2019年3月10日0時28分,當(dāng)長征系列運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心第300次騰空而起,圓滿完成發(fā)射任務(wù),中國航天翻開了新的歷史篇章。
“長征火箭歷經(jīng)了最初的艱苦創(chuàng)業(yè)、走向世界,到本世紀(jì)初的載人飛行、圓夢奔月,再到近些年的高密度發(fā)射、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展等多個發(fā)展階段,實(shí)現(xiàn)了從無到有,從一箭一星到一箭多星,從發(fā)射衛(wèi)星到發(fā)射載人飛船和月球探測器,從現(xiàn)役運(yùn)載火箭到新一代運(yùn)載火箭等一系列重大跨越。”中國航天科技集團(tuán)中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院(下稱“火箭院”)黨委書記李明華說。
根據(jù)規(guī)劃,到2020年,長征系列主流運(yùn)載火箭將達(dá)到國際一流水平,同時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(fù)使用的亞軌道運(yùn)載器研制成功,亞軌道太空旅游成為現(xiàn)實(shí);2030年前后,重型運(yùn)載火箭將實(shí)現(xiàn)首飛,為載人登月提供強(qiáng)大支持,并為火星采樣返回提供充足的運(yùn)載能力。
站在“300+”的新起點(diǎn)上,長征火箭將踏上新的長征。
2017年4月17日,長征七號遙二任務(wù)火箭完成發(fā)射場總裝正在轉(zhuǎn)場。(資料照片)
40余年 運(yùn)載能力提升數(shù)十倍
在北京南四環(huán)外的東高地,火箭院坐落于此。作為長征火箭抓總研制單位,在長征系列運(yùn)載火箭累計(jì)達(dá)300次的發(fā)射中,火箭院抓總研制的約占三分之二,它見證了中國航天事業(yè)舉世矚目的崛起。
1970年4月24日,長征一號運(yùn)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(wèi)星“東方紅一號”送入太空,開啟了我國自主進(jìn)入太空時代的新紀(jì)元。
彼時,我國運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力是300千克。而到2016年11月3日,長征五號運(yùn)載火箭首飛成功,我國運(yùn)載火箭近地軌道和地球同步軌道的運(yùn)載能力分別達(dá)到了25噸級和14噸級。40多年間,火箭運(yùn)載能力提升了數(shù)十倍。
1970年,長征一號運(yùn)載火箭的首飛也是當(dāng)年的唯一一次航天發(fā)射,而到2018年,長征系列運(yùn)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(shù)量第一位。
在火箭院總體設(shè)計(jì)部大樓里,記者見到了今年83歲高齡的余夢倫院士。據(jù)他回憶,在火箭研制初期,我國還沒有電子計(jì)算機(jī),計(jì)算主要靠手搖計(jì)算機(jī),一般一條彈道要6名計(jì)算員花上整整兩個月的時間才能完成。
1960年,從北京大學(xué)計(jì)算數(shù)學(xué)專業(yè)提前畢業(yè)的余夢倫被分配到彈道組。有一次,余夢倫在摸索彈道設(shè)計(jì)的過程中遇到了一個極其棘手的技術(shù)難題,在近一個月時間里,他幾乎一刻都沒有離開過那臺手搖計(jì)算機(jī)。當(dāng)余夢倫終于完成數(shù)據(jù)報(bào)告時,人們才發(fā)現(xiàn)一向清瘦的他,右臂似乎比以前“粗實(shí)”了許多——由于不斷轉(zhuǎn)動計(jì)算機(jī)搖柄,他的右臂已經(jīng)腫脹起來。
回望長征火箭300余次發(fā)射歷程,余夢倫感慨,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。“火箭院在航天運(yùn)輸系統(tǒng)等領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新,突破了一系列基礎(chǔ)性、前沿性技術(shù),形成了一大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新成果,為提升航天整體能力、服務(wù)航天強(qiáng)國建設(shè)發(fā)揮了重要作用。”
自2015年起,火箭院抓總研制的新一代運(yùn)載火箭長征十一號、長征七號、長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(yùn)載火箭長征五號首飛成功,實(shí)現(xiàn)了我國運(yùn)載火箭從中型到大型的跨越,開啟了中國航天大運(yùn)載時代的大幕;2016年6月25日,首飛成功的新一代中型運(yùn)載火箭長征七號,是我國第一枚全數(shù)字火箭、第一枚全綠色中型火箭;2015年9月25日,長征家族首枚固體運(yùn)載火箭長征十一號首飛成功,其可在24小時內(nèi)完成發(fā)射準(zhǔn)備,是目前國際上發(fā)射準(zhǔn)備時間最短的火箭之一。
目前,中國運(yùn)載火箭具備了布局合理、覆蓋全面、自由進(jìn)出空間能力,長征系列運(yùn)載火箭具備發(fā)射低、中、高不同軌道,不同類型載荷的能力,運(yùn)載能力和入軌精度均處于世界先進(jìn)水平。
長征七號甲、長征八號等新一代中型運(yùn)載火箭正在按計(jì)劃開展研制工作且進(jìn)展順利;近地軌道運(yùn)載能力最大的新一代運(yùn)載火箭長征五號乙已進(jìn)入試樣階段,未來將承擔(dān)空間站艙段發(fā)射任務(wù);重型運(yùn)載重大工程實(shí)施方案論證全面開展,預(yù)計(jì)于2030年左右首飛。
“未來,隨著新一代長征系列運(yùn)載火箭的不斷發(fā)展,新老火箭將實(shí)現(xiàn)全面交替,我國運(yùn)載火箭水平將再次實(shí)現(xiàn)新跨越。”余夢倫說。
2016年10月27日,長征五號遙一任務(wù)火箭正在進(jìn)行總裝工作。(資料照片)
12型火箭 推動基礎(chǔ)工業(yè)能力提升
新中國成立以來,12種不同型號的長征系列運(yùn)載火箭先后在火箭院誕生,每一型火箭的跨越與進(jìn)步,都帶動了我國基礎(chǔ)工業(yè)能力的提升。
長征三號甲系列火箭總指揮金志強(qiáng)告訴記者,運(yùn)載火箭研制是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)等各個環(huán)節(jié)都要與各行各業(yè)發(fā)生關(guān)聯(lián),在材料、工藝、器件、設(shè)備等領(lǐng)域都與我國基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展密不可分。
“比如在材料方面,為了提高火箭運(yùn)載能力,對火箭進(jìn)行結(jié)構(gòu)減重是最直接而有效的方法,碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展,使得結(jié)構(gòu)減重成為可能;在工藝方面,依靠國內(nèi)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大型焊接設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了攪拌摩擦焊技術(shù)在火箭貯箱生產(chǎn)中首次應(yīng)用,使貯箱生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到有效保證。”李明華說。
在長征五號火箭研制時,數(shù)字化制造能力已然開始顯現(xiàn)。工藝與技能人員可以直觀地在三維圖紙中看到火箭的真實(shí)面目,每一個螺絲釘所在的位置都清晰可見,大大降低了工作量,減少了操作失誤。如今在航天設(shè)計(jì)單位,全三維數(shù)字化成為基本手段;在航天制造單位,數(shù)字化生產(chǎn)已經(jīng)廣泛推行。這成為我國高端制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的一個縮影。
“正是在這樣的‘你拉我拽’中,航天事業(yè)與我國的基礎(chǔ)工業(yè)實(shí)現(xiàn)了協(xié)調(diào)發(fā)展。”李明華說,中國航天事業(yè)的發(fā)展,離不開綜合國力的增強(qiáng)和基礎(chǔ)工業(yè)能力的提升,中國航天事業(yè)的發(fā)展,也推動了相關(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(zé)任成為促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要力量。
環(huán)保綠色也是長征火箭始終致力的方向。作為我國低溫液體火箭探索者,長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)保無污染。未來幾年,長征七號甲、長征八號、長征九號、新一代載人運(yùn)載火箭將完成我國運(yùn)載火箭的整體更新?lián)Q代,綠色無污染的環(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(qū)安全、節(jié)約利用資源具有積極意義。
48次發(fā)射 揚(yáng)帆出海打造“國家名片”
伴隨著改革開放的進(jìn)程,長征火箭也更加融合開放。截至目前,長征火箭已完成48次國際商業(yè)發(fā)射,發(fā)射56顆國際商業(yè)衛(wèi)星,并向國際客戶提供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,長征系列運(yùn)載火箭將承攬國際商業(yè)發(fā)射服務(wù)。1990年4月7日,長征三號火箭成功發(fā)射美國休斯公司研制的“亞洲一號”通信衛(wèi)星,中國航天從此踏入國際商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)市場。
在與美國休斯公司的談判過程中,為提高長征火箭運(yùn)載能力,時任一部總體室副主任黃作義構(gòu)劃了長二捆火箭的技術(shù)方案,并繪制了一張圖紙,在已成功發(fā)射10余次的長二丙火箭上捆綁了4個助推,滿足了國際市場發(fā)射需求。
“這張草圖非常經(jīng)典,先被登在了休斯公司的內(nèi)刊上,后又發(fā)表在美國航空航天雜志上,影響力極大。”曾參與長二捆火箭方案論證的余夢倫甚至認(rèn)為,“長二捆”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,長征火箭占到國際市場份額的7%至9%,與阿里安、德爾塔、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(yùn)載火箭。
長征火箭良好的履約能力也是其開拓國際市場的法寶。2017年12月,長征三號乙運(yùn)載火箭將阿爾及利亞一號通信衛(wèi)星成功發(fā)射至預(yù)定軌道。然而,與以往提前五六個月就明確發(fā)射時間不同,此次接到發(fā)射計(jì)劃時,距離發(fā)射時間僅有40天。而此時這枚火箭正在準(zhǔn)備其他發(fā)射任務(wù),并已接近出廠狀態(tài)。新的發(fā)射時間指令意味著要在40天時間內(nèi)對火箭部分軟硬件進(jìn)行更改,并完成測試、出廠、進(jìn)駐發(fā)射場、調(diào)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(xiàn)實(shí)?
“40天快速履約的關(guān)鍵是火箭去任務(wù)化的設(shè)計(jì)。”金志強(qiáng)透露,與過去“定制化”研制不同,為了提高快速響應(yīng)能力,現(xiàn)在長三甲系列火箭的硬件在很大程度上都能實(shí)現(xiàn)通用,只需要改動衛(wèi)星支架以及火箭的軟件就能夠適應(yīng)不同衛(wèi)星的發(fā)射需求。
中國工程院院士、火箭院長征系列運(yùn)載火箭高級顧問龍樂豪表示,實(shí)踐證明,長征火箭與美國、歐洲等國家和地區(qū)制造的衛(wèi)星完全兼容,在發(fā)射、服務(wù)、技術(shù)保密等方面能夠滿足國內(nèi)外用戶的需求。長征火箭同時具有高可靠性、履約能力強(qiáng)、保險(xiǎn)費(fèi)率低等優(yōu)勢,具有較強(qiáng)的市場競爭力。
近年來,國際商業(yè)航天市場炙手可熱,長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(yīng)性、成功率和入軌精度均躋身世界一流行列。
火箭院依托現(xiàn)有長征系列火箭400公斤至13500公斤梯度化運(yùn)載能力,按照“專屬定制發(fā)射、定期定軌發(fā)射和搭載發(fā)射”的“專車、班車和順風(fēng)車”方式,為用戶提供“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,目前長征系列運(yùn)載火箭正借力國家“一帶一路”倡議和雙邊多邊合作機(jī)制,以更加開放的姿態(tài),積極拓展航天應(yīng)用領(lǐng)域,探索從航天制造、發(fā)射、地面到系統(tǒng)應(yīng)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(zhuǎn)讓與培訓(xùn)、地面站建設(shè)等商業(yè)航天一攬子解決方案。
下一步,長征火箭還將通過建設(shè)地面應(yīng)用系統(tǒng)、培養(yǎng)航天科技人才,參與運(yùn)營管理衛(wèi)星資產(chǎn)等形式為用戶提供整體服務(wù)。這種全新模式將極大增強(qiáng)長征火箭參與國際競爭的能力,成為長征火箭走向國際化的重要支撐。結(jié)合未來航天發(fā)展需求,長征系列主流運(yùn)載火箭將繼續(xù)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(yùn)載火箭長征八號預(yù)計(jì)將在2020年首飛,彌補(bǔ)我國現(xiàn)役運(yùn)載火箭在太陽同步軌道和地球同步軌道發(fā)射能力上的空檔。
三個階段 “重型運(yùn)載”亮點(diǎn)頻現(xiàn)
進(jìn)入新時期,長征火箭瞄準(zhǔn)我國載人航天和月球探測等國家重大戰(zhàn)略需求,肩負(fù)起新的歷史使命,踏上新的征途。
長征九號是我國運(yùn)載能力最大的一型火箭。通過對助推器數(shù)量以及芯一級的調(diào)整,可以構(gòu)建近地軌道運(yùn)載能力50噸至140噸、奔月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力15噸至50噸、奔火轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力12噸至44噸的系列化型譜。按照任務(wù)規(guī)劃,該火箭預(yù)計(jì)將于2028年前后實(shí)現(xiàn)首飛。
余夢倫向記者表示,長征九號運(yùn)載火箭綜合性能指標(biāo)達(dá)到國際運(yùn)載火箭的先進(jìn)水平,研制成功后可以滿足未來較長時期國內(nèi)深空探測、載人月球探測等國家重大科技活動的任務(wù)需求,確保我國在2030年前運(yùn)載火箭技術(shù)邁入世界一流梯隊(duì)。
據(jù)火箭院重型運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師張智介紹,我國重型火箭項(xiàng)目將分成三個發(fā)展階段。第一階段主要完成系列構(gòu)型模塊的研制,實(shí)現(xiàn)火箭首飛,使我國進(jìn)入空間的能力達(dá)到國際先進(jìn)水平,滿足火星取樣返回、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(gòu)型,進(jìn)行應(yīng)用飛行,同時利用可重復(fù)使用技術(shù)降低火箭成本;第三階段,我國將研發(fā)新材料、新動力等更多新技術(shù),提高火箭的運(yùn)載能力和技術(shù)水平,提升火箭對載人登火、空間太陽能電站等更大規(guī)模空間探測任務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的適應(yīng)性。
目前我國重型運(yùn)載火箭研制取得重大進(jìn)展,已初步確定運(yùn)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(yùn)載火箭重大專項(xiàng)任務(wù)的立項(xiàng)奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
李明華表示,預(yù)計(jì)到本世紀(jì)中葉,我國進(jìn)出空間和空間運(yùn)輸?shù)姆绞綄⒊霈F(xiàn)顛覆性變革,在先進(jìn)運(yùn)輸系統(tǒng)的支持下,針對太陽系內(nèi)的行星、小行星、彗星等目標(biāo)的人機(jī)協(xié)同探索可以常態(tài)化、規(guī)模化開展,探索和利用空間進(jìn)入高速增長期。“到那時,我國航天運(yùn)輸系統(tǒng)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(qiáng)大的國際競爭力、國際影響力和自主創(chuàng)新能力。”
?
李俊說,世園會、進(jìn)口博覽會、廣交會等大型國際性會展,面向世界,集聚全球資源和目光,會對發(fā)展國際旅游、貿(mào)易往來以及會展行業(yè)產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用,未來所能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和社會效益非常可觀。
“未來,隨著新一代長征系列運(yùn)載火箭的不斷發(fā)展,新老火箭將實(shí)現(xiàn)全面交替,我國運(yùn)載火箭水平將再次實(shí)現(xiàn)新跨越。”余夢倫說。