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我见证了中国的载人航天事业
1987年,我从北京航空航天大学毕业.我是学飞机制造出身的,临毕业时,我只知道自己要被分到航天部,但航天部在哪儿、去了要干什么,这些我都不清楚.等到了中国运载火箭技术研究院门口,我才知道自己是被派来造火箭的.造飞机和造火箭从专业上来讲跨度并不大,但在设计理念上存在一些差异.比如说,飞机要重复使用,所以要进行疲劳设计,以保证飞机多次飞行后依然是安全的.但火箭不一样,火箭是一次性使用的,它考虑的是发射以后承受的冲击强度,要做强度方面的试验.
我刚到中国运载火箭技术研究院时,恰好赶上国家提出“863”计划（国家高技术研究发展计划）,计划明确提出“中国在航天技术方面取得了巨大的成就,但在载人航天方面仍是空白”,要将建设空间站作为航天技术领域的两个主题项目之一.既然要送人类上太空,就必须有天地往返运输系统.那个时候,使用航天飞机的思想还很流行,美国1981年就实现了航天飞机的首次载人飞行.论证的时候,老一辈的科学家讨论了中国发展航天飞机的可能性,但考虑到投资强度和国内的技术基础,最终决定将国内现有的长征二号E运载火箭适当改进后发射载人飞船,由此开启中国的载人航天“三步走”战略.
“三步走”战略提出来后,我们院的任务就是在长征二号E运载火箭的基础上,研制长征二号F火箭.作为载人航天工程的重要组成部分,长征二号F火箭的研制既要在运载能力、入轨精度等性能指标上下功夫,更需要考虑可靠性和安全性.分配给我的任务是做火箭的逃逸系统.这个系统体现在长征二号F火箭上是一个类似于避雷针的构造,我们称之为“逃逸塔”.它位于飞船顶部,高8米,在火箭发射过程中万一发生危及航天员生命安全的意外情况,它要确保航天员能够瞬间逃生、安全返回.在发射顺利时,它还必须按计划点火工作,脱离箭体,让飞船得以继续飞行.
在当时,我们只清楚一些基本原理,实际操作很难.国际上有关这方面的技术又很封闭,获得不到什么帮助.我们也知道火箭一旦发生爆炸要立刻逃生,但哪些因素会导致火箭发生爆炸？万一发生爆炸,我们得反应多快才是安全的？打个比方,如果火箭一秒钟内爆炸的辐射范围是一公里,但你一秒钟只跑了500米,那等于是白跑.还有,爆炸会产生火、热、碎片,这三样的危害度有多大,在大气、真空、太空中又有哪些不同？这些,都是必须挨个解决的问题.我们先是分析了世界范围内的火箭事故,总结了他们出问题的点,发现逃逸系统的发动机设备最容易出问题,接着是控制系统,这些都成为我们的研究重点.当然,我们也做了很多模拟试验.我记得推进剂爆炸试验是在长沙的一个山坳子里进行的,我们做了一个几百公斤重的模拟装置,将它吊起来,用以模拟推进剂爆炸的威力.
所有的问题都是从摸不到头脑的阶段一个个捋清楚的.长征二号F系列火箭的研制,其实就是一个不断认识和补课的过程.2003年10月15日,我们发射了神舟五号飞船,首次将中国的航天员杨利伟安全地送入了轨道.那一次,杨利伟在天上待了23个小时就返回了地面.当时我们还没有从发射场返回北京,就听说了杨利伟在飞行过程中,经历了一个很不舒服的振动,他后来还在一本书里描述了这个振动：“当火箭飞行到三四十公里高度的时候,火箭和飞船发生了急剧的抖动,产生了共振,让我的五脏六腑都快碎了.我心里感觉我不行了,我要撑不住了,振动26秒之后,这个振动慢慢减轻,如同一次重生.”
我们觉得这可能是传说中的POGO振动（纵向耦合振动）.从发射场回来之后,我们工作人员一起看了当时的飞行数据,发现这个振动只有8赫兹.随即,我们成立了一个研究组,试图寻找振动的来源.这个工作用了5年的时间.长征二号F火箭是从长征二号E借鉴过来的,由于当时试验条件不具备,这个火箭并没有进行纵向的振动试验,在长征二号F研制的时候,类似的试验也没有进行.这就是我们缺的课、欠的账,既然缺了,就要补上.2008年,翟志刚完成任务回来后,我问他：“你这次飞行感觉怎么样？”他说：“好！平稳！舒服！”我们花了5年时间,就是为了把一个“不舒服”的“不”字去掉,变成“舒服”.
在现场看火箭发射跟在指挥室里看是完全不一样的.1999年11月19日,长征二号F火箭首次发射并成功将中国第一艘试验飞船神舟一号送入太空.那天,我在塔架上值班——逃逸塔有一套测温系统,在发射前需要不断地测定其温度,我要在发射前的最后一个小时才能撤到技术区.当时,我就在那里念叨,逃逸塔千万不要使用,因为使用就意味着火箭出故障,航天员要逃生.撤离后,火箭点火发射的那一刻,我远远地看着,觉得特别震撼,那一刻我感受到了心脏共振.
在指挥室里,你只能从屏幕上看,你关注的也只有参数.2016年9月15日天宫二号发射,这是我人生难忘的一次发射经历,也是我当上长征二号F火箭第四任总师后参与的第一次发射.我站在指挥室里,盯着屏幕.那几天,我紧张得上火,腮帮子都肿了.指挥员喊着“三、二、一”点火起飞,助推器分离,整流罩分离等,一直到这个时候,我都觉得大厅里一片寂静,好像没人在呼吸,等到指挥员报太阳能帆板展开,整个大厅里的掌声才响起.
这时,我一个人悄悄走了出去,到了指挥台二楼的储物间,我记得它对面是一个厕所.我拿出电话给我们的遥测设计师打电话.“刚才发射的时候,我看到有几个数不对.”我对她说.这几个数很重要,是后续载人飞行时用于地面故障诊断的参数.她当时没有即刻回答我,应该是去检查参数了.晚餐的时候,她告诉我：“那几个数是对的,你看错了.”你看,我得有多紧张,能把正确的数字看错.一个月后,我的长征二号F火箭再次将神舟十一号飞船成功发射,顺利将两名航天员送上太空.
到现在为止,长征二号F火箭已发射13次,发射成功率100%,共发射了6艘载人飞船、5艘无人飞船和2个空间实验室.从某种意义上来说,它已经是一个成熟的产品,技术上的问题很少,技术方案也比较成熟,现在要做的就是如何保证它的稳定性和安全性.我的责任和目标不只是成功地将天宫二号和神舟十一号发射上去,还要保证不出重大安全事故和责任事故,这才叫圆满成功.
这型火箭跟别的火箭有着根本的区别.其他火箭出现问题,可能损失的是火箭和有效载荷,那么,只要有钱,我们就可以重新造一个,一切重来一次.但长征二号F火箭如果失利的话,我们将失去我们的航天员,天宫实验室的建造以及后续的任务都会终止.
所以,每一次的任务对我们来说都是一个非常大的考验和挑战.任务的关键在于防止人为因素导致的疏忽.我会担心哪些事情没有做好,没有做全.执行神舟十一号和天宫二号任务的时候,我手里有一张任务表,完成一项检查,工作人员会在上面画上一个勾,没有完成的则要解释缘由.每隔一天,我还会招呼相应系统的工作人员开一次“双想会”,即想哪些因素可能会影响安全性和可靠性.我的上一任总师有一个特别的习惯,每次干活前,他都会问工作人员有没有跟家里人吵架,晚上有没有加夜班.如果有,他会说：“对不起,今天别干我们的活.”
中国的载人航天还要建立中国人的空间站,长征二号F运载火箭还会为中国的空间站工程做出它自己的贡献,我希望这个火箭会越飞越好,越来越可靠.现在我又承担起重型火箭的研制工作.这个火箭要承载的是日后的探月、探火任务.我希望这个新型的火箭能够打破长征二号F运载火箭的某些限制,长征二号F运载火箭要求稳定、可靠,新的重型火箭要敢于做一些冒险的尝试,只有这样,才能更为先进.这种感觉挺奇怪的：上午开长征二号F运载火箭的会议我说要稳妥,下午参加重型火箭的会议,又提出要有突破.这就像两个小人儿在你体内,一个跟你说要保险,一个跟你说要打破常规.
手 记
我跟张智已经是第三次见面,算是“老朋友”了.他是长征二号F火箭的第四任总师.造火箭,这在外界看来是笼罩在光环下的事情.但每次见到他,他都会跟我说,自己从事的职业跟别的行业没什么区别,“只不过是别人做冰箱、手机,我们做火箭罢了”.在他看来,两个行当的唯一不同是火箭系统大而复杂,运用的技术小众而高端.
张智讲话很朴实,我们的采访就像唠家常.这也是航天人共有的特点：朴素、简单.我们采访的那天是9月21日,算下来,恰巧是中国载人航天“三步走”战略实施的第26个年头.因为这一点,张智有些开心,他见证了中国载人航天事业一步步的发展.1992年,中国载人航天“三步走”战略提出：第一步,建立一个大系统,把中国自己的航天员送上天,运行一段时间后安全返回到地面；第二步,建立一个空间实验室,为第三步建立空间站做一些技术准备和技术实验；第三步,建立一个中国长期有人驻守的空间站,做很多地面完不成的工程、技术和科学实验.如今,前两步在长征二号F火箭的助推下都已经相继完成,2020年中国空间站也即将建设成功.
2012年6月16日,长征二号F运载火箭起飞,成功将神舟九号飞船送入太空.
陪张智一起见证这些的,是一沓沓汇编成册的规范.这些全源于长征二号F运载火箭研制和改进的经验和做法.积少成多,有了1000多本.指着上面的每一条,张智都能说出其中的故事.为了保证火箭发射成功,这些规范中的每一条都会被落实到一个新火箭的研制和发射过程中去,被他们严格甚至有些刻板地检查、追溯和执行.
有时候,张智会觉得自己就像一个手工匠人,用时间和气力打磨着工作和耐心.长征二号F运载火箭承载着中国载人航天的重大任务,稳定可靠是整个系统对它提出的最大要求.因此,张智一直将安全摆在最高的位置.但这并不是说,长征二号F运载火箭就局限在一个位置或者阶段.它也是在不断地完善和改进过程中.
在天宫二号和神舟十一号飞船的发射任务中,中国运载火箭技术研究院对两发长征二号F火箭分别做了数十项技术改进.但从提出改进要求到最终落实,这个过程是不容易的.首先,火箭的设计师系统会讨论提议是否可行；其次,要确认改进系统是否会影响别的系统的运行；然后才能进入验证阶段.如果验证成功,方能进入到正式程序阶段,随后还会有一系列的跟踪追查.“我们并不是因循守旧,也会使用新的技术,但前提是不能影响整个火箭系统的安全可靠性.”张智告诉我.
〔本刊责任编辑 钱璐璐〕
〔原载《三联生活周刊》
2018年第39期〕
载人航天论文范文结:
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1、航空航天医学杂志