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从首次研制到百次发射 龙乐豪院士讲述长三乙火箭发展历程

2024-12-03   法治日报   阅读量:83

    法治日报全媒体记者 廉颖婷

    12月3日13时56分,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭(以下简称长三乙火箭),成功将通信技术试验卫星十三号发射升空。此次发射突破了我国长征系列运载火箭的“新百”纪录,标志着长三乙火箭成为我国首个发射次数突破100次的单型运载火箭。

    站在新的历史节点上,记者专访了航天科技集团一院长征三号甲系列运载火箭首任总指挥兼总设计师、中国工程院院士龙乐豪。

    记者:长三乙火箭迎来第100次发射,这是一个极具里程碑的时刻。首先,想请您回顾一下当初研制长征三号乙火箭的背景,当时我国航天事业面临哪些需求,促使开启长三乙火箭研制工作?

    龙乐豪:1986年世界航天接连失利,为长征火箭迈入国际商业发射市场创造了良好机遇。在国际市场需求的牵引下,中国运载火箭技术研究院自筹经费,以长征三号甲运载火箭为基础,上改下捆,研制了长三乙火箭,标准地球同步转移轨道发射能力达到5吨级,在当时完成了以马部海通信卫星、亚太二号R等多个国际商业卫星发射任务,真正走出国门,在国际商业发射市场中占据了一席之地。同时为国产通信卫星的发展提供了基础平台,促进了国产卫星立项工作。

    记者:20世纪90年代,在您带领研制团队设计长征三号甲系列运载火箭的同时,您预想到这型系列火箭会取得现在的成绩吗?您认为长三乙火箭能取得现在的成绩得益于什么?

    龙乐豪:长三乙火箭与长三甲、长三丙火箭共同构成长三甲系列“金牌火箭”。当时国家立项后,研制团队的主要目标是按时完成任务,至于火箭未来的发展,我并没有想那么多,还是想脚踏实地把任务干好。

    长三乙火箭能取得现在的成绩得益于三方面,一是航天精神的引领,伟大的事业孕育伟大的精神,伟大的精神引领伟大的事业。长征三号甲系列火箭的研制过程恰恰体现了这种航天精神的存在,不管是任务首飞失败后的砥砺前行,还是执行国家任务中的以国为重,都体现了航天精神的引领作用。研制依靠艰苦的努力和奋斗。二是举国体制,没有国家的全力支持,全国众多单位的大力协同,仅仅依靠研制团队很难能完成所有的任务。三是得益于这些年国家经济的高速增长,长三乙火箭成长在改革开放初期,北斗导航工程、月球探测工程等国家重大工程任务开始提出,前期国家进行了投资,但是国家重大任务的实施成功也反哺了国家经济发展,促进国民经济发展。

    记者:1996年首次发射失败后的改进措施是什么?1997年第二次发射成功具有怎样的意义?

    龙乐豪:长三乙火箭于1993年获批立项,1996年2月15日首飞时遭遇重大失利。作为长三乙总设计师兼总指挥,这是我一生难忘的经历,至今我的电脑里还保存着当时长三乙火箭爆炸的视频和照片。庆幸的是研制团队顶住了压力,快速振作起来,日夜兼程解决问题。

    首飞失败后,支撑研制团队的力量来源于两个关键词,一是责任,二是自信。一方面要对自己、对团队、国人还有国外的朋友有个交代,这是必须要承担的历史责任。另一方面,我对团队的扎实工作有信心,我坚信只要针对问题采取措施,就一定会取得不断的成功。

    当时研制团队第一时间便投入到故障检测中,短时间内围绕设计、生产、产品控制、研制管理等工作进行全面复查,完成12类、122项试验,提出44项、256条改进措施,但是还要通过国际独立专家评审团的评审。我带领团队从伦敦到纽约,对改进措施进行说明,最后获得认可,也由此衍生出著名的“双五条归零”。1997年8月20日,改进后的长三乙火箭成功托举菲律宾“马布海1号”通信卫星进入预定轨道,打出漂亮翻身仗,赢回尊严。按百分制计算,长三乙火箭也算是得了98分的“优等生”,按国内或者国际标准来看,它也是不错的“金牌火箭”。

    记者:在长三乙火箭研制历程中,有哪些关键技术突破和创新点?您印象最深刻的技术难关是什么?又是怎样攻克这些难题的?

    龙乐豪:长三乙火箭的末级采用了液氢液氧为燃料的发动机,在火箭的研制阶段要进行动力系统试车,前两次因为各种原因都失败了,但是国际卫星发射服务合同的时间节点日益紧迫,国外用户要看到试验成功才能相信中国人是否可以按计划节点完成任务。按照传统做法,短期内再进行一次动力系统试车时间要5个月左右,无法满足国外用户的要求,研制团队开创了用火箭三级动力系统开展动力系统试车试验的先例,既为国家赢得了尊严,兑现对客户的承诺。又节省了上亿元的研制经费和1年左右的研制时间。

    记者:从首次研制到百次发射,长三乙火箭执行过国家重大工程任务,也执行过国际发射任务,在这期间您有什么很自豪的事?

    龙乐豪:现在回过头看,能够有机会参与这样一份工作,加入到这样一个队伍,可以说是不辱使命,没有辜负党和人民的重托。

    印象深刻的事是2017年12月11日,钱学森同志诞辰106周年之际,长三乙火箭成功发射了中国和阿尔及利亚两国航天领域的首个合作项目——“阿星一号”,开创了中国同阿拉伯国家开展航天领域合作的成功先例,为服务国家外交战略打下新基石。这次发射任务的照片很快登上美国《时代》周刊杂志封面,在当时被评价为“世界最具影响力的一次宇航发射”。

    记者:长三乙火箭作为我国首个单一型号超过百次发射的运载火箭,在我国航天发展历史中有着怎样不可替代的地位,您觉得它对我国航天整体技术水平提升起到哪些关键推动作用?

    龙乐豪:长三甲系列火箭从方案设计时就采用了通用化、系列化、组合化的设计思路,减少产品的技术和生产状态,集中人力搞好设计和工艺规范,集中物力充分做好各类地面试验,提高产品可靠性,也为后续发展打下了坚实的基础。

    此后,这一理念也被新一代运载火箭所继承,按照模块化组合的思路进行研制,充分吸收长三乙火箭研制成果,并突破了基于模块组合的快速集成设计,提高火箭适应性和经济性。

    记者:您曾经用“长征娇子创新担重任”评价过长三甲系列火箭,在中国航天里程碑事件中,长三乙火箭对我国航天事业的推进起到哪些重大影响? 

    龙乐豪:长三乙火箭是一款适应性很强的运载火箭系列,其运载能力可以覆盖世界绝大多数应用卫星的质量,在当时不仅显著地增强了我国商业火箭在国际卫星发射服务市场上的竞争能力,也为我国未来航天事业的发展创造了良好条件。在执行国家重大工程任务为了适配任务需求,可以用于超同步转移轨道或低倾角同步转移轨道发射,以及深空探测器发射,还可以在飞行过程中实现测向机动变轨、多次起旋、消旋、定向等,这也是长三乙能交出百次发射任务的原因。

    记者:现在新一代运载火箭不断上新,长三乙火箭后续将在哪些发展方向作出探索和尝试,如何在我国航天发射任务梯队里继续发挥它独特的作用?

    龙乐豪:100次了,这是一个里程碑,我个人希望长三乙火箭能够稳定技术状态,进一步提高可靠性。

    记者:中国航天经历了60多年发展,取得一系列成就,您认为站在新起点上长征系列火箭的发展趋势应该是什么样的?

    龙乐豪:面向未来,长征系列运载火箭的发展方向:大、快、高、低。即大运载能力、快速反应、高可靠性和低成本。这四点将是未来火箭发展的关键词。

    目前,新一代载人运载火箭、重型火箭研制工作正有序推进。新一代载人运载火箭是根据中国载人航天工程长远发展规划,为发射中国新一代载人飞船和着陆器而全新研制的高可靠、高安全载人火箭,将中国奔月轨道运载能力由8.2吨提升至27吨,填补中国载人登月能力空白,具有安全可靠、性能先进、流程创新、扩展灵活等特点,并且以新一代载人运载火箭为基础可以发展近地空间站载人和载货等系列化衍生构型,推进中国载人运载火箭升级换代,满足空间站运营任务及各种应用卫星的发射需求。通过新一代载人火箭研制,攻克发动机多机并联、低频弹性控制、故障诊断及容错重构等关键技术,进一步提升火箭可靠性。

    根据中国运载火箭型谱化发展规划,重型运载火箭是下一代运载火箭的核心标志,支撑中国奔月轨道运载能力达到50吨,填补近地轨道运载能力100吨级空白,实现跨越发展,满足深空探测和近地空间大规模运输等中长期发展需求。重型火箭研制具有极强的带动性,可充分带动先进设计、高端制造、原材料、元器件等相关基础工业的发展,加速中国制造业转型升级,带动中国高端装备发展,推进制造强国建设。通过重型运载火箭研制,攻克超大直径箭体结构设计制造、大推力高性能发动机设计制造、连接器自动对接,大功率伺服机构等关键技术,将显著提升中国航天科技水平,有力支撑中国航天强国建设。

    可重复使用运载火箭将大幅降低进出空间的成本,提高产品周转效率,支撑主流载荷高频次发射和全球极速运输服务。“在新一代运载火箭基础上,发展一子级重复使用火箭,在可重复使用技术基础上也在进一步规划,未来两级完全重复使用的构型会大幅降低进出空间成本,提升进出空间效率,具备大规模航班化空间运输能力。”龙乐豪说。

    智能飞行技术与运载火箭总体设计技术发展相辅相成,结合运载火箭总体设计技术发展历程和趋势,可将智能飞行技术发展分为四个阶段,自动控制阶段、有限智能飞行阶段、增强智能飞行阶段、全面智能飞行阶段。我国长征系列运载火箭经历了前三个阶段的发展,正在通过研制新一代载人运载火箭迈向第四阶段。该阶段航天运输系统将有效融合人工智能技术,建立全生命周期、全系统的智能健康检测系统,实现火箭本体自主修复,具备交互式学习能力,可以通过多智能体天地协同学习、多智能体的协同重构能力,自主适应环境和本体状态变化,具备不确定性故障适应能力。

    (图片拍摄:郑瑶)

编辑:韩潇

龙乐豪
中国工程院院士
弹道导弹与运载火箭总体设计专家