5月27日，長征五號總設(shè)計(jì)師李東在京西賓館捧起了全國創(chuàng)新爭先團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng)。他不是一個(gè)人在戰(zhàn)斗，而代表著中國航天科技集團(tuán)公司一院的長征五號運(yùn)載火箭研制團(tuán)隊(duì)。
正是這支平均年齡不到33歲的“小鮮肉”團(tuán)隊(duì)，通過十年的默默奉獻(xiàn)和艱苦攻關(guān)，將長征五號火箭送入太空，鑄就了我國運(yùn)載火箭升級換代的里程碑。
首飛“驚魂”彰顯自信
2016年11月3日傍晚，長征五號運(yùn)載火箭佇立在中國文昌航天發(fā)射場101工位。按計(jì)劃，它將在當(dāng)晚18時(shí)左右實(shí)施首飛。
誰也想不到，這個(gè)夜晚會(huì)如此驚魂，讓親歷者永生難忘。
發(fā)射準(zhǔn)備階段，第一個(gè)插曲來自火箭助推器氧排氣管道。經(jīng)過現(xiàn)場研究排查，發(fā)射窗口被推遲到19點(diǎn)01分。
然而，新的問題接踵而至：芯一級氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)在預(yù)冷過程中，氫泵軸承處的溫度沒有達(dá)到起飛標(biāo)準(zhǔn)。
“芯級里液氫容積非常大，必須保證發(fā)動(dòng)機(jī)一些部件的溫度冷卻到足夠低，啟動(dòng)過程中才能確保平穩(wěn)。”長征五號副總設(shè)計(jì)師婁路亮后來解釋說。
現(xiàn)場專家和研制團(tuán)隊(duì)鎖進(jìn)會(huì)議室，緊急展開商議。李東卻很從容。他表示，發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷問題事先反復(fù)討論過多次，在合練中也單獨(dú)做過試驗(yàn)，因此有預(yù)案準(zhǔn)備。
20多分鐘后，團(tuán)隊(duì)拿出了預(yù)案范疇內(nèi)的解決方案。已經(jīng)撤退到安置點(diǎn)的陳通斌、謝建明等4位芯一級氦配氣臺操作手受命返回塔架，迅速對供氣設(shè)備進(jìn)行操作。19點(diǎn)30分左右，發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷問題圓滿解決，發(fā)射時(shí)間則被推遲到20點(diǎn)40分。
時(shí)間在眾人等待中流逝。20點(diǎn)37分，01號指揮員下達(dá)口令：“3分鐘準(zhǔn)備！”但命令很快被相關(guān)操作人員暫停，點(diǎn)火再次延后。接下來，指令幾度被暫停、重置。
當(dāng)“1分鐘準(zhǔn)備”指令再次被叫停，“長五”總體主任設(shè)計(jì)師何巍表情嚴(yán)峻，連問：“怎么了？怎么了？”操作人員面面相覷，很多人站了起來。負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的“長五”副總設(shè)計(jì)師李學(xué)鋒也忍不住起身，搶到前排查看數(shù)據(jù)。
接下來，出現(xiàn)了中國航天史上罕見的一幕。進(jìn)入倒計(jì)時(shí)10秒后，讀秒又被中斷。
然而，李東和“長五”總指揮王玨仍坐在原地，靜觀事態(tài)發(fā)展。“我們的一線人員都是專業(yè)人士，他們很清楚各自負(fù)責(zé)的工作。對長征五號和我們的團(tuán)隊(duì)，我有信心。”李東說。
婁路亮事后解釋道，屢次暫停倒計(jì)時(shí)是因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸顯示出現(xiàn)了故障，并非火箭本身的原因。操作人員沒有及時(shí)得到相關(guān)數(shù)據(jù)，按照規(guī)定可以暫停流程。
20點(diǎn)43分，長征五號在等待了163分鐘后終于緩緩升空、出塔、穿入云霄，約30分鐘后與載荷組合體成功分離，首飛成功。
“這是我們遇到的挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)最大的一次發(fā)射。”王玨感嘆。
回顧驚心動(dòng)魄的2個(gè)多小時(shí)，李東表示，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，年輕團(tuán)隊(duì)判斷準(zhǔn)確、處置果斷，尤其是重置倒計(jì)時(shí)，需要相當(dāng)大的勇氣。“這是研制團(tuán)隊(duì)技術(shù)過硬、有自信心的表現(xiàn)，是年輕一代航天人成熟的表現(xiàn)。”他說。
十年歷練走向成熟
“長五”團(tuán)隊(duì)能夠如此成熟自信，源于長達(dá)十年的艱辛鑄箭之路。
近20層樓高的長征五號，起飛推力超過1000噸，足夠讓10架波音747齊飛；25噸級的運(yùn)載能力幾乎可將3個(gè)天宮二號同時(shí)送入太空。但這型具有劃時(shí)代意義的火箭，在研制過程中也面臨了我國運(yùn)載火箭發(fā)展史上多項(xiàng)空前的技術(shù)難題。
從立項(xiàng)到首飛十年間，王玨、李東帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)造性地提出全新方案、采用新技術(shù)、全面系統(tǒng)綜合和優(yōu)化，先后突破了以12項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)為代表的247項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，使全箭新技術(shù)比例幾乎達(dá)到100%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過“30%以內(nèi)”的國際慣例。
長征五號的箭體直徑達(dá)到國內(nèi)空前的5米，這給設(shè)計(jì)、仿真、制造及地面各種試驗(yàn)，都帶來了革命性的改變。研制團(tuán)隊(duì)突破了大型低溫貯箱和多集中力殼段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了我國火箭直徑從3.35米向5米的跨越，為我國未來大規(guī)模開發(fā)利用空間資源奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
雖然個(gè)頭大，但長征五號很智能。研制團(tuán)隊(duì)突破了發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合搖擺、大型運(yùn)載火箭實(shí)時(shí)卸載+主動(dòng)導(dǎo)引+預(yù)測關(guān)機(jī)的復(fù)合控制、助推器多點(diǎn)支撐起飛主動(dòng)抗漂移控制等5項(xiàng)世界首創(chuàng)的控制技術(shù)，讓火箭不僅能在規(guī)定位置做規(guī)定動(dòng)作，還能根據(jù)情況隨機(jī)應(yīng)變、閃轉(zhuǎn)騰挪。
團(tuán)隊(duì)還首次引入了數(shù)字化設(shè)計(jì)手段，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化模裝替代實(shí)物模裝，完成了型號數(shù)字化設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn)，大大縮短了研制周期、節(jié)約了研制經(jīng)費(fèi)。
困難和挫折早已成為研制團(tuán)隊(duì)的家常便飯。2005年，已經(jīng)歷過9次成功試車的50噸氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，在點(diǎn)火后突然出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象，燃燒室壁板鼓出一個(gè)大包。經(jīng)過反復(fù)研究，團(tuán)隊(duì)鎖定了燃燒室耦合振動(dòng)問題。兩年后，他們通過加擋板，分區(qū)燃燒，錯(cuò)開了頻率，將問題解決。
長征五號使用零下252.5度的低溫推進(jìn)劑，讓它性能上獲得大幅提升，但難度也隨之增加。2012年6月，5米直徑芯級貯箱在低溫靜力試驗(yàn)中突然破裂，如果處于實(shí)際飛行中，這將導(dǎo)致箱體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，后果嚴(yán)重。團(tuán)隊(duì)最終決定，將貯箱設(shè)計(jì)推倒重來。這個(gè)消息讓一些隊(duì)員流下了眼淚。“21米長的貯箱，壁厚不到3毫米，就像放大版的可樂易拉罐，一毫米的誤差就會(huì)讓傳力方式發(fā)生變化。”王玨回憶說，“在設(shè)計(jì)時(shí)，大家一克一克地減重，又考慮結(jié)構(gòu)要牢固，做出來不容易，所以這次失敗的打擊很大。”接下來的三年，團(tuán)隊(duì)從頭開始，重新設(shè)計(jì)研制了芯級貯箱。
研制路上，一場場激烈的爭論更是屢見不鮮。這讓大家紅過臉，也擦出了靈感的火花，新三垂測發(fā)模式、臍帶塔發(fā)射平臺等方案都是由此誕生。
數(shù)據(jù)顯示，有上萬名航天人參與了長征五號的研制，研制生產(chǎn)各類產(chǎn)品19000臺套，累計(jì)開展近7000次、1000余項(xiàng)地面試驗(yàn)。長征五號火箭將為我國后續(xù)探月、載人航天、火星探測等重大工程提供有力保障，而其研制過程中培養(yǎng)的一大批技術(shù)人才，也將成為我國未來航天發(fā)展的依靠。