2019年3月10日0時(shí)28分,當長(cháng)征系列運載火箭在西昌衛星發(fā)射中心第300次騰空而起,圓滿(mǎn)完成發(fā)射任務(wù),中國航天翻開(kāi)了新的歷史篇章。
“長(cháng)征火箭歷經(jīng)了最初的艱苦創(chuàng )業(yè)、走向世界,到本世紀初的載人飛行、圓夢(mèng)奔月,再到近些年的高密度發(fā)射、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展等多個(gè)發(fā)展階段,實(shí)現了從無(wú)到有,從一箭一星到一箭多星,從發(fā)射衛星到發(fā)射載人飛船和月球探測器,從現役運載火箭到新一代運載火箭等一系列重大跨越?!敝袊教炜萍技瘓F中國運載火箭技術(shù)研究院(下稱(chēng)“火箭院”)黨委書(shū)記李明華說(shuō)。
根據規劃,到2020年,長(cháng)征系列主流運載火箭將達到國際一流水平,同時(shí)面向全球提供多樣化的商業(yè)發(fā)射服務(wù);2025年前后,可重復使用的亞軌道運載器研制成功,亞軌道太空旅游成為現實(shí);2030年前后,重型運載火箭將實(shí)現首飛,為載人登月提供強大支持,并為火星采樣返回提供充足的運載能力。
站在“300+”的新起點(diǎn)上,長(cháng)征火箭將踏上新的長(cháng)征。
2017年4月17日,長(cháng)征七號遙二任務(wù)火箭完成發(fā)射場(chǎng)總裝正在轉場(chǎng)。(資料照片)
40余年 運載能力提升數十倍
在北京南四環(huán)外的東高地,火箭院坐落于此。作為長(cháng)征火箭抓總研制單位,在長(cháng)征系列運載火箭累計達300次的發(fā)射中,火箭院抓總研制的約占三分之二,它見(jiàn)證了中國航天事業(yè)舉世矚目的崛起。
1970年4月24日,長(cháng)征一號運載火箭在全國人民的期待中起飛,將我國第一顆人造地球衛星“東方紅一號”送入太空,開(kāi)啟了我國自主進(jìn)入太空時(shí)代的新紀元。
彼時(shí),我國運載火箭的運載能力是300千克。而到2016年11月3日,長(cháng)征五號運載火箭首飛成功,我國運載火箭近地軌道和地球同步軌道的運載能力分別達到了25噸級和14噸級。40多年間,火箭運載能力提升了數十倍。
1970年,長(cháng)征一號運載火箭的首飛也是當年的唯一一次航天發(fā)射,而到2018年,長(cháng)征系列運載火箭年發(fā)射37次,中國航天首次位居國際航天發(fā)射數量第一位。
在火箭院總體設計部大樓里,記者見(jiàn)到了今年83歲高齡的余夢(mèng)倫院士。據他回憶,在火箭研制初期,我國還沒(méi)有電子計算機,計算主要靠手搖計算機,一般一條彈道要6名計算員花上整整兩個(gè)月的時(shí)間才能完成。
1960年,從北京大學(xué)計算數學(xué)專(zhuān)業(yè)提前畢業(yè)的余夢(mèng)倫被分配到彈道組。有一次,余夢(mèng)倫在摸索彈道設計的過(guò)程中遇到了一個(gè)極其棘手的技術(shù)難題,在近一個(gè)月時(shí)間里,他幾乎一刻都沒(méi)有離開(kāi)過(guò)那臺手搖計算機。當余夢(mèng)倫終于完成數據報告時(shí),人們才發(fā)現一向清瘦的他,右臂似乎比以前“粗實(shí)”了許多——由于不斷轉動(dòng)計算機搖柄,他的右臂已經(jīng)腫脹起來(lái)。
回望長(cháng)征火箭300余次發(fā)射歷程,余夢(mèng)倫感慨,一次次騰飛與跨越,靠的就是牢牢抓住了自力更生和自主創(chuàng )新的牛鼻子?!盎鸺涸诤教爝\輸系統等領(lǐng)域持續創(chuàng )新,突破了一系列基礎性、前沿性技術(shù),形成了一大批具有自主知識產(chǎn)權的創(chuàng )新成果,為提升航天整體能力、服務(wù)航天強國建設發(fā)揮了重要作用?!?/p>
自2015年起,火箭院抓總研制的新一代運載火箭長(cháng)征十一號、長(cháng)征七號、長(cháng)征五號先后成功首飛,提升了我國自主、快速進(jìn)入空間的能力。
2016年11月3日,新一代大型運載火箭長(cháng)征五號首飛成功,實(shí)現了我國運載火箭從中型到大型的跨越,開(kāi)啟了中國航天大運載時(shí)代的大幕;2016年6月25日,首飛成功的新一代中型運載火箭長(cháng)征七號,是我國第一枚全數字火箭、第一枚全綠色中型火箭;2015年9月25日,長(cháng)征家族首枚固體運載火箭長(cháng)征十一號首飛成功,其可在24小時(shí)內完成發(fā)射準備,是目前國際上發(fā)射準備時(shí)間最短的火箭之一。
目前,中國運載火箭具備了布局合理、覆蓋全面、自由進(jìn)出空間能力,長(cháng)征系列運載火箭具備發(fā)射低、中、高不同軌道,不同類(lèi)型載荷的能力,運載能力和入軌精度均處于世界先進(jìn)水平。
長(cháng)征七號甲、長(cháng)征八號等新一代中型運載火箭正在按計劃開(kāi)展研制工作且進(jìn)展順利;近地軌道運載能力最大的新一代運載火箭長(cháng)征五號乙已進(jìn)入試樣階段,未來(lái)將承擔空間站艙段發(fā)射任務(wù);重型運載重大工程實(shí)施方案論證全面開(kāi)展,預計于2030年左右首飛。
“未來(lái),隨著(zhù)新一代長(cháng)征系列運載火箭的不斷發(fā)展,新老火箭將實(shí)現全面交替,我國運載火箭水平將再次實(shí)現新跨越?!庇鄩?mèng)倫說(shuō)。
2016年10月27日,長(cháng)征五號遙一任務(wù)火箭正在進(jìn)行總裝工作。(資料照片)
12型火箭 推動(dòng)基礎工業(yè)能力提升
新中國成立以來(lái),12種不同型號的長(cháng)征系列運載火箭先后在火箭院誕生,每一型火箭的跨越與進(jìn)步,都帶動(dòng)了我國基礎工業(yè)能力的提升。
長(cháng)征三號甲系列火箭總指揮金志強告訴記者,運載火箭研制是一項復雜的系統工程,在設計、生產(chǎn)、試驗等各個(gè)環(huán)節都要與各行各業(yè)發(fā)生關(guān)聯(lián),在材料、工藝、器件、設備等領(lǐng)域都與我國基礎工業(yè)發(fā)展密不可分。
“比如在材料方面,為了提高火箭運載能力,對火箭進(jìn)行結構減重是最直接而有效的方法,碳纖維復合材料的發(fā)展,使得結構減重成為可能;在工藝方面,依靠國內相關(guān)工業(yè)企業(yè)的支撐和協(xié)助,我們成功研制生產(chǎn)了我國最大的貯箱高精度全自動(dòng)大型焊接設備,實(shí)現了攪拌摩擦焊技術(shù)在火箭貯箱生產(chǎn)中首次應用,使貯箱生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到有效保證?!崩蠲魅A說(shuō)。
在長(cháng)征五號火箭研制時(shí),數字化制造能力已然開(kāi)始顯現。工藝與技能人員可以直觀(guān)地在三維圖紙中看到火箭的真實(shí)面目,每一個(gè)螺絲釘所在的位置都清晰可見(jiàn),大大降低了工作量,減少了操作失誤。如今在航天設計單位,全三維數字化成為基本手段;在航天制造單位,數字化生產(chǎn)已經(jīng)廣泛推行。這成為我國高端制造業(yè)轉型升級的一個(gè)縮影。
“正是在這樣的‘你拉我拽’中,航天事業(yè)與我國的基礎工業(yè)實(shí)現了協(xié)調發(fā)展?!崩蠲魅A說(shuō),中國航天事業(yè)的發(fā)展,離不開(kāi)綜合國力的增強和基礎工業(yè)能力的提升,中國航天事業(yè)的發(fā)展,也推動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級,中國航天也有責任成為促進(jìn)國民經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要力量。
環(huán)保綠色也是長(cháng)征火箭始終致力的方向。作為我國低溫液體火箭探索者,長(cháng)征三號甲系列火箭的三子級采取液氫/液氧推進(jìn)劑,做到了環(huán)保無(wú)污染。未來(lái)幾年,長(cháng)征七號甲、長(cháng)征八號、長(cháng)征九號、新一代載人運載火箭將完成我國運載火箭的整體更新?lián)Q代,綠色無(wú)污染的環(huán)保推進(jìn)劑將成為中國火箭的主流。此外,火箭子級回收的相關(guān)技術(shù)也在研究之中,對降低發(fā)射成本、控制落區安全、節約利用資源具有積極意義。
48次發(fā)射 揚帆出海打造“國家名片”
伴隨著(zhù)改革開(kāi)放的進(jìn)程,長(cháng)征火箭也更加融合開(kāi)放。截至目前,長(cháng)征火箭已完成48次國際商業(yè)發(fā)射,發(fā)射56顆國際商業(yè)衛星,并向國際客戶(hù)提供17次搭載發(fā)射服務(wù),成為一張閃耀世界的“國家名片”。
1985年10月,中國向世界宣布,長(cháng)征系列運載火箭將承攬國際商業(yè)發(fā)射服務(wù)。1990年4月7日,長(cháng)征三號火箭成功發(fā)射美國休斯公司研制的“亞洲一號”通信衛星,中國航天從此踏入國際商業(yè)衛星發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)。
在與美國休斯公司的談判過(guò)程中,為提高長(cháng)征火箭運載能力,時(shí)任一部總體室副主任黃作義構劃了長(cháng)二捆火箭的技術(shù)方案,并繪制了一張圖紙,在已成功發(fā)射10余次的長(cháng)二丙火箭上捆綁了4個(gè)助推,滿(mǎn)足了國際市場(chǎng)發(fā)射需求。
“這張草圖非常經(jīng)典,先被登在了休斯公司的內刊上,后又發(fā)表在美國航空航天雜志上,影響力極大?!痹鴧⑴c長(cháng)二捆火箭方案論證的余夢(mèng)倫甚至認為,“長(cháng)二捆”的理念影響到了幾十年后大獲成功的美國Space-X公司創(chuàng )始人馬斯克。
此后,在1990年至1999年的國際商業(yè)發(fā)射服務(wù)中,長(cháng)征火箭占到國際市場(chǎng)份額的7%至9%,與阿里安、德?tīng)査?、宇宙神、質(zhì)子號、天頂號等火箭一起成為世界商業(yè)發(fā)射的主要運載火箭。
長(cháng)征火箭良好的履約能力也是其開(kāi)拓國際市場(chǎng)的法寶。2017年12月,長(cháng)征三號乙運載火箭將阿爾及利亞一號通信衛星成功發(fā)射至預定軌道。然而,與以往提前五六個(gè)月就明確發(fā)射時(shí)間不同,此次接到發(fā)射計劃時(shí),距離發(fā)射時(shí)間僅有40天。而此時(shí)這枚火箭正在準備其他發(fā)射任務(wù),并已接近出廠(chǎng)狀態(tài)。新的發(fā)射時(shí)間指令意味著(zhù)要在40天時(shí)間內對火箭部分軟硬件進(jìn)行更改,并完成測試、出廠(chǎng)、進(jìn)駐發(fā)射場(chǎng)、調試、發(fā)射等一系列任務(wù)。這看似不可能完成的任務(wù)如何變成現實(shí)?
“40天快速履約的關(guān)鍵是火箭去任務(wù)化的設計?!苯鹬緩娡嘎?,與過(guò)去“定制化”研制不同,為了提高快速響應能力,現在長(cháng)三甲系列火箭的硬件在很大程度上都能實(shí)現通用,只需要改動(dòng)衛星支架以及火箭的軟件就能夠適應不同衛星的發(fā)射需求。
中國工程院院士、火箭院長(cháng)征系列運載火箭高級顧問(wèn)龍樂(lè )豪表示,實(shí)踐證明,長(cháng)征火箭與美國、歐洲等國家和地區制造的衛星完全兼容,在發(fā)射、服務(wù)、技術(shù)保密等方面能夠滿(mǎn)足國內外用戶(hù)的需求。長(cháng)征火箭同時(shí)具有高可靠性、履約能力強、保險費率低等優(yōu)勢,具有較強的市場(chǎng)競爭力。
近年來(lái),國際商業(yè)航天市場(chǎng)炙手可熱,長(cháng)征火箭也先后為老撾、白俄羅斯、阿爾及利亞等國提供了國際商業(yè)發(fā)射服務(wù),火箭的可靠性、適應性、成功率和入軌精度均躋身世界一流行列。
火箭院依托現有長(cháng)征系列火箭400公斤至13500公斤梯度化運載能力,按照“專(zhuān)屬定制發(fā)射、定期定軌發(fā)射和搭載發(fā)射”的“專(zhuān)車(chē)、班車(chē)和順風(fēng)車(chē)”方式,為用戶(hù)提供“一箭一星、一箭多星、一箭多軌”的便捷發(fā)射服務(wù)。
李明華表示,目前長(cháng)征系列運載火箭正借力國家“一帶一路”倡議和雙邊多邊合作機制,以更加開(kāi)放的姿態(tài),積極拓展航天應用領(lǐng)域,探索從航天制造、發(fā)射、地面到系統應用的全產(chǎn)業(yè)鏈“一站式”服務(wù),面向全球提供發(fā)射服務(wù)、整星出口、技術(shù)轉讓與培訓、地面站建設等商業(yè)航天一攬子解決方案。
下一步,長(cháng)征火箭還將通過(guò)建設地面應用系統、培養航天科技人才,參與運營(yíng)管理衛星資產(chǎn)等形式為用戶(hù)提供整體服務(wù)。這種全新模式將極大增強長(cháng)征火箭參與國際競爭的能力,成為長(cháng)征火箭走向國際化的重要支撐。結合未來(lái)航天發(fā)展需求,長(cháng)征系列主流運載火箭將繼續面向全球提供多樣化的商業(yè)發(fā)射服務(wù),低成本中型運載火箭長(cháng)征八號預計將在2020年首飛,彌補我國現役運載火箭在太陽(yáng)同步軌道和地球同步軌道發(fā)射能力上的空檔。
三個(gè)階段 “重型運載”亮點(diǎn)頻現
進(jìn)入新時(shí)期,長(cháng)征火箭瞄準我國載人航天和月球探測等國家重大戰略需求,肩負起新的歷史使命,踏上新的征途。
長(cháng)征九號是我國運載能力最大的一型火箭。通過(guò)對助推器數量以及芯一級的調整,可以構建近地軌道運載能力50噸至140噸、奔月轉移軌道運載能力15噸至50噸、奔火轉移軌道運載能力12噸至44噸的系列化型譜。按照任務(wù)規劃,該火箭預計將于2028年前后實(shí)現首飛。
余夢(mèng)倫向記者表示,長(cháng)征九號運載火箭綜合性能指標達到國際運載火箭的先進(jìn)水平,研制成功后可以滿(mǎn)足未來(lái)較長(cháng)時(shí)期國內深空探測、載人月球探測等國家重大科技活動(dòng)的任務(wù)需求,確保我國在2030年前運載火箭技術(shù)邁入世界一流梯隊。
據火箭院重型運載火箭總設計師張智介紹,我國重型火箭項目將分成三個(gè)發(fā)展階段。第一階段主要完成系列構型模塊的研制,實(shí)現火箭首飛,使我國進(jìn)入空間的能力達到國際先進(jìn)水平,滿(mǎn)足火星取樣返回、載人月球探測等重大工程需求;第二階段將進(jìn)一步完善重型火箭系列化構型,進(jìn)行應用飛行,同時(shí)利用可重復使用技術(shù)降低火箭成本;第三階段,我國將研發(fā)新材料、新動(dòng)力等更多新技術(shù),提高火箭的運載能力和技術(shù)水平,提升火箭對載人登火、空間太陽(yáng)能電站等更大規??臻g探測任務(wù)和基礎設施建設的適應性。
目前我國重型運載火箭研制取得重大進(jìn)展,已初步確定運載火箭技術(shù)方案和研制能力布局方案,關(guān)鍵技術(shù)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展,為重型運載火箭重大專(zhuān)項任務(wù)的立項奠定了理論和技術(shù)基礎。
李明華表示,預計到本世紀中葉,我國進(jìn)出空間和空間運輸的方式將出現顛覆性變革,在先進(jìn)運輸系統的支持下,針對太陽(yáng)系內的行星、小行星、彗星等目標的人機協(xié)同探索可以常態(tài)化、規?;_(kāi)展,探索和利用空間進(jìn)入高速增長(cháng)期?!暗侥菚r(shí),我國航天運輸系統將處于國際領(lǐng)先地位,航天綜合實(shí)力位居世界前列,具有強大的國際競爭力、國際影響力和自主創(chuàng )新能力?!?/p>
?
李俊說(shuō),世園會(huì )、進(jìn)口博覽會(huì )、廣交會(huì )等大型國際性會(huì )展,面向世界,集聚全球資源和目光,會(huì )對發(fā)展國際旅游、貿易往來(lái)以及會(huì )展行業(yè)產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用,未來(lái)所能產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會(huì )效益非??捎^(guān)。
“未來(lái),隨著(zhù)新一代長(cháng)征系列運載火箭的不斷發(fā)展,新老火箭將實(shí)現全面交替,我國運載火箭水平將再次實(shí)現新跨越?!庇鄩?mèng)倫說(shuō)。