火箭專家劉竹生院士:載人火箭是拿著雙層放大鏡找問題

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當長二F火箭矗立在發射塔架上,電視機前,82歲的劉竹生院士看到它,就像自己的孩子般親切。雖然隔著螢幕,還是會不由自主地手心冒汗,只因四個字——人命關天。劉竹生是長二F火箭原總設計師。

“載人成功了,那才叫成功”

長二F火箭是中國的第一型載人火箭,於1992年立項研製。在該型火箭研製初期,發射 “神舟一號”到“神舟六號”飛船期間,劉竹生曾擔任火箭總設計師,全面負責載人火箭的研製工作。在劉竹生的火箭生涯中,經歷過不少大風大浪。但 “載人”,就好似一把懸頂之劍,成敗之間,乃生命之重。這份提心吊膽,還要從20多年前說起。“發射‘神舟一號’之前,一次航天員到火箭總裝廠參觀,我做講解。那時我就感到,這些航天員都是年輕人中的精英,載人發射可不容有失,這個壓力從來沒有過。”劉竹生回憶說。

1999年,中國第一艘無人飛船“神舟一號”發射升空。“那一次的心情,一半是希望成功,一半是希望暴露問題,好到載人前把它消滅了。”劉竹生說,在載人發射之前,有兩次合練、一次零高度試驗、4艘無人飛船發射。每次成功之後,歡慶的氣氛總是歸於寂靜。劉竹生和隊員們說:“厲害的還在後頭,載人成功了,那才叫成功!”

2003年10月15日,長二F火箭將中國第一名航天員楊利偉送上太空。一飛沖天,千年夢圓,祖國各地沸騰了!

在火箭發射測控大廳,劉竹生激動而緊張。至今,他還清楚地記得當時的情景,火箭發射前他摸了摸自己的脈搏,一分鐘跳一百多下,而測控顯示螢幕上航天員的曲線,一切正常。不禁感嘆:“專業訓練過,就是不一樣!”航天人有句話,叫心與火箭一起飛,或許幹了載人航天,更能理解這份牽掛與相隨。

“載人火箭是拿著雙層‘放大鏡’找問題”

長二F火箭脫胎於長二捆火箭,有了大推力捆綁火箭,將人送上太空才有了可能。劉竹生就親歷了每一發長二捆火箭的發射。那時,一門心思就是想把中國的火箭打入國際市場,掙外國人的錢。苦戰長二捆,可謂一波三折、步步驚心,劉竹生從未想過,這一步步的攻堅克難,不僅是掙了外國人的錢,也讓中國人的飛天夢越來越近。

從外形上看,長二F火箭是在長二捆火箭的基礎上增加了一個逃逸塔,用於航天員逃生。但為了確保安全可靠,長二F火箭從軌道、氣動、載荷、環境等等各方面全部進行了重新設計。

“我幹了一輩子火箭,自信在火箭設計的大方向上不會出問題,關鍵是能否在細節上做到精益求精。”劉竹生說,載人火箭對質量的要求幾近嚴苛,可以說是拿著雙層“放大鏡”找問題。“比如,一個儀器合蓋的操作工序,設計、工藝、工人、檢驗都要確認一遍,沒問題才能合蓋。載人火箭的生產,每一步都是可追溯的,擰一個螺釘都要知道是誰擰的。”

載人火箭的關鍵是確保航天員的生命安全,因此對可靠性和安全性要求極高。按設計指標,長二F火箭的可靠性達0.97,安全性達0.997。簡單地說,就是發射100發,失敗不能超過3發;在這3發可能的失敗中,危及航天員生命安全的概率小於0.003,這在國際上也處於領先水平。長二F火箭的安全性和可靠性,研製人員仍在不斷地改進完善,目前安全性已經達到0.99996。

解決POGO振動問題

劉竹生回憶,楊利偉回來後,感到起飛後不久心臟非常難受。而研製團隊拿到振動的曲線時,並沒有發現問題。後來又做了很多試驗,包括訓練員和飛船上的座椅聯合做全程試驗,也沒有什麼不舒服。

那麼,楊利偉上天時為什麼會難受?這彷彿成了一個謎。“後來,我們又去找醫生,醫生斷定這肯定不是正常現象。”於是,研製團隊分成幾個組來攻克,發現了一個縱向耦合振動問題(即POGO振動),也就是火箭的4個助推器和芯一級在有過載情況下的某個時段共振起來。研製人員還查看了國外的資料,發現他們當年搞的火箭也存在共振的現象,只不過振動出現在較高頻率,大約30赫茲,與宇航員的眼睛發生了共振,導致視力模糊。而我們火箭的共振是在低頻,7赫茲到8赫茲,這正是心臟的固有頻率,當飛行到這個量值時,心臟也振起來了。

“POGO問題解決起來很麻煩,惹不起,但躲得起,我們的辦法就是讓振動岔開,不產生共振。直到發射‘神舟七號’,這個問題徹底解決了。”劉竹生說,如今,航天員乘坐長二F火箭,更舒適、更可靠。空間站時代,神箭戰猶酣。距離載人神箭的開局,轉眼已是20多個春秋,對劉竹生來說,這枚火箭親若子女,熟若戰友。

長二F火箭

十月的酒泉,胡楊一片金黃,這一切彷彿如昨。而在“特別能吃苦,特別能戰鬥,特別能攻關,特別能奉獻”的載人航天精神指引下, 眼前的長二F火箭已經從當年的一紙藍圖成為了一枚明星火箭,乃至“神箭”。16次騰飛,成功率100%,將13名航天員送上太空。

文/廣州日報·新花城記者:肖歡歡 通訊員:袁振、左秋紅

圖/廣州日報·新花城記者:肖歡歡 通訊員:袁振、左秋紅

影片/廣州日報·新花城記者:肖歡歡 通訊員:袁振、左秋紅

廣州日報·新花城編輯:蔡凌躍