第二次發(fā)射失敗墜入至暗時刻 從頭再來第三次發(fā)射迎來重生
全身黑科技 “胖五”打贏翻身仗
距離海邊約800米的發(fā)射平臺上，長征五號運載火箭白色箭體上，鮮艷的五星紅旗格外醒目。有20層樓高的火箭筆直站在那里，直指蒼穹。
240多項關鍵技術突破、15000余秒關鍵技術試驗、900多個日夜的磨礪、10余萬航天人的堅守……被稱為“胖五”的中國“最強火箭”長征五號迎來重生時刻，圓滿完成第三次發(fā)射任務。
30年追夢
長五二次發(fā)射時曾被澆得“透心涼”
進入21世紀，世界主要航天國家均推出了新一代運載火箭，進入太空的需求與能力與日俱增。美國的宇宙神5、德爾塔4、獵鷹重型火箭，歐洲的阿里安5火箭，都是這一賽道的“重量級選手”。
早在20世紀80年代中期，專家們就開始積極呼吁國家研制使用液氧煤油環(huán)保推進劑的運載火箭。
2006年，國家正式立項研制長征五號新一代大推力運載火箭，經過10年攻堅，長征五號于2016年實現(xiàn)首飛。
然而，在第二次發(fā)射任務中，長征五號經歷了至暗時刻。當火箭發(fā)射升空后，當人們還沉浸在興奮與激動之中……第346秒，長征五號芯一級液氫液氧發(fā)動機突發(fā)故障，發(fā)動機推力瞬時大幅下降，發(fā)射任務宣告失敗！“當我們正要邁向更強的路上，被一盆冰水澆得‘透心涼’。”中國航天科技集團長征五號火箭總指揮王玨回憶當時的感覺，真有一種“天要塌了的想法”。
走出至暗時
“萬人一桿槍”打贏“翻身仗”
“航天歸零”——中國航天人應對眾多復雜困難和挑戰(zhàn)的法寶之一，就是“從頭開始、重新再來”，用嚴慎細實的態(tài)度和一絲不茍的作風面對困難和挫折。
王玨告訴記者，在歸零過程中，通過建立“故障樹”，“胖五”研制團隊對50多個可能造成推力下降的事件進行了逐一的排查，從長征五號第二發(fā)失利到第三發(fā)成功，累計進行了40余次、15000余秒關鍵技術試驗，總計超過20000余次各種地面試驗，只為磨礪出一枚更強壯、更健康的“胖五”。
2019年4月4日，長征五號第三發(fā)火箭的總裝工作進入到最后階段，一臺用于后續(xù)任務的芯一級氫氧發(fā)動機在試驗數(shù)據(jù)分析過程中出現(xiàn)異常。研制人員通過“蛛絲馬跡”，順藤摸瓜找到問題“癥結”。
發(fā)生這一情況后，中國航天科技集團一院黨委書記李明華臨危受命，擔任長征五號火箭“第一總指揮”。在中國航天史上，只有當任務面臨巨大挑戰(zhàn)時，才會增設這一崗位。
李明華和同事們反復研究比較，最終選擇進行局部改進，同時組織全國優(yōu)勢資源聯(lián)合攻關，其中既有清華、北航、北理工等高校的研究資源，也有航空、船舶等領域的院士專家，大家齊心協(xié)力再攻關。
問題少一個，勝算多一分。在文昌航天發(fā)射場，任務失利后，“超越最高標準”成為發(fā)射場全線的質量新目標。“長征五號火箭在飛行過程中要完成的動作總共有2000多項，其中任何一個出現(xiàn)問題，都會對火箭飛行造成嚴重影響，甚至造成發(fā)射失敗。我們只有做到完美，才能坦然面對。”李明華說。
“顆顆螺釘連著航天事業(yè)，小小細節(jié)決定任務成敗。”中國航天科技集團五院技術顧問、“人民科學家”葉培建院士曾直言，航天是一項“10000-1=0”的事業(yè)，“萬人一桿槍”是航天事業(yè)的真實寫照。
全身黑科技
國內展開面積最大、翼展最長的太陽翼
很多人都把太陽翼比作衛(wèi)星的“翅膀”，不過它的作用可不是用來飛行，而是為衛(wèi)星提供能源。
實踐二十號衛(wèi)星身軀龐大，它的“翅膀”是我國迄今為止面積最大、翼展最長、展開方式最復雜的太陽翼，雙翼展開比波音737飛機的翼展還要寬10米。盡管這雙“翅膀”十分巨大，但是卻“身輕如燕”。
太陽翼面積的大大增加，就能帶來源源不斷的超強電流供給，讓實踐二十號衛(wèi)星始終擁有充沛體力，為更多的小伙伴提供廣播電視服務、移動通信服務等。
“小關節(jié)”力氣大和“大心臟”品質高
實踐二十號衛(wèi)星巨大的太陽翼雖然不能像翅膀一樣上下?lián)]舞，但是能夠低速轉動，保證始終朝向太陽，從而最大限度地獲取太陽能。而帶動太陽翼轉動的則是一個“小關節(jié)”——太陽翼驅動機構。
別看太陽翼驅動機構個頭嬌小，卻是一個耐冷耐熱耐沖擊的“大力士”，它能輕輕松松承受巨型太陽翼展開帶來的沖擊載荷，驅動百來斤的質量轉動也不在話下。
實踐二十號衛(wèi)星巨大的太陽翼能夠提供超強電流。如何讓這些電流既不過大也不過小，而且能聽話地流到衛(wèi)星每一個角落，維持衛(wèi)星的健康運轉呢？為此，研制人員為衛(wèi)星配備了一顆“大心臟”——國內功率最大的電源控制器。與第一代電源控制器相比，它在功率增大3倍以上、功率密度提升2.5倍的情況下，重量卻只增加了40%。
在天地間架起信息傳輸高速公路
隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的增加，用戶對于大容量通信衛(wèi)星的需求越來越迫切。實踐二十號衛(wèi)星搭載的由航天科技集團五院研制的甚高通量通信載荷，涵蓋了Q/V頻段載荷、寬帶柔性轉發(fā)器等。
“提高衛(wèi)星通信容量主要手段在于提高可用頻段帶寬。如果把靜止軌道比作太空中的一條高速公路，那么這條高速公路是所有太空高速公路上最為擁擠的。而使用Q/V頻段相當于把這條高速公路拓寬了4-5倍。”中國航天科技集團五院實踐二十號衛(wèi)星總設計師李峰說。
激光高速通信從夢想照進現(xiàn)實
激光通信是天基信息網(wǎng)上的骨干節(jié)點及導航衛(wèi)星組網(wǎng)運行的重要手段，近年來一直是航天領域研究的一個熱點問題。
實踐二十號衛(wèi)星搭載了五院研制的激光終端，將實現(xiàn)在軌的星地通信，通過雙通道信號傳輸，可以實現(xiàn)10G左右的通信容量，相比于傳統(tǒng)的微波通信，實現(xiàn)了指數(shù)級的增長。
相比于目前在軌應用的單一體制的激光終端，實踐二十號衛(wèi)星搭載了三種體制的激光終端，將進行長期的星地通信驗證，為后續(xù)不同體制的激光終端的研制積累大量的在軌數(shù)據(jù)，為這項“黑科技”在空間站等未來航天器上的應用奠定基礎。
“混合推進”讓衛(wèi)星飛行更穩(wěn)定、更精準
隨著科技進步和對環(huán)保的重視，很多人在買汽車時都喜歡選購油電混合動力汽車，兼具汽油發(fā)動機和電池發(fā)動機的雙重優(yōu)勢。實踐二十號衛(wèi)星采用的正是這樣一套混合推進系統(tǒng)，由化學推進和電推進提供混合動力，相當于衛(wèi)星里的 “油電混動汽車”。
化學推進力量大，效率低，適合快速變軌和調整衛(wèi)星姿態(tài)，盡快將衛(wèi)星送入既定工作軌道；電推進力量小，但推力精度高、效率高，適合在軌長期精確軌道調整。實踐二十號衛(wèi)星的化學推進系統(tǒng)使用了最新的板式貯箱、超聲波流量計、高精度壓力傳感器和熱容法等產品和技術，實現(xiàn)了對燃料的精確測量和管理，確保一滴推進劑都不浪費。
“降溫神器”可展開式熱輻射器
實踐二十號衛(wèi)星尺寸大、體積大、重量大、功耗大，產生的熱量多，如果不及時散熱，就可能“上火”，造成各種設備失效從而無法正常工作。怎么辦？研制人員為它準備了一個“降溫神器”——基于單相流體回路的可展開式熱輻射器。
專家介紹，這個“神器”在“胖五”發(fā)射時，緊緊收攏在衛(wèi)星內壁上，一旦衛(wèi)星準確入軌，它就會自動解鎖并向外展開。“形象地說，就像小狗熱了吐出個舌頭一樣，這扇特殊的窗戶就相當于衛(wèi)星的舌頭。”
此次隨實踐二十號衛(wèi)星搭載飛行成功，證明了這個“神器”能夠有效解決航天器功耗增大和散熱面積不足的矛盾，為我國未來萬瓦級衛(wèi)星平臺的研制提供了有力的支撐。
文/新華社
