隔海相守却亲密无间,这条火箭顺利回收之路,被试验队员们一寸寸铺就坚实。
海天辽阔,浪声不息,这群在风浪里彼此支撑的人,迎来了火箭稳稳归航。海浪拍打船舷,欢迎着火箭归来,也像在回应着队员们一路的艰辛与拼搏、精诚与付出,为他们信念的抵达而欢呼。
(撒文昭)