文｜本刊記者 周 琳

運載火箭：自主創(chuàng)新領先國際

文｜本刊記者 周 琳

四川大涼山深處，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，長征三號甲運載火箭(CZ-3A)整裝待發(fā)。倒計時口令響起：“3、2、1、點火……”

每到這時，火箭的總設計師姜杰總會看看時間，零窗口發(fā)射，分秒不差。

萬里之外“命中靶心”

姜杰——中國科學院院士、中國運載火箭技術(shù)研究院長征三號甲系列火箭的總設計師，溫和而嫻靜，舉手投足間有一種難以言傳的親和力。她常說：“30年前，航天是我的理想；30年后的今天，航天是我的熱愛。”

1983年姜杰從國防科技大學畢業(yè)后，來到中國運載火箭技術(shù)研究院，投入到祖國航天事業(yè)當中。一路走來，從普通設計員、科研帶頭人到型號總設計師，姜杰坦言，自己在長三甲系列火箭上傾注了大量的心血。

運載火箭是發(fā)射航天器的工具，組織實施載人航天工程空間實驗室，都離不開運載火箭的輸送。

長征三號甲系列火箭是由長征三號甲、長征三號乙、長征三號丙三型火箭共同構(gòu)成的。該系列火箭目前包攬了中國所有高軌道航天器發(fā)射任務，主要用于執(zhí)行北斗導航工程、通信衛(wèi)星、國際商業(yè)衛(wèi)星等發(fā)射任務。長征三號甲系列火箭發(fā)射次數(shù)已占中國運載火箭所有發(fā)射次數(shù)的近三分之一。 火箭的能力有多大，中國進入太空的能力就有多強。 姜杰說：“火箭就像接力賽中的第一棒，必須跑好，才能讓衛(wèi)星發(fā)揮作用。”

長征三號甲系列運載火箭總設計師 姜杰

還記得“嫦娥三號”月球探測器的奔月之旅好比坐“電梯”——一步到位，火箭需要將它直接送入近地點高度200公里、遠地點高度38萬公里的地月轉(zhuǎn)移軌道，這對入軌精度提出了很高的要求。

因此，就需要在教學過程中，采用相應的策略，通過乒乓球教學提升學生的核心素養(yǎng)，實現(xiàn)學生德、智、體、美、勞的全面發(fā)展，成為具備良好身體素質(zhì)和心理素質(zhì)的優(yōu)良學生。

姜杰說：“如果把火箭發(fā)射比做‘打靶’，以往的發(fā)射任務，允許我們打三環(huán)，但這次必須打十環(huán)?！?/p>

一次次挑戰(zhàn)，就是一次次創(chuàng)新和超越。姜杰帶領科研人員首次采用了“雙激光慣組加衛(wèi)星導航修正”的復合制導技術(shù)。“就像給火箭安了兩只‘眼睛’。一只眼睛讓火箭按照設計好的軌道飛行，另一只眼睛精確計算最佳途徑，隨時修正?！苯苷f。

2013年12月2日，長三乙火箭托舉“嫦娥三號”奔向了遙遠的月球。

參加工作至今，姜杰參加了長三甲系列近30枚火箭的研制工作。

首次實現(xiàn)了中國采用兩枚助推器的結(jié)構(gòu)不對稱火箭的穩(wěn)定控制、攻克了長三甲火箭控制統(tǒng)冗余關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng),在繞月探測工程中，圓滿完成了火箭飛行控制任務，精確地把首顆月球探測衛(wèi)星送入預定軌道……隨著一次次重大的技術(shù)突破，昔日文靜的姜杰已成長為獨當一面的航天專家。

143天“九戰(zhàn)九捷”

低成本、強適應性和高可靠性使長征三號甲系列火箭獲得“金牌火箭”的美譽。近年來，該系列火箭步入了高密度發(fā)射的“新常態(tài)”，創(chuàng)造了143天內(nèi)9戰(zhàn)9捷的高密度發(fā)射紀錄。

2016年，長征三號甲系列運載火箭執(zhí)行了7次發(fā)射任務，是本年度發(fā)射次數(shù)最多的型號；2017年，長三甲系列火箭預計還會發(fā)射10次左右，任務最密集時，平均15天就有一次發(fā)射任務。

火箭發(fā)射具有高風險的特點，又都依靠中國自主創(chuàng)新的新技術(shù)。對于如此高密度的發(fā)射計劃，任何質(zhì)量問題都會給發(fā)射成功帶來風險，必須把火箭研制和生產(chǎn)質(zhì)量放在首位。中國航天人已實施組批生產(chǎn)流程和質(zhì)量控制體系，在可靠性設計和管理的先進技術(shù)上下功夫，在發(fā)射點火前力求做到“零缺陷”，將風險降到最低。

常戰(zhàn)常勝，“穩(wěn)”是關(guān)鍵。作為成熟火箭，長三甲系列火箭的技術(shù)狀態(tài)相對穩(wěn)定，這對可靠性增長、提高用戶信心大有裨益。“穩(wěn)”還意味著火箭對技術(shù)狀態(tài)更改有較強的適應性。近年來，無論是星箭接口的更新還是增加上面級等較大的改動，長三甲系列火箭總能以最快的速度適應。而在國內(nèi)外商業(yè)發(fā)射市場，能根據(jù)用戶需求迅速調(diào)整狀態(tài)的火箭往往是最搶手的?！?/p>

2016年11月3日，中國最大推力新一代運載火箭長征五號在中國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射

姜杰說：“長征三號甲系列運載火箭進入高密度發(fā)射期主要源于中國通信、導航、遙感、氣象等衛(wèi)星系統(tǒng)飛速發(fā)展的需要，同時也有多次國際商業(yè)發(fā)射?！?/p>

以北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)為例，全球系統(tǒng)組網(wǎng)的30余顆衛(wèi)星將在2020年前完成發(fā)射。這不僅在中國航天史上，在國際上也將成為最大規(guī)模的星座之一；在星座構(gòu)型上，北斗系統(tǒng)具有獨特的三種優(yōu)化軌道，可以更有效地發(fā)揮導航系統(tǒng)功能。

姜杰解釋說，與主要覆蓋亞太地區(qū)的北斗區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)不同，全球系統(tǒng)組網(wǎng)的發(fā)射密度要求更高，有利于保證星座整體工作壽命；同時，火箭還要將衛(wèi)星直接送入工作軌道，與以往發(fā)射轉(zhuǎn)移軌道相比，每顆衛(wèi)星可以節(jié)省數(shù)天的變軌時間，還可以省去衛(wèi)星的變軌發(fā)動機。

據(jù)悉，作為中國發(fā)射高軌道衛(wèi)星的主力火箭，長征三號甲系列運載火箭經(jīng)歷幾次高密度發(fā)射期，其中2010年至2012年共完成了26次發(fā)射，成功率達到國際先進水平。近年來，北斗區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)組網(wǎng)發(fā)射完成，實現(xiàn)了14星、多軌道的星座發(fā)射。嫦娥二號、嫦娥三號等也已被成功送入太空，實現(xiàn)了探月工程火箭直接地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射和再入返回飛行試驗器發(fā)射，為中國未來的大規(guī)模星座組網(wǎng)和深空探測提供了較好的基礎。

從航天大國到航天強國

姜杰說：“縱觀長征三號甲系列火箭的研制發(fā)展歷程，大致經(jīng)歷了能力形成、提升和拓展三個階段?！?/p>

在能力形成階段，長征三號甲系列火箭可以將高軌衛(wèi)星送到地球同步轉(zhuǎn)移軌道，由衛(wèi)星經(jīng)過多次變軌進入地球同步軌道。這個時期可被視為長征三號甲系列火箭的“1.0時代”。

隨著火箭能力提升，長征三號甲系列火箭進入“2.0時代”——不僅可以發(fā)射同步軌道衛(wèi)星，還可以將衛(wèi)星發(fā)射進入不同的中高軌，在探月工程中掌握了直接地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射技術(shù)，在北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設中能夠發(fā)射中圓軌道衛(wèi)星和傾斜地球同步軌道衛(wèi)星。

如今，長征三號甲系列火箭進入能力拓展階段——長征三號丙/遠征一號運載火箭由原來的三級火箭升級為四級火箭，我國首次實現(xiàn)上面級直接入軌技術(shù)發(fā)射中高軌衛(wèi)星，極大地增強了火箭對發(fā)射任務的適應性，提升了航天器快速進入空間的能力。而這也標志著長征三號甲“家族”正式迎來了其發(fā)展的“3.0時代”。

2016年是航天事業(yè)創(chuàng)建60周年。這一年，中國長征系列運載火箭實施22次發(fā)射，將近40個航天器成功送入太空，全年發(fā)射次數(shù)首次突破20次，創(chuàng)造了中國航天歷史上年發(fā)射量最高紀錄。

同樣也是在這一年，中國首個濱海發(fā)射基地文昌航天發(fā)射場首次執(zhí)行航天發(fā)射任務；長征五號運載火箭成功首飛，堪稱中國運載火箭升級換代的里程碑工程事件，其可與美俄等航天強國運載能力最強的火箭相媲美。中國正從航天大國邁向航天強國。

“十三五”期間，長征火箭高密度發(fā)射將進入常態(tài)，預計共有100余次發(fā)射任務。到2020年，長三甲系列火箭每年要完成8至10次發(fā)射。

“火箭發(fā)射是一個大的系統(tǒng)工程，需要各方面的良好配合，要將目光放在整個系統(tǒng)上，這對我解決問題的能力是一個很大的考驗?！苯苷f：“應戰(zhàn)新一輪高密度發(fā)射，我們充滿信心！”