12月27日晚，長征五號遙三運(yùn)載火箭成功發(fā)射。郭文彬/攝

 

被譽(yù)為中國航天之父的錢學(xué)森曾經(jīng)說過：科學(xué)試驗(yàn)如果次次都能成功，那又何必試驗(yàn)?zāi)兀拷?jīng)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。

 

兩年前，長征五號第二次發(fā)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(fā)質(zhì)疑。如今，這枚中國最大火箭歷時900多天“浴火重生”，再次出征。

 

12月27日，伴隨著一陣震天撼岳的轟鳴聲，長征五號在文昌航天發(fā)射場開啟了它的第三次飛行之旅，一團(tuán)耀眼的火焰簇?fù)碇蠡鸺?ldquo;華麗轉(zhuǎn)身”，飛出天際。最終，任務(wù)宣布成功，這枚大火箭蟄伏兩年，終于揚(yáng)眉吐氣！

 

一飛沖天的背后，可以用“一波三折”來形容。用中國工程院院士、中國航天科技集團(tuán)一院長征系列火箭總設(shè)計(jì)師龍樂豪常掛在嘴邊的話說，“失敗是差一點(diǎn)的成功，成功是差一點(diǎn)的失敗”——過去兩年900多天的日日夜夜，中國航天人每時每刻都不敢掉以輕心。

 

驚心動魄2小時43分鐘

 

長征五號是一枚從一出生就注定不平凡的火箭，它寄托了太多人的夢想和夙愿。長期以來，談及我國的某項(xiàng)技術(shù)或某個領(lǐng)域的發(fā)展，人們已經(jīng)習(xí)慣用“大而不強(qiáng)”來形容。但航天正在將這種說法打破，而打破這種說法的第一拳就是長征五號——相當(dāng)于“航天強(qiáng)國”的入場券。其研制難度可想而知。

 

早在1986年，我國就已經(jīng)開展了新一代運(yùn)載火箭的論證，從上世紀(jì)90年代中期開始，針對新一代火箭發(fā)動機(jī)的研究提上日程。2016年，經(jīng)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(diǎn)失敗”的插曲。

 

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

 

觀看發(fā)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(yùn)載時代序幕的火箭多了幾分直觀的認(rèn)識。

 

時間回?fù)艿疆?dāng)天17時30分，測發(fā)大廳氣氛突然緊張起來，數(shù)百名科技人員的目光一齊投向大屏——由于火箭一級循環(huán)預(yù)冷泵無法正常啟動，火箭“發(fā)燒”了。此刻大屏上顯示的溫度是238K，遠(yuǎn)高于110K的起飛標(biāo)準(zhǔn)……

 

據(jù)胡旭東回憶，這時任務(wù)指揮部研究決定，如果到了19時30分，發(fā)動機(jī)預(yù)冷效果還達(dá)不到發(fā)射條件，將啟動推進(jìn)劑泄回程序，取消此次發(fā)射任務(wù)。

 

19時28分，距離“底線”時間僅剩兩分鐘，發(fā)動機(jī)溫度降至預(yù)定值，火箭成功“退燒”。

 

“設(shè)定點(diǎn)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(fā)射前的最后關(guān)頭，緊急情況卻一再發(fā)生。

 

20時40分，距離最后發(fā)射僅余1分鐘，胡旭東剛下達(dá)“1分鐘準(zhǔn)備”口令，突然聽到控制系統(tǒng)指揮員韋康發(fā)出“中國航天史上最牛的口令”：“01，中止發(fā)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(fā)射前10秒，胡旭東開始倒計(jì)時計(jì)數(shù)，突然又接到韋康“請稍等”的請求。

 

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

 

“點(diǎn)火”口令終于下達(dá)，火箭騰空而起。

 

人們歡呼的背后，包括胡旭東在內(nèi)的航天人開始整理分析發(fā)射數(shù)據(jù)，他們要面對的是63萬條原始數(shù)據(jù)——這些關(guān)乎著中國大火箭下一次能否依舊“轉(zhuǎn)危為安”。

 

猜到了開頭 卻沒猜到結(jié)局

 

長征五號的前兩次發(fā)射任務(wù)，龍樂豪都在現(xiàn)場。他一個明顯的感受是：第一次發(fā)射任務(wù)雖然成功了，但是起飛前3小時的“跌跌撞撞”似乎更牽動人心，他說：“這也是難免的，畢竟這是一枚全新的火箭，情況太復(fù)雜。”

 

相應(yīng)地，第二次發(fā)射，對很多在現(xiàn)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(wù)，記者注，下同）那樣驚心動魄。”龍樂豪說，遙二的發(fā)射現(xiàn)場，最初幾分鐘“要平靜得多”“要好得多”。

 

他當(dāng)時還在想，“這或許是有了第一次的曲折經(jīng)歷，暴露出一些問題，繼而做了大量改進(jìn)工作，有經(jīng)驗(yàn)了，心態(tài)比較平穩(wěn)”。

 

的確，長征五號從文昌航天發(fā)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(xiàn)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(fā)射場測發(fā)大廳，龍樂豪從大屏幕上看到，曲線不是按照他們預(yù)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(yù)感到‘完了’，這一次發(fā)射要失敗了……”龍樂豪說。

 

測發(fā)大廳一片寂靜。

 

一位在現(xiàn)場的測控隊(duì)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(dāng)晚，新華社發(fā)布了任務(wù)失利的快訊。

 

“這個結(jié)果，是誰都不愿意見到的。”龍樂豪說，他很快就告訴自己，科學(xué)試驗(yàn)失敗在所難免，當(dāng)下要做的是如何盡快找出故障原因，采取措施，爭取盡早復(fù)飛，用實(shí)際行動再次證明我們的火箭是可信任的。

 

那一晚，龍樂豪從測發(fā)大廳離開時，并沒有和現(xiàn)場的航天后輩有過多的交流。但他相信，這些年輕的航天人有能力頂住壓力。“現(xiàn)在看起來確實(shí)也是這樣，他們并沒有被困難所壓倒——壓趴下，仍然站了起來！”龍樂豪說。

 

又是發(fā)動機(jī) 到底難在哪

 

2018年4月16日，國家航天局對外發(fā)布長征五號遙二火箭故障調(diào)查情況，其中提到，長征五號遙二火箭飛行至346秒時突發(fā)故障。

 

故障原因?yàn)樾疽患壱簹湟貉醢l(fā)動機(jī)一分機(jī)渦輪排氣裝置在復(fù)雜力熱環(huán)境下，局部結(jié)構(gòu)發(fā)生異常，發(fā)動機(jī)推力瞬時大幅下降，致使發(fā)射任務(wù)失利。

 

發(fā)動機(jī)，又是發(fā)動機(jī)，是的，這個曾一度刺痛國人的航空領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的字眼，這一次在航天領(lǐng)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(fā)動機(jī)。在長征五號之前，我國現(xiàn)役火箭發(fā)動機(jī)單臺推力最大只有70噸左右，想要發(fā)射超大型航天器，就顯得“力不從心”了。

 

新型的大推力發(fā)動機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。根據(jù)中國航天科技集團(tuán)六院黨委書記周利民的說法，經(jīng)過15年不懈攻關(guān)，8臺全新研制的120噸液氧煤油發(fā)動機(jī)，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(fā)動機(jī)，則在一級和二級火箭上各裝配了兩臺。

 

他有一個形象的說法，研制發(fā)動機(jī)的難度就像攀登珠穆朗瑪峰，“一些外國專家說，即使我們設(shè)計(jì)出來，我們也不可能把它制造出來。” 這其中，遙二任務(wù)出現(xiàn)故障的氫氧發(fā)動機(jī)，更是“難上加難”。

 

周利民至今記得，面對全新的發(fā)動機(jī)，研制團(tuán)隊(duì)開始了夜以繼日的科技攻關(guān)，幾十種新材料、100多種新工藝一一被攻克。然而，發(fā)動機(jī)的起動成為最大的攔路虎。

 

他說，起動階段整個發(fā)動機(jī)處在不穩(wěn)定的動態(tài)過程里， 因?yàn)檗D(zhuǎn)速從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)到幾萬轉(zhuǎn)，溫度要從低溫狀態(tài)進(jìn)入到高溫狀態(tài)，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(dá)到預(yù)想的結(jié)果都可能導(dǎo)致失敗。

 

最初讓研制團(tuán)隊(duì)備受打擊的是，長征五號首飛所用的發(fā)動機(jī)樣機(jī)研制出來后，其試車結(jié)果連續(xù)4次均遭失敗：兩次起動爆炸，兩次燃?xì)庀到y(tǒng)燒毀。

 

周利民說，這些對整個研制隊(duì)伍、設(shè)計(jì)隊(duì)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(fā)動機(jī)研制階段所遭遇的“痛不欲生”。長征五號遙二任務(wù)失利后，這些人面對的壓力變得更大，他們甚至將出現(xiàn)故障的發(fā)動機(jī)問題稱之為“魔鬼”。

 

中國航天科技集團(tuán)六院一位試驗(yàn)隊(duì)員告訴記者，為了揪出“魔鬼”，消滅“敵人”，研制團(tuán)隊(duì)這兩年多承受的煎熬、困苦、曲折、質(zhì)疑，前所未有。所經(jīng)歷的磨礪、拼搏、奮斗、攻關(guān)，也是研制歷史中罕見的。特別是那些隱藏很深的“魔鬼”，戰(zhàn)斗之緊張之復(fù)雜，更是前所未有。

 

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

 

據(jù)中國航天科技集團(tuán)六院的統(tǒng)計(jì)，僅2019年二三季度，該院北京11所氫氧發(fā)動機(jī)研制團(tuán)隊(duì)累計(jì)加班就達(dá)到2.3萬小時，終于揪出了隱藏在發(fā)動機(jī)身上的“魔鬼”，消滅了負(fù)隅頑抗的“敵人”，排除了隱患，消除了故障。

 

長征五號火箭總設(shè)計(jì)師李東告訴記者，長征五號遙二火箭失利后，經(jīng)過100余天的故障排查與定位，以及180余天的試驗(yàn)驗(yàn)證，失利的原因終于確認(rèn)。此后，根據(jù)故障調(diào)查的結(jié)論，研制團(tuán)隊(duì)對芯一級氫氧發(fā)動機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，從結(jié)構(gòu)、材料和工藝等方面都采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施，提高了對飛行環(huán)境的適應(yīng)性。

 

故障原因找到了，查明了，也改進(jìn)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(jìn)后的芯一級氫氧發(fā)動機(jī)，在長程試車過程中出現(xiàn)問題。

 

李東告訴記者，這一次航天人反應(yīng)更快，根據(jù)故障原因，研制團(tuán)隊(duì)對發(fā)動機(jī)的局部薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)，提高了結(jié)構(gòu)的動強(qiáng)度裕度。

 

2019年3月29日，發(fā)動機(jī)試車故障的歸零工作及改進(jìn)驗(yàn)證全部完成——兩次長程試車驗(yàn)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(zhàn)”。

 

2019年4月4日，在長征五號遙三火箭的總裝工作進(jìn)入到最后階段時，一臺用于后續(xù)任務(wù)的芯一級氫氧發(fā)動機(jī)，在試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析過程中，出現(xiàn)了“異常振動頻率”。

 

真可謂一波三折，再次驗(yàn)證了那句話：科學(xué)探索的道路從來不是坦途。

 

“不帶一絲疑慮上天！”李東說，研制人員順藤摸瓜，找到了問題的“癥結(jié)”所在——發(fā)動機(jī)局部結(jié)構(gòu)，對復(fù)雜力熱環(huán)境非常敏感，容易引起共振，一旦激發(fā)，不易衰減。

 

2019年7月，研制人員完成了對發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，并完成了十幾次大型地面試驗(yàn)。

 

至此，困擾長征五號兩年多的發(fā)動機(jī)問題，終于排查完畢。

 

根據(jù)中國航天科技集團(tuán)一院的統(tǒng)計(jì)，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(fā)射成功，歷時908天，累計(jì)進(jìn)行了40余次關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)。

 

908個日夜，無數(shù)次跌倒后又重新爬起。而最大的“硬骨頭”——氫氧發(fā)動機(jī)，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(wù)失利后再進(jìn)行后續(xù)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”。

 

“我們當(dāng)然希望間隔時間縮短一點(diǎn)，但科學(xué)研究不可能隨主觀愿望改變。”龍樂豪說，長征五號遙二火箭的失利，是在復(fù)雜力熱環(huán)境相互作用下，發(fā)動機(jī)某一零部件組件出現(xiàn)失效——這個問題隱藏得比較深，大多數(shù)情況下不出現(xiàn)，只是偶爾出現(xiàn)，然而一旦出現(xiàn)，就是“災(zāi)難性的結(jié)果”。

 

在他看來，這次“歸零”，終于把這個搗蛋的“魔鬼”逮住，盡管耗費(fèi)時間長，卻值得。

 

“我們都憋著一股氣”

 

事實(shí)上，揪出“魔鬼”，“再造”發(fā)動機(jī)，并非幾個團(tuán)隊(duì)就能完成。

 

中國航天科技集團(tuán)六院北京11所副所長顏勇告訴記者，長征五號遙二火箭發(fā)射失利，把擁有“金牌動力美譽(yù)”的液體動力事業(yè)推向了風(fēng)口浪尖，芯一級大推力氫氧火箭發(fā)動機(jī)出現(xiàn)的故障，讓發(fā)動機(jī)研制隊(duì)伍承受了異常巨大的壓力與考驗(yàn)。該所借助集團(tuán)和六院的力量，利用一切有效資源，開展歸零工作——可以說，這是一場技術(shù)攻關(guān)的“全國大聯(lián)合”。

 

“我第一次見到這么多院士齊聚一堂！”北京11所質(zhì)量主管呂威說，他印象最深刻的一次評審，有25位院士和5位大學(xué)教授作為特邀專家來到現(xiàn)場，聽取發(fā)動機(jī)研制工作情況，提出意見建議，系統(tǒng)內(nèi)的近60位領(lǐng)導(dǎo)專家也參與到交流討論中。

 

事實(shí)上，兩年前的任務(wù)失利之后，很多人也在躍躍欲試，期待重歸“戰(zhàn)場”，大顯身手。

 

“如果挫折遮蔽了前路的光明，那就用不悔的初心舉火夜行！” 文昌航天發(fā)射場發(fā)測站系統(tǒng)指揮員陳吉偉告訴記者，沒有沮喪和氣餒，大家都憋著一口氣，各個系統(tǒng)、各個崗位重整旗鼓、從零開始，立即投入火箭復(fù)飛的準(zhǔn)備中。

 

一次又一次地推演流程，一項(xiàng)又一項(xiàng)地預(yù)想回想，一遍又一遍地操作演練。發(fā)測站某系統(tǒng)空氣壓縮機(jī)運(yùn)行不是很穩(wěn)定，設(shè)備廠家反復(fù)做了數(shù)十次改進(jìn)試驗(yàn)，問題依然存在。

 

有很多人都勸陳吉偉，“又不是制約性因素，差不多就行了”。但他的回答卻不依不饒，“影響任務(wù)的因素，就得不打折扣，解決到底！”

 

如今，長征五號終于打贏這場“翻身之戰(zhàn)”，它也成為中國航天2019年最具標(biāo)志性的任務(wù)。而這，不僅是因?yàn)樗鼪Q定著后續(xù)嫦娥五號、載人空間站和首次火星探測等重大工程任務(wù)的執(zhí)行，更在于它將科學(xué)試驗(yàn)由失敗走向成功的過程，以這樣一種直觀的方式呈現(xiàn)到公眾面前，讓人為之牽動，讓人為之驚嘆。

 

除了錢學(xué)森的那句話，阿爾伯特·愛因斯坦也有過一句被科學(xué)界奉為圭臬的“金句”，大意是：一個人在科學(xué)探索的道路上，走過彎路，犯過錯誤，并不是壞事，更不是什么恥辱，要在實(shí)踐中勇于承認(rèn)和改正錯誤。

 

長征五號做到了。中國航天人做到了。（記者 邱晨輝）