“長征五號”浴火重生記

被譽為中國航天之父的錢學森曾經說過：科學試驗如果次次都能成功，那又何必試驗呢？經過挫折和失敗，會使我們變得更聰明。

“長征五號”的“鳳凰涅槃”之旅，就是眼下一個最好的例證。

2017年7月，“長征五號”第二次發射遭遇失利，這則消息像陰霾一樣籠罩在國人心頭，并一度引發質疑。如今，這枚中國最大火箭歷時900多天“浴火重生”，再次出征。2019年12月27日，伴隨著一陣震天轟鳴，“長征五號”第三次飛行之旅宣布成功！

驚心動魄2小時43分鐘

早在1986年，我國就已經開展了新一代運載火箭的論證，從上世紀90年代中期開始，針對新一代火箭發動機的研究提上日程。2016年，經過30年論證研制的新一代大火箭——“長征五號”首飛成功，萬眾矚目。

然而，首飛成功的背后，也有“差一點失敗”的插曲。

胡旭東是“長征五號”首飛任務01指揮員。他至今記得，那是2016年11月3日，發射時間從原定的18時整，推遲到20時43分。其間經歷令人窒息的6次時間重置，甚至一度面臨發射任務被迫取消的考驗。

觀看發射的人們因此記住 ? ? ?了那“有驚無險”的特殊時刻，也對這枚拉開中國大運載時代序幕的火箭多了幾分直觀的認識。

時間回撥到當天17時30分，測發大廳氣氛突然緊張起來，數百名科技人員的目光一齊投向大屏——由于火箭一級循環預冷泵無法正常啟動，火箭“發燒”了。此刻大屏上顯示的溫度是238K，遠高于110K的起飛標準……

據胡旭東回憶，這時任務指揮部研究決定，如果到了19時30分，發動機預冷效果還達不到發射條件，將啟動推進劑泄回程序，取消此次發射任務。

19時28分，距離“底線”時間僅剩兩分鐘，發動機溫度降至預定值，火箭成功“退燒”。

“設定點火時間為20時40分。”胡旭東大大地呼出了一口氣。然而，即便是臨發射前的最后關頭，緊急情況卻一再發生。

20時40分，距離最后發射僅余1分鐘，胡旭東剛下達“1分鐘準備”口令，突然聽到控制系統指揮員韋康發出“中國航天史上最牛的口令”：“01，中止發射！”

“怎么回事？”這一刻，胡旭東不由自主地站起來，脫口而出問了一句。

發射前10秒，胡旭東開始倒計時計數，突然又接到韋康“請稍等”的請求。

“中止發射！”胡旭東叫停了發射程序，再一次組織排查故障原因。問題最終得以解決。

“點火”口令終于下達，火箭騰空而起。

人們歡呼的背后，包括胡旭東在內的航天人開始整理分析發射數據，他們要面對的是63萬條原始數據——這些關乎著中國大火箭下一次能否依舊“轉危為安”。

猜到了開頭 卻沒猜到結局

“長征五號”的前兩次發射任務，中國工程院院士、中國航天科技集團一院長征系列火箭總設計師龍樂豪都在現場。第二次發射，對很多在現場的人來說，“原本稱得上十分順利”。“起飛前不像“長征五號”遙一（即第一次飛行任務，下同）那樣驚心動魄。”龍樂豪說，遙二的發射現場，最初幾分鐘“要平靜得多”“要好得多”。

他當時還在想，“這或許是有了第一次的曲折經歷，暴露出一些問題，繼而做了大量改進工作，有經驗了，心態比較平穩”。

的確，“長征五號”從文昌航天發射場第二次起飛之后，前面幾分鐘的飛行一切正常。但飛行300多秒后，問題出現了。

“突然之間，（“長征五號”）飛行曲線就不大對頭了……”在文昌航天發射場測發大廳，龍樂豪從大屏幕上看到，曲線不是按照他們預定的方向往上跑，而是在往下“掉”。

他心頭一緊：飛行曲線往下掉，就意味著火箭在漸漸失去推力，推力不夠，火箭就沒有加速度，就不能克服重力場的作用。

“那時，我預感到‘完了，這一次發射要失敗了……”龍樂豪說。

測發大廳一片寂靜。

一位在現場的測控隊員告訴記者，他們的心，就像大屏幕上的飛行曲線一樣，“一直往下掉”，很多人都默默流下了眼淚。

當晚，新華社發布了任務失利的快訊。

又是發動機 到底難在哪

2018年4月16日，國家航天局對外發布“長征五號”遙二火箭故障調查情況，其中提到，“長征五號”遙二火箭飛行至346秒時突發故障。故障原因為：芯一級液氫液氧發動機一分機渦輪排氣裝置在復雜力熱環境下，局部結構發生異常，發動機推力瞬時大幅下降，致使發射任務失利。

發動機，又是發動機，是的，這個曾一度刺痛國人的航空領域關鍵技術的字眼，這一次在航天領域成了“絆腳石”。

大火箭，自然離不開大推力，而大推力，就離不開發動機。在“長征五號”之前，我國現役火箭發動機單臺推力最大只有70噸左右，想要發射超大型航天器，就顯得“力不從心”了。

新型的大推力發動機應運而生。根據中國航天科技集團六院黨委書記周利民的說法，經過15年不懈攻關，8臺全新研制的120噸液氧煤油發動機，被裝配在“長征五號”的4個助推器上，4臺全新研制的氫氧發動機，則在一級和二級火箭上各裝配了兩臺。

周利民有一個形象的說法，研制發動機的難度就像攀登珠穆朗瑪峰，“一些外國專家說，即使我們設計出來，我們也不可能把它制造出來。” 這其中，遙二任務出現故障的氫氧發動機，更是“難上加難”。

周利民至今記得，面對全新的發動機，研制團隊開始了夜以繼日的科技攻關，幾十種新材料、100多種新工藝一一被攻克。然而，發動機的起動成為最大的“攔路虎”。

周利民說，起動階段整個發動機處在不穩定的動態過程里，因為轉速從靜止狀態轉到幾萬轉，溫度要從低溫狀態進入到高溫狀態，我們的控制時序都是以毫秒級來控制動作的，任何一個動作配合不好，沒達到預想的結果都可能導致失敗。

最初讓研制團隊備受打擊的是，“長征五號”首飛所用的發動機樣機研制出來后，其試車結果連續4次均遭失敗：兩次起動爆炸，兩次燃氣系統燒毀。這些對整個研制隊伍、設計隊伍的信心打擊非常大，“很多人做夢都夢見爆炸的場景，吃不下飯，睡不好覺”。

揪出“魔鬼” 消滅“敵人”

而這些，還只是中國航天人在發動機研制階段所遭遇的“痛不欲生”。“長征五號”遙二任務失利后，這些人面對的壓力變得更大，他們甚至將出現故障的發動機問題稱之為“魔鬼”。

中國航天科技集團六院一位試驗隊員告訴記者，為了揪出“魔鬼”，消滅“敵人”，研制團隊這兩年多承受的煎熬、困苦、曲折、質疑，前所未有。所經歷的磨礪、拼搏、奮斗、攻關，也是研制歷史中罕見的。特別是那些隱藏很深的“魔鬼”，戰斗之緊張之復雜，更是前所未有。

“‘魔鬼時不時突然冒出來，蒙蔽研制團隊的視線，甚至把他們逼進了伸手不見五指的無邊深淵。但研制團隊并沒有被黑暗所嚇倒，沒有被擊垮。”周利民說。

“長征五號”遙二火箭失利后，經過100余天的故障排查與定位，以及180余天的試驗驗證，失利的原因終于確認。此后，根據故障調查的結論，研制團隊對芯一級氫氧發動機進行了設計改進，從結構、材料和工藝等方面都采取了相應的改進措施，提高了對飛行環境的適應性。

故障原因找到了，查明了，也改進了。一切看起來都是那么的順利。

然而，新問題又來了。

歸零過程 一波三折

2018年11月30日，改進后的芯一級氫氧發動機，在長程試車過程中出現問題。

這一次航天人反應更快，根據故障原因，研制團隊對發動機的局部薄弱環節進行了改進，提高了結構的動強度裕度。

2019年3月29日，發動機試車故障的歸零工作及改進驗證全部完成——兩次長程試車驗證順利通過，第二次的問題就這樣解決了。

但很快，他們就迎來了第三次“遭遇戰”。

2019年4月4日，在“長征五號”遙三火箭的總裝工作進入到最后階段時，一臺用于后續任務的芯一級氫氧發動機，在試驗數據分析過程中，出現了“異常振動頻率”。

真可謂一波三折，再次驗證了那句話：科學探索的道路從來不是坦途。

“不帶一絲疑慮上天！”總設計師李東說，研制人員順藤摸瓜，找到了問題的“癥結”所在——發動機局部結構，對復雜力熱環境非常敏感，容易引起共振，一旦激發，不易衰減。

2019年7月，研制人員完成了對發動機的結構改進，并完成了十幾次大型地面試驗。至此，困擾“長征五號”兩年多的發動機問題，終于排查完畢。

根據中國航天科技集團一院的統計，“長征五號”從2017年7月2日遙二失利，到2019年12月27日遙三發射成功，歷時908天，累計進行了40余次關鍵技術試驗。

908個日夜，無數次跌倒后又重新爬起。而最大的“硬骨頭”——氫氧發動機，也在兩年多時間里完成了鳳凰浴火、涅槃重生。

按照龍樂豪的說法，900多天，這樣的間隔時間——超出了任務失利后再進行后續飛行的周期，在長征火箭的歷史上是屬于比較長的，他印象里甚至還沒有間隔這么長時間的“歸零”。

如今，“長征五號”終于打贏這場“翻身之戰”，它也成為中國航天2019年最具標志性的事件。

（摘自《中國青年報》 邱晨輝/文）

【鏈接】

“長征五號”遙三運載火箭發射成功的意義

“長征五號”運載火箭是我國運載火箭升級換代的工程，作為我國首型大推力無毒無污染液體火箭，創新難點多，技術跨度大，復雜程度高。火箭采用全新5米芯級直徑箭體結構，捆綁4個3.35米直徑助推器，總長57米，起飛重量約870噸，近地軌道運載能力25噸級，地球同步轉移軌道14噸級，地月轉移軌道運載能力8噸級，整體性能和總體技術達到國際先進水平。

“長征五號”遙三運載火箭發射試驗的成功，意味著我國具備發射更重的航天器，或將航天器送向更遠的深空的能力，是實現未來探月工程三期、首次火星探測、載人航天等國家重大科技專項和重大工程的重要基礎和前提保障。