王哲

從北斗組網(wǎng)衛(wèi)星成功發(fā)射到“嫦娥”成功登月，再到今年春節(jié)檔熱映的中國(guó)第一部硬科幻電影《流浪地球》形成全民熱潮，越來(lái)越多的國(guó)人對(duì)航天事業(yè)產(chǎn)生了濃厚興趣，大眾的航天熱和太空探索熱持續(xù)升溫。

在電影《流浪地球》中，一萬(wàn)座行星發(fā)動(dòng)機(jī)全功率開(kāi)啟，驅(qū)使整個(gè)地球離開(kāi)太陽(yáng)系踏上流浪之旅的影像震撼人心。在這部科幻電影的設(shè)定里，第一批利用重元素聚變?yōu)槿剂系男行前l(fā)動(dòng)機(jī)2040年前建成；而在現(xiàn)實(shí)中，按照規(guī)劃，到2040年，我國(guó)未來(lái)一代運(yùn)載火箭將投入應(yīng)用，空間運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間多次星際往返，組合動(dòng)力兩級(jí)重復(fù)使用運(yùn)載器研制成功，核動(dòng)力空間穿梭機(jī)出現(xiàn)重大突破。這已經(jīng)不是科幻。

火箭動(dòng)力有多大，航天的舞臺(tái)就有多大。航空航天領(lǐng)域的發(fā)動(dòng)機(jī)制造一直是我國(guó)的短板，長(zhǎng)期受制于人，而正是在中國(guó)航天科技集團(tuán)第六研究院院長(zhǎng)劉志讓等一批航天人的不懈努力下，中國(guó)才打破了西方壟斷，成為繼美俄之后能擁有國(guó)產(chǎn)重型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家。劉志讓院長(zhǎng)近期接受了《中國(guó)報(bào)道》記者的專(zhuān)訪(fǎng)，講述他親歷的我國(guó)新一代運(yùn)載火箭研發(fā)的光輝歷程以及我國(guó)宇航動(dòng)力的遠(yuǎn)大未來(lái)。

創(chuàng)新發(fā)展“長(zhǎng)征”路

“無(wú)論是在首都北京液體動(dòng)力從零起步的白手起家，還是在三線(xiàn)建設(shè)時(shí)期的艱苦創(chuàng)業(yè)；無(wú)論是搬遷西安后的發(fā)展壯大，還是兩次戰(zhàn)略重組的融合發(fā)展，在中國(guó)航天波瀾壯闊的崢嶸歲月中，航天六院人始終堅(jiān)持不懈地努力?！眲⒅咀尭嬖V《中國(guó)報(bào)道》記者，50多年來(lái)，航天六院自主研制了100多種不同型號(hào)、不同性能、不同用途的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及空間推進(jìn)系統(tǒng)，應(yīng)用于長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭，將100多顆衛(wèi)星以及飛船送往預(yù)定軌道。

伴隨著我國(guó)新一代運(yùn)載火箭長(zhǎng)征五號(hào)、長(zhǎng)征六號(hào)、長(zhǎng)征七號(hào)的完美首飛，中國(guó)航天已經(jīng)有了向深空進(jìn)軍的最重要物質(zhì)基礎(chǔ)。推舉這三型火箭升空的正是120噸級(jí)高壓補(bǔ)燃循環(huán)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，它代表著我國(guó)運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的最高水平，是新一代航天動(dòng)力，它將我國(guó)近地軌道運(yùn)載能力從9.5噸提升到25噸，是我國(guó)后續(xù)探月工程、空間實(shí)驗(yàn)室、空間站等發(fā)射任務(wù)的主要?jiǎng)恿Α?/p>

發(fā)動(dòng)機(jī)是火箭和航天器的“心臟”，研制無(wú)毒、無(wú)污染、高性能、綠色環(huán)保的新型大推力液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，并在重大航天工程上使用，是人類(lèi)探索深空的需求，也是世界各航天大國(guó)夢(mèng)寐以求的目標(biāo)。

早在上世紀(jì)80年代中后期，我國(guó)著名火箭發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)家、時(shí)任067基地（航天六院的前身）主任張貴田，就率先提出中國(guó)要發(fā)展綠色環(huán)保液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。懷揣著研制綠色環(huán)保液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的夢(mèng)想，一批又一批的科研人員開(kāi)始了艱難而執(zhí)著的探索。

液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的研制可謂攀登世界航天動(dòng)力領(lǐng)域的“珠穆朗瑪峰”。液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)采用的推進(jìn)劑和循環(huán)方式與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)完全不同，在最高壓力、渦輪功率、推進(jìn)劑流量等設(shè)計(jì)參數(shù)上，也比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)高出數(shù)倍。這就要求科研人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料、工藝、試驗(yàn)等諸多方面必須采用一系列先進(jìn)技術(shù)，大大增加了發(fā)動(dòng)機(jī)研制的難度。突破這些關(guān)鍵技術(shù)，不僅是對(duì)航天六院幾十年來(lái)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)已有認(rèn)知的創(chuàng)新實(shí)踐，也是對(duì)未知領(lǐng)域的大膽探索。

“20多年前，當(dāng)我們將液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)作為發(fā)展方向時(shí)，工業(yè)水平與世界先進(jìn)技術(shù)有著很大的差距，特殊材料、工藝設(shè)備和檢驗(yàn)手段根本沒(méi)有，研制的艱辛可想而知。”劉志讓表示，“當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)為我們搞不出來(lái)，有國(guó)外權(quán)威專(zhuān)家甚至說(shuō)，‘即使你們能把發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)出來(lái)，也無(wú)法制造出來(lái)。 ”

在外界的一片質(zhì)疑聲中，劉志讓和他的同事們更加堅(jiān)定了一定要研制出液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的信心與決心?！斑@一火箭新動(dòng)力若研制成功可以使我國(guó)快速跨入世界航天強(qiáng)國(guó)，我們沒(méi)有理由不堅(jiān)持?！?/p>

航天六院迎難而上，組建了一支由老中青科研人員組成的液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)研制團(tuán)隊(duì)，開(kāi)始了艱苦卓絕的攻關(guān)。面對(duì)前所未有的新技術(shù)、國(guó)內(nèi)鮮有的新材料、無(wú)從借鑒的新工藝，科研人員向一個(gè)個(gè)難關(guān)發(fā)起了挑戰(zhàn)。通過(guò)對(duì)我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)水平和我國(guó)已有火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研制基礎(chǔ)進(jìn)行分析，他們確定了各階段的研制目標(biāo)、主要內(nèi)容，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)集中力量逐一攻克。

“我們幾乎跑遍了全國(guó)所有相關(guān)的高校、研究院所，聽(tīng)說(shuō)了我們的目標(biāo)，大家?guī)缀醵己翢o(wú)保留、傾其所有，在大家的共同支持下，終于艱難起步了?！眲⒅咀尭嬖V記者。

經(jīng)過(guò)持續(xù)攻關(guān)，航天六院先后完成了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)總體方案論證，開(kāi)展了對(duì)富氧燃?xì)獍l(fā)生器、主渦輪泵關(guān)鍵技術(shù)和主要閥門(mén)技術(shù)的研究探索，攻克了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器—渦輪泵聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)等一系列關(guān)鍵技術(shù)，并于2000年通過(guò)了國(guó)家的正式立項(xiàng)。從此，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的研究攻關(guān)工作步入正軌，研制團(tuán)隊(duì)的信心更足了。

正式立項(xiàng)后，隨著研制進(jìn)程的深入，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)所面臨的一系列新的技術(shù)難關(guān)又橫亙?cè)谘兄茍F(tuán)隊(duì)面前。在液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)研制初期，啟動(dòng)問(wèn)題就成為擺在設(shè)計(jì)人員面前的第一道難關(guān)?！耙后w火箭發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)是最復(fù)雜最難的設(shè)計(jì)，在幾秒甚至零點(diǎn)幾秒內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)件要從靜止?fàn)顟B(tài)加速到每分鐘幾萬(wàn)轉(zhuǎn)的高轉(zhuǎn)速，燃燒組件要從環(huán)境溫度達(dá)到三四千攝氏度的高溫，在啟動(dòng)過(guò)程的千分之幾秒內(nèi)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)不好都可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障乃至爆炸，失敗與曲折是常有的事?！眲⒅咀尰貞浾f(shuō)。

“2001年，120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)先后進(jìn)行了4次整機(jī)試車(chē)，全部失敗，有兩次是因啟動(dòng)不正常導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆炸，還有兩次是燃?xì)庀到y(tǒng)燒毀。讓研發(fā)人員的壓力倍增，經(jīng)過(guò)近半年的艱苦攻關(guān)，找到了失敗的根本原因，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)才終于取得突破。”劉志讓回憶說(shuō)，“當(dāng)時(shí)，隨著失敗的次數(shù)增多，設(shè)計(jì)人員的壓力越來(lái)越大，大家都整晚整晚地睡不好覺(jué)，我記得當(dāng)時(shí)有一段時(shí)間一睡著就夢(mèng)到試車(chē)失敗的火光和濃煙，太煎熬了。每次試車(chē)前夕，就是我們精神最緊張壓力最大的時(shí)候。”

“進(jìn)入到液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品大會(huì)戰(zhàn)后，發(fā)動(dòng)機(jī)零部組件生產(chǎn)制造所有車(chē)間倒排工期，零件交接均以小時(shí)計(jì)算。我們很多工作人員幾個(gè)月都沒(méi)睡過(guò)一個(gè)囫圇覺(jué)?！眲⒅咀寣?duì)記者說(shuō)，每個(gè)設(shè)計(jì)人員都沒(méi)有氣餒，而是發(fā)揮各自的聰明才智，千方百計(jì)地收集資料，提出新方案，不斷修正啟動(dòng)仿真模型，優(yōu)化啟動(dòng)程序。

經(jīng)過(guò)半年努力攻關(guān)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)終于摸清了試車(chē)失敗的根源和機(jī)理，完成了50多頁(yè)的設(shè)計(jì)報(bào)告，提出了發(fā)動(dòng)機(jī)新的啟動(dòng)方案和啟動(dòng)程序。設(shè)計(jì)人員在隨后的試車(chē)中，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，工作正常，按預(yù)定程序關(guān)機(jī)，起動(dòng)過(guò)程與仿真結(jié)果良好吻合，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)研制終于制服了“啟動(dòng)”這只攔路虎，取得了里程碑式的突破。

心懷祖國(guó)創(chuàng)造奇跡

“我們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)中，既有耄耋之年仍然奮斗在科研一線(xiàn)的老科學(xué)家，又有一大批懷揣夢(mèng)想、敬業(yè)奉獻(xiàn)的中青年技術(shù)骨干。他們的收入在全行業(yè)中最多只能算中上等，但他們肩負(fù)的壓力和責(zé)任則是大多數(shù)工作所無(wú)法比擬的。這些默默無(wú)聞的奮斗者，時(shí)時(shí)刻刻心懷祖國(guó)，不忘責(zé)任和使命，用智慧和力量創(chuàng)造了奇跡?！眲⒅咀寣?duì)記者說(shuō)。

10余年間，航天六院科研人員經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次失敗與挫折，突破了近80項(xiàng)設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)技術(shù)，帶動(dòng)了我國(guó)50余種新材料的研制。液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功，使我國(guó)成為世界上第二個(gè)掌握液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)核心及關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)家，顯著提升了我國(guó)進(jìn)出宇宙空間的能力，是我國(guó)由航天大國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志。

“以往的傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)需要依靠專(zhuān)門(mén)的火藥啟動(dòng)器等裝置，而液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了自身啟動(dòng)，相當(dāng)于把老式的手搖拖拉機(jī)改造為一擰鑰匙即能啟動(dòng)的汽車(chē)；液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)就如同自動(dòng)擋汽車(chē)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，對(duì)載人航天來(lái)說(shuō)，可以有效降低火箭飛行中的加速度，提高航天員的舒適度，降低對(duì)航天員的體能要求，使普通人也有望遨游太空；液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的‘心臟渦輪泵產(chǎn)生的最高壓強(qiáng)可達(dá)到500個(gè)大氣壓，相當(dāng)于能夠把上海黃浦江的水，打到海拔5000米的青藏高原?！?劉志讓向記者講述液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)成功的重大意義，“未來(lái)，科研人員可以在液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上研制出能夠重復(fù)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)，使運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)天地往返、重復(fù)飛行?！?/p>

為了研制液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，航天六院建設(shè)了亞洲最大的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)臺(tái)和大功率泵實(shí)驗(yàn)室，為我國(guó)研制載人登月重型運(yùn)載火箭的大推力發(fā)動(dòng)機(jī)奠定了基礎(chǔ)。

劉志讓帶領(lǐng)下的航天六院，一步步突破了國(guó)外技術(shù)封鎖，突破了從常規(guī)推進(jìn)劑到高能低溫推進(jìn)劑、推力從毫牛級(jí)到120噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)等一系列液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵和核心技術(shù)，研制出了上百種適用于長(zhǎng)征系列火箭的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，滿(mǎn)足了從常溫到低溫、串聯(lián)到捆綁、一箭單星到一箭多星、發(fā)射衛(wèi)星到發(fā)射飛船、發(fā)射地球軌道航天器到發(fā)射深空探測(cè)器的需要，為廣播通信、氣象、資源等系列衛(wèi)星及神舟飛船等提供空間推進(jìn)系統(tǒng)。

“在軍民融合領(lǐng)域，我們也做了大量的工作，比如大家在《流浪地球》中看到的行星發(fā)動(dòng)機(jī)噴射的等離子體其實(shí)并不完全是科學(xué)幻想，我們甚至已經(jīng)把相關(guān)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等離子體點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用到了民用領(lǐng)域?！眲⒅咀尳榻B說(shuō)，依托軍民融合平臺(tái)——陜西省等離子體物理與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等離子體點(diǎn)火技術(shù)的拓展應(yīng)用，利用高電壓引弧，通過(guò)等離子體炬產(chǎn)生高溫等離子束，引入1600℃高溫的氣化爐，使固體廢棄物中的有機(jī)物完全裂解氣化為可燃性氣體，無(wú)機(jī)物質(zhì)高溫熔融為玻璃態(tài)物質(zhì)并回收利用，使危險(xiǎn)廢棄物徹底無(wú)害化，無(wú)二惡英產(chǎn)生并固化重金屬，可以處理任何固體廢棄物。

建成世界一流宇航動(dòng)力公司

3月24日，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司六院某試驗(yàn)區(qū)指揮控制中心傳來(lái)一片歡呼聲，我國(guó)自主研發(fā)的500噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器的渦輪泵聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)取得圓滿(mǎn)成功，這意味著我國(guó)500噸級(jí)重型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)邁出了關(guān)鍵性的一步，而這款500噸級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為YF-480型，將是當(dāng)之無(wú)愧的“國(guó)產(chǎn)心臟”，展現(xiàn)中國(guó)在重型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的實(shí)力與成就。

據(jù)劉志讓介紹，目前，俄羅斯占據(jù)了重型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的第一寶座，其研制的RD-170火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推力達(dá)790噸，其次是美國(guó)的F-1火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，推力達(dá)690噸，而中國(guó)的YF-480型將成為僅次于美俄的又一款重型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

YF-480型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，將成為我國(guó)正在研發(fā)的重型運(yùn)載火箭長(zhǎng)征9號(hào)的最強(qiáng)心臟。而長(zhǎng)征9號(hào)運(yùn)載火箭，是我國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭中運(yùn)載能力最強(qiáng)的一款，在未來(lái)將擔(dān)負(fù)起中航的各項(xiàng)重大航天任務(wù)，例如載人登月項(xiàng)目、國(guó)際空間站的建立以及火星登陸等深空探測(cè)項(xiàng)目。

“3月份，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭迎來(lái)了第300次發(fā)射的里程碑，載人航天工程長(zhǎng)征五號(hào)乙運(yùn)載火箭目前已經(jīng)全面進(jìn)入試樣研制，后續(xù)將開(kāi)展首飛前準(zhǔn)備；北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將完成7箭10星發(fā)射任務(wù)，這些成就的取得同中國(guó)航天液體動(dòng)力事業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的非凡歷程是分不開(kāi)的?！眲⒅咀屜蛴浾呓榻B說(shuō)，目前，長(zhǎng)征九號(hào)運(yùn)載火箭的先期關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、方案深化論證階段的工作，包括“重型運(yùn)載火箭總體技術(shù)”“大推力液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)”等12項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)即將收尾。長(zhǎng)征九號(hào)箭體直徑達(dá)9.5米，全箭總長(zhǎng)近百米，運(yùn)載能力是目前我國(guó)火箭最大運(yùn)載能力的5倍以上，未來(lái)將執(zhí)行我國(guó)載人登月、深空探測(cè)等重大工程項(xiàng)目的發(fā)射任務(wù)。

劉志讓對(duì)《中國(guó)報(bào)道》記者描繪了中國(guó)航天未來(lái)的遠(yuǎn)大圖景：我國(guó)在2020年至2030年間規(guī)劃了4次深空探測(cè)任務(wù)，包括首次火星探測(cè)、小行星探測(cè)、火星取樣返回，木星及行星系穿越。其中首次火星探測(cè)任務(wù)將于2020年底前完成火星探測(cè)器的發(fā)射，對(duì)火星進(jìn)行環(huán)繞、著陸和巡視探測(cè)。2030年重型運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)首飛。2035年，運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)完全重復(fù)使用，以智能化和先進(jìn)動(dòng)力為特點(diǎn)的未來(lái)一代運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)首飛。2040年，我國(guó)未來(lái)一代運(yùn)載火箭將投入應(yīng)用，空間運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間多次星際往返，組合動(dòng)力兩級(jí)重復(fù)使用運(yùn)載器研制成功，核動(dòng)力空間穿梭機(jī)出現(xiàn)重大突破。

“對(duì)太空的探索永無(wú)止境，我們現(xiàn)在承擔(dān)的好多任務(wù)是我們很多年前就設(shè)想到的，但那時(shí)認(rèn)為非常遙遠(yuǎn)，可能得要幾代人的努力，結(jié)果沒(méi)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間我們就實(shí)現(xiàn)了。就拿300次宇航發(fā)射來(lái)說(shuō)，前100次用了37年，第二個(gè)100次用了7年，第三個(gè)100次用了4年……我們現(xiàn)在的想象，也許在不久的將來(lái)就能成為現(xiàn)實(shí)?！眲⒅咀屨f(shuō)。