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载人运载火箭总设计师容易:幸逢伟大时代,助力中国航天强国梦

2022-06-20 16:49:00 【关闭】 【打印】

  651044分,随着长征二号F遥十四运载火箭的发射,全世界再次把目光定格在了中国酒泉卫星发射中心。约577秒后,载有三名航天员的神舟十四号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道。

  在发射中心指挥显示大厅,通过监视屏,看着火箭历经转弯(12秒)、抛掉逃逸塔(120秒)、抛掉四个助推器(152秒),再抛去整流罩(210秒),最终实现船箭分离,长征二号F运载火箭(长二F火箭)总设计师容易知道他们的“神箭”再次圆满完成了发射任务。这是中国空间站建造阶段的首次载人飞行,也是容易十年来第九次到发射中心执行发射任务。

长征二号F火箭总设计师 容易 

  百分之百的努力成就百分之百的成功率

  “坐在指挥大厅还是稍微会有一点点紧张。这是我国空间站建造阶段的首次载人飞行任务,全世界都在关注,我们使命重大。”容易对《今日中国》记者说。平日里,容易经常强调的就是“载人航天,人命关天”,保障航天员安全进入太空是载人火箭研制人员的特殊使命和责任。其他火箭的载荷再贵重,都是有价的;而长二F的载荷是航天员,他们的生命是无价的。容易说。 

  其实在指挥大厅,容易心里是十分有底的,“因为我们平时已经全力以赴去努力了,我相信我们的火箭没有问题,我们的团队没有问题。” 

  长二F火箭是中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院研制的大型两级捆绑助推器运载火箭,全程参与了中国载人航天工程“三步走”战略。1999年首飞至今,执行了从神舟一号以来所有载人飞船和目标飞行器发射任务,发射成功率达到100%,被誉为神箭

529日,长征二号F遥十四火箭从酒泉卫星发射中心的技术区转场至发射区。 

  中国载人航天工程包括航天员、空间应用、载人飞船、运载火箭、发射场、测控通信、着陆场、空间实验室等几个重要系统。“关于运载火箭的地位和角色,我们这个行业有个说法,叫‘航天发展运载先行’。也就是说运载火箭的能力有多大,我国航天发展的舞台和空间就有多大。这非常形象地说明了运载火箭在整个航天工程发展中的基础和龙头作用。”容易对《今日中国》记者说。“作为载人运载火箭,它更是一个高可靠性、高安全要求的集成,也是运载火箭技术的综合集成。所以是我们国家能够开展载人航天工程非常重要的一个基础,”容易介绍道。 

  1978年出生的容易,2001年本科毕业于国防科技大学航天与材料工程学院,2006年博士毕业于清华大学航天航空学院,之后进入中国运载火箭技术研究院做博士后,从此开始了与长二F火箭的不解之缘。“我是从2011年下半年天宫一号和神舟八号的两次发射任务开始去现场,到现在已执行九次发射任务。可以说我国载人航天工程第二步和第三步的所有发射任务都有幸参与其中。”容易对本刊记者说。 

  容易向记者介绍,载人火箭最突出的特点就是高可靠性和高安全性。“上世纪90年代初,当国家开始立项研制长二F火箭时,同期的火箭评估下来的可靠性也就是在0.90左右,而对我们这一型火箭的可靠性指标却提到了高达0.97。”在别人看来只是0.07的变化背后,是火箭研制人员日日夜夜不懈的钻研和反复的实验。 

  容易坦言,火箭的可靠性到了一定程度之后,再进一步提高非常难。“我给你举一个很直观的例子,比如说我们火箭现在每飞行一次,对可靠性指标的贡献是多少呢?还不到万分之一,大概是5/10万这么一个量级。所以你就可以想象可靠性指标7%的提高,对我们整个火箭的研制来说有多么难。”据容易介绍,整个研制团队除了从系统单机到组件元器件,采取各种提高可靠性系统冗余的措施以外,在研制过程中还要做大量实验,去提高和验证所有相关产品设备的可靠性。有时,只为确认一个产品参数,科研人员就需连续忙碌78个小时。 

  长二F火箭与其他火箭相比,外形上最显著的一个特征就是它顶部那个像避雷针一样的逃逸塔。“逃逸塔是我们载人火箭安全性的一个很重要的体现。当航天员遇到火箭出现重大安全隐患或故障时,逃逸塔能够把航天员拉离火箭的危险区,保障航天员的安全。”容易对本刊记者说。 

  最终,长二F火箭不仅实现了当初觉得遥不可及的0.97的可靠性指标,目前实际可靠性评估值更是达到了0.9894;靠逃逸系统保障的航天员安全性评估值也已达0.99996。也就是说,火箭发射100次,才有可能出现一次飞行故障;假如火箭出现飞行故障,依靠逃逸系统逃逸一百次,才可能出现不到一次的逃逸失败。 

  精益求精,创新超越

  1992921日,中共中央决定实施载人航天工程,确定了三步走的发展战略。第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验。第二步,突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,发射一个空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。第三步,建造载人空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

技术人员在酒泉卫星发射中心的发射场对长征二号F遥十四运载火箭进行垂直测试。(图片:中国运载火箭技术研究院 

  “从1999年首飞到2021年之前,长二F火箭基本都是三、五年才发射一次。去年开始,一年发射两次,这对我们来说任务量的提高还是挺大的,”容易说。

  为确保安全,从2021年发射的长二F遥十二和遥十三起,采取发射一发、备份一发滚动备份的发射模式。“我们载人火箭跟其他的火箭都不一样,进入空间站阶段有一个应急救援的需求。当极端情况出现时,需要赶紧再发射一枚新的火箭,将一枚备份的飞船送上去,把宇航员接回来。这是其他的火箭没有的模式。所以我们每一次在发射场的时间长,跟这个模式有一定的关系,因为要准备好两发火箭,打一发,备份一发。”容易对本刊记者解释说。

  作为遥十四火箭的备份,预计于今年11月发射的遥十五火箭已竖立封存于发射中心的技术区厂房内。“也就是说我们这一次遥十四火箭发射任务结束回来,马上就要开始遥十六火箭相关的一些总装测试收尾工作,因为遥十六火箭作为下半年要发的遥十五火箭的备份,下半年10月份左右它也要跟着去发射场。所以我们要在两发任务的间隙忙后面火箭的相关工作。那么明年还得准备遥十七、遥十八,这些火箭的主要工作也都得在今年完成。”

  20多年来,长二F系列火箭一直处于不断的改进中。“我们整个行业系统有一个举一反三的工作机制,一旦一个型号的火箭查找到任何隐患,都会反馈给其他各种型号火箭研制团队,大家会参与分析,然后不遗余力地去改进它。这就是不因善小而不为。我们的可靠性都是靠点滴的累积去提高的。”容易对本刊记者说。

  随着发射任务的密集,长二F火箭的生产也逐渐形成组、批。容易透露,从遥十五开始,新的一批火箭就要投入使用。“我们就会把旧状态需要更改的地方全部都体现在新一批的火箭上。”

  使命光荣,责任如山

  据了解,65日发射的神舟十四号载人飞船的3名航天员进驻空间站核心舱后将在轨驻留6个月;7月中国计划发射空间站问天实验舱,与天和核心舱对接;10月发射梦天实验舱与核心舱对接,之后空间站三舱形成“T”字基本构型,完成中国空间站在轨建造。随后,今年底还将发射天舟五号货运飞船和神舟十五号载人飞船,神舟十五号飞行乘组的3名航天员,将与神舟十四号航天员在轨轮换,然后驻留6个月。

  “今年的工作重点当然毫无疑问是首先保证我们遥十五火箭发射神舟十五号飞船的圆满完成,因为这一次的任务也将是我们空间站建造阶段的收官之战。然后,我们会把更多的精力放在后续,因为明年开始,空间站要进入正式运营阶段,每年也会有1-2次的载人飞行。我们会把这些任务相关的产品质量保证好,进一步优化我们的任务流程。”容易对《今日中国》记者说。

  作为总设计师,也是中国运载火箭技术研究院首席技术专家,容易对长二F火箭信心满满。“我们这一型火箭无论是可靠性、安全性,还是我们具体的运载能力、入轨精度,应该说在国际上都是处于比较领先的地位。”

  与此同时,我国也在规划设计新一代载人运载火箭,运载能力将更大、任务适应性更强,也更智能。“运载能力会比现在的火箭(8.1吨)翻倍。智能性方面,主要体现在飞行过程中针对一些故障的设计,可以实时在线进行重构、重规划,这样进一步提高完成任务的能力和抵抗故障的能力。”容易对《今日中国》记者说。

  近十年来,中国载人航天领域进展和突破举世瞩目。“我就举一个例子,在2016年前后,我们国家三个新一代运载火箭的代表,小型运载火箭长征六号、中型运载火箭长征七号、大型运载火箭长征五号在一年多的时间内全部实现首飞。在我看来,能够让三个技术各方面都实现跨越的全新火箭,在一年多的时间内全部实现首飞,这在世界上绝无仅有。”容易对《今日中国》记者说。她把这些成就归结为我国制度的优势,可以集中力量办大事,还有强大的国力以及国家对航天工程强有力的推动和支持。

  恰好在20164月首个“中国航天日”之际,习近平总书记作出重要指示:探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦。“这其实是把航天梦纳入到了中国梦,成为其一部分,也充分说明了航天事业的重要性。正是在这种号召下,在全国人民的支持下,我们整个航天事业不断取得新突破,”容易说。

  2016年长征五号成功首飞后,曾有外媒评论,中国航天最令人感到害怕的,不是它所取得的像载人航天工程这样的巨大成就,而在于它所拥有的一大批年轻科学家和工程师。“我们中国航天领域一直秉承着技术上要出成果,事业上要出人才的理念。”容易说,“大家从电视的报道中也可以看到,我们每一次发射任务,年轻人的面孔非常多。我们会让年轻人去承担重要的任务,在重大工程里面去挑大梁,在任务中锻炼和成长。”

  容易认为他们整个团队最突出的特点就是极端负责和大力协同,这样的例子不胜枚举。“大家都是努力想办法解决问题,而不是提出困难。”她认为这源自大家对这份事业的无限热爱、崇敬和敬畏。“大家对彼此岗位和专业的尊重和对工作的全力以赴潜移默化互相影响,最后变成了一种统一的自觉行动。”

  说起自己所负责的载人火箭的研制,容易说她主要的感受就是使命光荣,责任如山。“因为它是一个非常光荣而伟大的工程,是一个受到全国人民关注的工作,所以使命光荣。责任如山,是因为你从事的是载人运载火箭的研制,要保障航天员的生命安全,所以可靠、安全永远是摆在我们面前最重要和最首要的任务。”

  随着火箭发射频次的增加,整个团队的工作压力也在加大,但容易感受更多的却是幸运。“航天是一个国家科技实力、综合国力的象征和体现。载人航天工程,更是一个集大成者。没有一个国运昌盛的时代,很难支撑完成这样一个任务,所以我很幸运能够赶上这个时代,赶上这么好的工程。”

  2022年是中国完成空间站建造的决战决胜之年,又恰逢中国载人航天工程立项实施30周年。面对着接下来的任务和使命,容易干劲十足,“我们会接续奋斗,建设并见证中国航天更多的美好!”

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