2018年10月25日,上海航天抓总研制的长征四号乙火箭在太原卫星发射中心成功将海洋二号B星送入太空,这是长征四号系列运载火箭的第58发,也是上海航天抓总的长征系列火箭的第100发。
从第1发至第100发,历时30年,上海航天805所抓总的长征系列火箭大致经过了三代发展。第一代是1988年9月7日成功首飞的长征四号甲运载火箭,其只发射了2次,但奠定了上海航天长征系列运载火箭的发展基础;第二代是现役长征二号丁、长征四号乙、长征四号丙运载火箭,截至目前总共发射了96次,是我国的“优质运载火箭”“金牌火箭”;第三代是新一代运载火箭长征六号,截至目前发射了2次,其开启了我国新一代运载火箭的首飞。30年栉风沐雨,30年砥砺奋进,上海航天抓总的长征系列运载火箭持续优化升级,是中国航天事业改革发展的参与者、见证者、推动者。
说到长征四号甲运载火箭,就不得不提上海航天人研制的风暴一号运载火箭,上海航天运载火箭队伍便是在研制风暴一号的基础上不断发展壮大了,敢打硬仗、能打胜仗的文化也一脉相承。
1969年,中央下达“701工程”任务,启动了风暴一号火箭研制项目,上海运载队伍因为缺乏骨干、资料、厂房、设备、经验,被称为“游击队”。已故上海航天805所的运载火箭老专家陈存云曾经说过说“开始我们对技术一窍不通,每天泡在图书馆里,心里憋着一口气,一定要为国家研制出运载火箭。”计算条件差,大家使用手摇的机械式计算机运用迭代法进行总体初始数据计算;研制推力为70吨的发动机需要建造大型钎焊炉,原来厂房高度不够,硬是用许多千斤顶把把厂房增高1.7米,解决这一难题……
从无到有,从不会到会,从局部到总体,1970年12月,风暴一号试车研制完毕,运输车运往酒泉试车途径北京时,惊动了北京的领导和同行。原长征二号丁、长征四号运载火箭总指挥施金苗在《天梦、天路》一书中写道:“原本不相信上海能搞火箭的人们非常意外,没想到被暗地称为‘游击队’的我们真要上阵地战斗了!”风暴一号火箭共实施了11次发射,1975年首创国内1吨多的卫星发射记录,1981年成功发射一箭三星,填补了国内技术空白,也为后续上海航天长征系列运载火箭的研制打下了坚实的基础。
长征四号系列火箭的发展与20世纪70年代我国通信卫星和气象卫星的发展紧紧联系在一起。1975年3月31日,主席批准卫星通信工程正式列入国家计划,命名为“三三一”工程,该工程最初明确由长征三号运载火箭发射东方红二号卫星。为保证该工程按时完成,当时的七机部决定由上海研制一型常温推进剂运载火箭,作为备份箭。最初该火箭被命名为新长征三号,1982年后更名为长征四号运载火箭。几乎与此同步,原国防科工委于1977年11月,召开了风云一号气象卫星工程大总体方案讨论会(7711会议),明确该项卫星工程中运载火箭的研制由上海地区承担。上海航天人又对长征四号火箭做了适应性改型,改型火箭命名为长征四号甲运载火箭。
长征四号甲火箭从开始研制到首次发射,前后经历了十年光景。这个漫长的过程,时常让曾作为总设计师的孙敬良院士感叹不已:十年磨一箭,甘苦寸心知。
1984年夏天,在长征四号火箭的发展史上具有里程碑式的意义。火箭进入初样研制的关键时刻——对动力装置系统进行热试车考核。孙敬良以及助手们都知道,这次试车存在着很大的风险。到了正式加注的那天,孙敬良站在试车台上现场指挥。大家都劝他离开,他却说:“只要大家看得见我站在这里,每一个岗位人员的心里都会感到踏实。如果我这个总设计师对大家没有信心,自己先跑了,大家心里怎么想?还能安心工作吗?那样我们还试什么车?”他态度坚决地拒绝了大家的好意,牢牢地钉在试车台上。发动机点火试验前加推进剂时,一位操作员由于情绪过于紧张,一下子碰落了未拧紧的加注接头。刹那间,剧毒的氧化剂喷着浓烈的雾气,张牙舞爪地向在场的人们扑去。紧要关头,孙敬良和周围的同事们迅速捡起并拧紧加注接头,及时避免了一场重大事故。
1988年9月7 日,长征四号甲火箭首战告捷,把第一颗风云气象卫星送上太空,使我国成为世界上第三个能够独立发射太阳同步轨道卫星的国家。当问及当时发射场工作时,现年81岁的遥测系统老专家洪关宝告诉笔者:“那时候去基地做试验一去四个月,常常通宵加班做了很多基础性工作。”当被问及试验补贴情况时,洪老笑着说:“在长征四号乙任务之前进场都是倒贴的,一天6毛钱补贴,超过三十天只有3毛,我们都自备酱菜、挂面……”
作为大型运载火箭,“长征四号甲”首发就获得成功,开创了中国航天史上的先例,为中国航天技术的发展作出了巨大贡献,从而这支研制队伍获得了国家科技的最高奖励———1991年度的国家科技进步特等奖。
在长征四号甲运载火箭的基础上,上海航天人不断改型、持续优化,发展出长征二号丁、长征四号乙、长征四号丙运载火箭,具有性能优良、可靠性高、适应性强、价格合理等特点,均被集团公司授予“金牌火箭”。
1989年2月,原航天工业部同意用长征四号甲火箭经过适应性改进后用于发射资源一号卫星;1993年9月,原航天工业总公司下达火箭研制投产计划,并正式命名为长征四号乙火箭。1999 年5月初,太原卫星发射中心,首发长征四号乙火箭完成了综合测试,已经转场矗立在了高高的发射塔架上。10 日上午,这枚火箭不负众望,昂首飞向茫茫太空,成功地把风云一号C 星和实践五号卫星送入预定轨道。一箭双星,惊座世界。时任该火箭副总指挥翁伟樑至今仍清楚地记得一个细节。当发射试验队凯旋路过蚌埠兵站时,为他们开专列的一位司机兴奋地递给他一支香烟,并激动地说:“这发火箭打得太及时、太好了,你们航天人替中国人出了口气,真让人感到扬眉吐气!”
2004年7 月10 日,随着秦岭山沟中轰鸣的发动机声第二次响起,所有在场的六院和八院参试队员都情不自禁地鼓起了掌,历经5 年多时间,这支研制队伍终于完成了我国第一台常温推进剂二次启动发动机的研制工作。2006年4 月27 日,长征四号丙火箭首次发射遥感卫星一号,开启了追赶太阳的征程,当远望号测量船传来卫星准确入轨的消息时,大家都无比激动,因为这是该火箭创造的又一个新纪录。长征四号乙火箭又一次改写世界火箭的历史,成为第一种首次进行两次启动便获得成功的火箭。2007年4月,航天科技集团批复,将采用发动机两次启动技术状态的长征四号乙火箭命名为长征四号丙运载火箭。2018年5月,在西昌卫星发射基地成功将“鹊桥”中继星送入预定轨道的,正是长征四号丙运载火箭!长征四号系列火箭具备在太原、酒泉、西昌三大基地执行发射任务的新技能。
长征二号丁同样是一枚有故事的火箭。1990年,国家为研制发射可靠性高、经济性好的常规推进剂运载火箭,由原国防科工委发文明确了长征二号丁运载火箭的研制任务。两年后的1992年8月9日,长征二号丁火箭首次发射返回式卫星即获成功,成为了中国长征系列火箭家族中的一员,并因三次“龙抬头”而被熟知。1992年、1994年、1996年,中国运载发射形势异常严峻,长征二号丁取得连续成功的优异成绩扭转了中国航天发射的被动局面,因此被原中国航天工业总公司授予“优质运载火箭”称号。近几年,悟空、墨子、慧眼等耳熟能详的卫星都是乘着长二丁的座驾进入太空的,其在国际市场上也有0.003度的国际口碑。2011年,土耳其研制的GK-2卫星发射服务在俄罗斯的第聂伯火箭、日本的H2火箭和中国的长征二号丁火箭之间进行竞标,长征二号丁运载火箭凭借过往的辉煌记录,顺利拿下了发射服务合同。然而在进一步交流后发现,GK-2卫星的频率在40Hz(赫兹)附近,竟与长征二号丁火箭的固有频率接近!现任长二丁总设计师洪刚说:“星箭频率完全吻合会引发共振,导致星箭之间力学环境不兼容。一般通过改变卫星频率来解决。”但土耳其方不愿意改变卫星频率,决定将第一轮的竞标结果废除,重新竞标。在近200封邮件、十几次视频会议、4次土耳其之行的协商和3次低冲击改进摸底试验之后,长征二号丁火箭团队重新赢得了土耳其方面的信任,在第二轮竞标中再次获得GK-2卫星的发射服务合同,并于2012年12月19日将GK-2卫星准确送入预定轨道,创造了中国运载火箭入轨精度新纪录:实际入轨倾角的偏差值只有0.003 度,比一般设计要求提高了30多倍,也比合同的要求高出了一个数量级。在庆功宴上,土耳其驻华大使激动地进行了长达30分钟的演说。大使还特别邀请印度、德国的观摩团到现场观摩发射过程,为我国今后的国际商业发射树立了良好的国际口碑。如今国际发射市场上,卫星制造商、保险界和经纪人等业界人士,对“LM-2D”(长征二号丁)运载火箭也从陌生到啧啧称赞。
上海航天运载火箭人并没有躺在昨日的光荣册上,他们跟踪世界前沿技术,研究我国航天战略发展形势,毅然开展了新一代运载火箭的研制。2008年7月,航天科技集团明确,由上海航天组织开展新型液体快速发射运载火箭的研制工作,长征六号由此拉开了序幕。
新一代长征六号液体运载火箭主要用于小型航天器的快速发射,具有可靠性高、任务适应性强、发射周期短、成本低、无毒无污染等特点,同时具备可扩展能力用于中型航天器发射。对标世界一流,长征六号运载火箭整理出以12项重大关键技术为代表的90项关键技术攻关方向。一般来说,一型火箭只要有15%的技术创新就算重大状态变化,而长征六号浑身上下都是新的,很多技术在世界上都没有成功应用的案例。
要研制一枚全新的火箭,困难是不言而喻的。针对新一代快速发射液体运载火箭氧箱自生增压技术、高温高压燃气滚控技术、夹层共底贮箱等一系列国际首创的关键技术,长征六号设计师们制订了详实的工作计划,一项一项地开展风险识别和技术攻关,一次一次地进行试验验证,不断推动项目的进展。为了减轻火箭的整体重量,他们在火箭的二子级使用大温差夹层共底贮箱,这种技术就是通过一个隔热层,将零下180摄氏度的液氧和20摄氏度的煤油,两种相差近200摄氏度的液体装在两个共底的贮箱里,这在国际上从未用过。一年多的时间内,长六研制队伍前前后后做了20多个箱子,进行了上千次的试验,但共底夹层始终无法满足设计指标。直到15个月,22个贮箱,16次低温打压试验,2013年11月,火箭终于在合练之前攻克了夹层共底难题,并掌握了一系列先进制造技术。
2012年11。