游本鳳
一箭三星是風(fēng)暴一號(hào)的第11次發(fā)射,也是它最后的輝煌。以后,國(guó)家對(duì)火箭的研制發(fā)射任務(wù)作了調(diào)整,上海不再研制風(fēng)暴一號(hào),其成熟的技術(shù)融入和延續(xù)到了上海后來研制的長(zhǎng)征四號(hào)和長(zhǎng)征二號(hào)丁等系列火箭中。
2014年底,中國(guó)航天實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)征系列火箭200次發(fā)射的紀(jì)錄,這是一個(gè)了不起的里程碑,如今,長(zhǎng)征七號(hào)在海南發(fā)射,開啟了中國(guó)航天的新紀(jì)元。
不為人知的是,在中國(guó)航天火箭發(fā)射的歷史上,還有11次風(fēng)暴一號(hào)火箭的發(fā)射卻鮮為人知,未被記錄到長(zhǎng)征系列火箭的發(fā)射次數(shù)中。那11次發(fā)射都是在上世紀(jì)70年代、80年代期間進(jìn)行的,該火箭是由上海機(jī)電二局(上海航天技術(shù)研究院前身)技術(shù)抓總,并與地方各單位、研究所共同研制的。
據(jù)有關(guān)史料記載,風(fēng)暴一號(hào)火箭任務(wù)的由來是這樣的:考慮到上海作為我國(guó)的老工業(yè)基地,并且已經(jīng)有了探空火箭和防空導(dǎo)彈的抓總研制經(jīng)驗(yàn),以及上海本身工業(yè)基礎(chǔ)條件比較好,人才優(yōu)勢(shì)比較突出,1969年8月14日,國(guó)務(wù)院總理周恩來在接見國(guó)防工業(yè)軍管小組、國(guó)務(wù)院國(guó)防工業(yè)辦公室、解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、七機(jī)部和上海市有關(guān)負(fù)責(zé)人時(shí),代表黨中央作了重要指示:上海不僅可以搞導(dǎo)彈,也可以搞火箭和衛(wèi)星,還可以搞洲際導(dǎo)彈。
根據(jù)周總理的這一指示精神,同年10月31日,中共中央、國(guó)務(wù)院、中央軍委向上海下達(dá)了“701工程”任務(wù),任務(wù)中主要包括由上海抓總研制火箭和衛(wèi)星?;鸺∶麨轱L(fēng)暴一號(hào),衛(wèi)星取名為長(zhǎng)空一號(hào)。
火箭為什么要取“風(fēng)暴一號(hào)”這么一個(gè)現(xiàn)在看起來很怪的名稱?1966年下半年“文化大革命”在全國(guó)各地如火如荼地開始,上海市也同全國(guó)一樣開始亂了起來。1967年1月,上海造反派在江青、張春橋等授意下,發(fā)動(dòng)了一場(chǎng)叫“一月風(fēng)暴”的紅色革命運(yùn)動(dòng),開展了前所未有的奪權(quán)斗爭(zhēng)。在特定的歷史背景下,上海在“文革”期間承擔(dān)的風(fēng)暴一號(hào)火箭,就被命名為“一月風(fēng)暴”。
風(fēng)暴一號(hào)的原型是七機(jī)部(航天部前身)一分院正在研制的遠(yuǎn)程地地導(dǎo)彈,改型后為二級(jí)火箭。當(dāng)時(shí)定名為701工程,其含義是1970年的第一號(hào)任務(wù),上級(jí)要求一定要在1970年完成初樣。任務(wù)明確后,上海立即抽調(diào)一批骨干去七機(jī)部學(xué)習(xí),調(diào)集圖紙資料,隨后七機(jī)部還支援了上海一些技術(shù)人員。
應(yīng)該說,上海當(dāng)時(shí)搞火箭和衛(wèi)星的條件并不好,有些硬是靠自力更生、艱苦奮斗、白手起家干出來的。但上海不愧為基礎(chǔ)比較厚實(shí)的老工業(yè)基地,擁有一大批科技人員,以及技術(shù)熟練的技術(shù)工人和技術(shù)干部,他們?yōu)楣タ孙L(fēng)暴一號(hào)的技術(shù)關(guān)鍵作出了重大貢獻(xiàn)。
如火箭上的一種叫AK-8材料的焊接攻關(guān),就充分體現(xiàn)了相互支援、相互協(xié)作的精神。該材料焊接性能差、焊接系數(shù)低(僅0.5),對(duì)焊接應(yīng)力很敏感(易產(chǎn)生裂紋)。但因其比強(qiáng)度高,可以提高運(yùn)載火箭的性能(據(jù)說當(dāng)時(shí)在國(guó)際上只有美國(guó)才使用這種材料)。但焊接這一關(guān)的突破成了這種材料能否選用的決定因素。據(jù)了解,當(dāng)時(shí)技術(shù)攻關(guān)主要把目光放在焊條上,上海焊條廠日夜為上海新江機(jī)器廠(當(dāng)時(shí)的火箭總裝廠)試制各種配方的焊條不下幾十種,但收效甚微。
AK-8焊接關(guān)成了風(fēng)暴一號(hào)研制過程中的攔路虎。為此上海市領(lǐng)導(dǎo)決定,調(diào)集上海有名的焊接大王、全國(guó)勞動(dòng)模范唐應(yīng)斌和龔春南等5人,對(duì)AK-8焊接進(jìn)行攻關(guān)。結(jié)果,他們僅用了一個(gè)月左右的時(shí)間就取得了明顯效果,經(jīng)他們焊接過的這種材料,打壓試驗(yàn)基本通過。他們沒有把眼光盯在焊條上,而是把攻關(guān)方向和精力集中在如何減小焊接變形和內(nèi)應(yīng)力上,一舉突破了焊接難關(guān),創(chuàng)造了特種材料焊接領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)奇跡。
由于計(jì)算機(jī)技術(shù)在當(dāng)時(shí)還很不普及,熟悉的人不多。而風(fēng)暴一號(hào)的計(jì)算工作和軟件工作量很大。所以一開始就從華東計(jì)算機(jī)研究所抽調(diào)了四五位技術(shù)骨干充實(shí)火箭總體,大大提高和促進(jìn)了風(fēng)暴一號(hào)的軟件編制和計(jì)算工作。但最后還剩下一項(xiàng)彈道的程序設(shè)計(jì)問題,最后由市701辦公室向上海計(jì)算中心求援,才解決問題,從此彈道計(jì)算軟件全部配套。
那時(shí)工程進(jìn)展的速度簡(jiǎn)直可以用“大躍進(jìn)”來形容。上海在短時(shí)間內(nèi)就形成了大型運(yùn)載火箭的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和試驗(yàn)力量。從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備和試制,到第一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)試車,僅用了4個(gè)月時(shí)間;隨后又進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)四機(jī)并聯(lián)試車、箭體結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)和增壓輸送系統(tǒng)試驗(yàn)等一系列大型試驗(yàn),到整發(fā)熱試車火箭總裝出廠,僅用了11個(gè)月。如此速度,堪稱奇跡!
1972年8月10日,風(fēng)暴一號(hào)火箭進(jìn)行了首次發(fā)射,并獲得了基本成功,驗(yàn)證了火箭總體設(shè)計(jì)方案的基本正確,各系統(tǒng)工作協(xié)調(diào),為正式發(fā)射衛(wèi)星打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。但是,由于當(dāng)時(shí)處在“文革”中,工程只管進(jìn)度,不求技術(shù)上吃透,質(zhì)量上嚴(yán)格把關(guān),導(dǎo)致了科學(xué)試驗(yàn)不尊重客觀規(guī)律,不切實(shí)際。1973年9月和1974年7月進(jìn)行過兩次飛行試驗(yàn),均未成功。1975年連續(xù)兩次成功后,1976年、1978年又有新的故障發(fā)生,造成了兩次飛行試驗(yàn)的失敗。
風(fēng)暴一號(hào)最大的功績(jī)?cè)谟趧?chuàng)造了兩個(gè)國(guó)內(nèi)航天第一。1975年7月26日,由風(fēng)暴一號(hào)發(fā)射成功的長(zhǎng)空一號(hào)衛(wèi)星,重量達(dá)到了1107公斤,為當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)發(fā)射成功的最重的有效載荷。而我國(guó)于1970年發(fā)射成功的第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”僅重173公斤。
為發(fā)射重型衛(wèi)星并確保準(zhǔn)確入軌,火箭總體和分系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位從三個(gè)方面對(duì)火箭做了重要技術(shù)改進(jìn):一是為了提高運(yùn)載能力,大幅度減輕火箭結(jié)構(gòu)質(zhì)量。這些改進(jìn)措施使火箭的運(yùn)載能力一下提高了50%。二是確保入軌精度。經(jīng)過對(duì)幾百條彈道的分析研究,把制導(dǎo)方案改進(jìn)為速度導(dǎo)引與高度導(dǎo)引相結(jié)合的混合導(dǎo)引方案。三是改進(jìn)測(cè)控系統(tǒng),確保了衛(wèi)星入軌段測(cè)量的可靠性。除此之外,還針對(duì)試驗(yàn)火箭研制、試驗(yàn)中暴露的問題采取了改進(jìn)措施,加強(qiáng)了質(zhì)量控制。
重型衛(wèi)星發(fā)射成功后,中共中央、國(guó)務(wù)院和中央軍委向從事研制和發(fā)射衛(wèi)星的全體人員表示熱烈祝賀。國(guó)外媒體也給予了很高評(píng)價(jià),認(rèn)為“重型衛(wèi)星上天,標(biāo)志著中國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展跨入了一個(gè)新階段,意義重大”。
利用一枚火箭發(fā)射三顆衛(wèi)星,也是上海航天人一個(gè)大膽的設(shè)想,當(dāng)時(shí)在國(guó)際上除了蘇聯(lián)和美國(guó)外,還沒有第三個(gè)國(guó)家進(jìn)行過這樣的嘗試。而上海航天人利用改進(jìn)后的風(fēng)暴一號(hào)火箭一舉成功發(fā)射了三顆衛(wèi)星。
為了保證用一枚火箭發(fā)射成功三顆衛(wèi)星,航天人首先通過重新組織全箭振動(dòng)試驗(yàn),比較準(zhǔn)確地掌握了多星狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性;合理設(shè)計(jì)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)和安排三顆衛(wèi)星的位置,改進(jìn)穩(wěn)定系統(tǒng)使它具有更大的靈活性和寬裕度,解決了多星引出的火箭結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題。第二是通過精心安排衛(wèi)星的分離程序,增加反推火箭的數(shù)量、調(diào)整反推火箭的位置,巧妙安排了實(shí)踐二號(hào)乙衛(wèi)星的位置和分離方向,確保衛(wèi)星分離時(shí)不發(fā)生碰撞,不被燃?xì)馕廴荆⒖煽康剡M(jìn)入各自的運(yùn)行軌道。第三是通過嚴(yán)格控制慣性器件引起的誤差和改進(jìn)制導(dǎo)方法,提高了入軌精度。此外,又通過挖潛進(jìn)一步提高了火箭的運(yùn)載能力,盡量提高衛(wèi)星的軌道高度,以延長(zhǎng)使用壽命。
但一箭三星發(fā)射出師不利。1979年7月28日清晨,風(fēng)暴一號(hào)火箭托舉著實(shí)踐二號(hào)、實(shí)踐二號(hào)甲、實(shí)踐二號(hào)乙3顆空間物理探測(cè)衛(wèi)星從酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地起飛?;鸺患?jí)、二級(jí)主機(jī)工作正常,但在滑行段飛行中游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)推力下降,直至起飛后297秒自行關(guān)機(jī)?;鸺K因飛行姿態(tài)失穩(wěn)在空中自毀。
經(jīng)查,這次發(fā)射失利問題主要出在游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵上,為此渦輪泵組的設(shè)計(jì)人員僅用44天就完成了設(shè)計(jì)改進(jìn)。這些變動(dòng)使渦輪泵脫離了振源,變形可以得到補(bǔ)償,并改善了渦輪泵的工作條件。
經(jīng)過大量單項(xiàng)試驗(yàn)、3次渦輪泵聯(lián)動(dòng)試驗(yàn),證明改進(jìn)方案可行,接著進(jìn)行1次500秒游動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)熱試車,一切正常。又經(jīng)過慎重研究,他們決定進(jìn)行一次游機(jī)與主機(jī)組合的二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)熱試車。聯(lián)合試車于1981年1月25日下午1時(shí)46分點(diǎn)火,試驗(yàn)取得圓滿成功。
1981年9月20日5時(shí)28分,火箭從酒泉基地點(diǎn)火起飛,經(jīng)過7分20秒,三顆衛(wèi)星按照設(shè)定的程序逐一與火箭分離,進(jìn)入各自預(yù)定的軌道。一箭三星發(fā)射終于獲得了成功了。
一箭三星是風(fēng)暴一號(hào)的第11次發(fā)射,也是它最后的輝煌。以后,國(guó)家對(duì)火箭的研制發(fā)射任務(wù)作了調(diào)整,上海不再研制風(fēng)暴一號(hào),其成熟的技術(shù)融入和延續(xù)到了上海后來研制的長(zhǎng)征四號(hào)和長(zhǎng)征二號(hào)丁等系列火箭中。
在風(fēng)暴一號(hào)的11次發(fā)射中,共成功了7次,失敗了4次。
其間,風(fēng)暴一號(hào)在進(jìn)行了部分技術(shù)改進(jìn)后,還于1977年和1978年共進(jìn)行過兩次地地低彈道飛行試驗(yàn),由酒泉基地飛向新疆荒涼的沙漠地區(qū),成功進(jìn)行了由上海研制的端頭再入大氣層的耐高溫?zé)g考核試驗(yàn),為以后我國(guó)洲際導(dǎo)彈成功飛向太平洋打下了良好的基礎(chǔ)。
風(fēng)暴一號(hào)運(yùn)載火箭的研制成果為我國(guó)航天國(guó)防事業(yè)做出了重大貢獻(xiàn),1985年,它以“液體地地戰(zhàn)略武器及運(yùn)載火箭”榮獲國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。(作者為資深航天人,現(xiàn)供職于上海交大錢學(xué)森圖書館)