運載火箭：自主創新領先國際

文｜本刊記者 周 琳

運載火箭：自主創新領先國際

文｜本刊記者 周 琳

四川大涼山深處，西昌衛星發射中心，長征三號甲運載火箭(CZ-3A)整裝待發。倒計時口令響起：“3、2、1、點火……”

每到這時，火箭的總設計師姜杰總會看看時間，零窗口發射，分秒不差。

萬里之外“命中靶心”

姜杰——中國科學院院士、中國運載火箭技術研究院長征三號甲系列火箭的總設計師，溫和而嫻靜，舉手投足間有一種難以言傳的親和力。她常說：“30年前，航天是我的理想；30年后的今天，航天是我的熱愛。”

1983年姜杰從國防科技大學畢業后，來到中國運載火箭技術研究院，投入到祖國航天事業當中。一路走來，從普通設計員、科研帶頭人到型號總設計師，姜杰坦言，自己在長三甲系列火箭上傾注了大量的心血。

運載火箭是發射航天器的工具，組織實施載人航天工程空間實驗室，都離不開運載火箭的輸送。

長征三號甲系列火箭是由長征三號甲、長征三號乙、長征三號丙三型火箭共同構成的。該系列火箭目前包攬了中國所有高軌道航天器發射任務，主要用于執行北斗導航工程、通信衛星、國際商業衛星等發射任務。長征三號甲系列火箭發射次數已占中國運載火箭所有發射次數的近三分之一。 火箭的能力有多大，中國進入太空的能力就有多強。 姜杰說：“火箭就像接力賽中的第一棒，必須跑好，才能讓衛星發揮作用。”

長征三號甲系列運載火箭總設計師 姜杰

還記得“嫦娥三號”月球探測器的奔月之旅好比坐“電梯”——一步到位，火箭需要將它直接送入近地點高度200公里、遠地點高度38萬公里的地月轉移軌道，這對入軌精度提出了很高的要求。

因此，就需要在教學過程中，采用相應的策略，通過乒乓球教學提升學生的核心素養，實現學生德、智、體、美、勞的全面發展，成為具備良好身體素質和心理素質的優良學生。

姜杰說：“如果把火箭發射比做‘打靶’，以往的發射任務，允許我們打三環，但這次必須打十環。”

一次次挑戰，就是一次次創新和超越。姜杰帶領科研人員首次采用了“雙激光慣組加衛星導航修正”的復合制導技術。“就像給火箭安了兩只‘眼睛’。一只眼睛讓火箭按照設計好的軌道飛行，另一只眼睛精確計算最佳途徑，隨時修正。”姜杰說。

2013年12月2日，長三乙火箭托舉“嫦娥三號”奔向了遙遠的月球。

參加工作至今，姜杰參加了長三甲系列近30枚火箭的研制工作。

首次實現了中國采用兩枚助推器的結構不對稱火箭的穩定控制、攻克了長三甲火箭控制統冗余關鍵技術系統,在繞月探測工程中，圓滿完成了火箭飛行控制任務，精確地把首顆月球探測衛星送入預定軌道……隨著一次次重大的技術突破，昔日文靜的姜杰已成長為獨當一面的航天專家。

143天“九戰九捷”

低成本、強適應性和高可靠性使長征三號甲系列火箭獲得“金牌火箭”的美譽。近年來，該系列火箭步入了高密度發射的“新常態”，創造了143天內9戰9捷的高密度發射紀錄。

2016年，長征三號甲系列運載火箭執行了7次發射任務，是本年度發射次數最多的型號；2017年，長三甲系列火箭預計還會發射10次左右，任務最密集時，平均15天就有一次發射任務。

火箭發射具有高風險的特點，又都依靠中國自主創新的新技術。對于如此高密度的發射計劃，任何質量問題都會給發射成功帶來風險，必須把火箭研制和生產質量放在首位。中國航天人已實施組批生產流程和質量控制體系，在可靠性設計和管理的先進技術上下功夫，在發射點火前力求做到“零缺陷”，將風險降到最低。

常戰常勝，“穩”是關鍵。作為成熟火箭，長三甲系列火箭的技術狀態相對穩定，這對可靠性增長、提高用戶信心大有裨益。“穩”還意味著火箭對技術狀態更改有較強的適應性。近年來，無論是星箭接口的更新還是增加上面級等較大的改動，長三甲系列火箭總能以最快的速度適應。而在國內外商業發射市場，能根據用戶需求迅速調整狀態的火箭往往是最搶手的。”

2016年11月3日，中國最大推力新一代運載火箭長征五號在中國文昌航天發射場成功發射

姜杰說：“長征三號甲系列運載火箭進入高密度發射期主要源于中國通信、導航、遙感、氣象等衛星系統飛速發展的需要，同時也有多次國際商業發射。”

以北斗衛星導航系統為例，全球系統組網的30余顆衛星將在2020年前完成發射。這不僅在中國航天史上，在國際上也將成為最大規模的星座之一；在星座構型上，北斗系統具有獨特的三種優化軌道，可以更有效地發揮導航系統功能。

姜杰解釋說，與主要覆蓋亞太地區的北斗區域衛星導航系統不同，全球系統組網的發射密度要求更高，有利于保證星座整體工作壽命；同時，火箭還要將衛星直接送入工作軌道，與以往發射轉移軌道相比，每顆衛星可以節省數天的變軌時間，還可以省去衛星的變軌發動機。

據悉，作為中國發射高軌道衛星的主力火箭，長征三號甲系列運載火箭經歷幾次高密度發射期，其中2010年至2012年共完成了26次發射，成功率達到國際先進水平。近年來，北斗區域衛星導航系統組網發射完成，實現了14星、多軌道的星座發射。嫦娥二號、嫦娥三號等也已被成功送入太空，實現了探月工程火箭直接地月轉移軌道發射和再入返回飛行試驗器發射，為中國未來的大規模星座組網和深空探測提供了較好的基礎。

從航天大國到航天強國

姜杰說：“縱觀長征三號甲系列火箭的研制發展歷程，大致經歷了能力形成、提升和拓展三個階段。”

在能力形成階段，長征三號甲系列火箭可以將高軌衛星送到地球同步轉移軌道，由衛星經過多次變軌進入地球同步軌道。這個時期可被視為長征三號甲系列火箭的“1.0時代”。

隨著火箭能力提升，長征三號甲系列火箭進入“2.0時代”——不僅可以發射同步軌道衛星，還可以將衛星發射進入不同的中高軌，在探月工程中掌握了直接地月轉移軌道發射技術，在北斗衛星導航系統建設中能夠發射中圓軌道衛星和傾斜地球同步軌道衛星。

如今，長征三號甲系列火箭進入能力拓展階段——長征三號丙/遠征一號運載火箭由原來的三級火箭升級為四級火箭，我國首次實現上面級直接入軌技術發射中高軌衛星，極大地增強了火箭對發射任務的適應性，提升了航天器快速進入空間的能力。而這也標志著長征三號甲“家族”正式迎來了其發展的“3.0時代”。

2016年是航天事業創建60周年。這一年，中國長征系列運載火箭實施22次發射，將近40個航天器成功送入太空，全年發射次數首次突破20次，創造了中國航天歷史上年發射量最高紀錄。

同樣也是在這一年，中國首個濱海發射基地文昌航天發射場首次執行航天發射任務；長征五號運載火箭成功首飛，堪稱中國運載火箭升級換代的里程碑工程事件，其可與美俄等航天強國運載能力最強的火箭相媲美。中國正從航天大國邁向航天強國。

“十三五”期間，長征火箭高密度發射將進入常態，預計共有100余次發射任務。到2020年，長三甲系列火箭每年要完成8至10次發射。

“火箭發射是一個大的系統工程，需要各方面的良好配合，要將目光放在整個系統上，這對我解決問題的能力是一個很大的考驗。”姜杰說：“應戰新一輪高密度發射，我們充滿信心！”