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与火箭相伴的无悔人生——记中国工程院院士、运载火箭总设计师龙乐豪

2012-02-21贺鹏梓

卫星与网络 2012年5期
关键词:长征三号登月研制

+ 本刊记者:贺鹏梓

少年立志

长征三号是和龙乐豪的名字联系在一起的。

作为中国大型主力火箭,长征三号及长征三号甲、乙、丙承担着发射各种通信卫星、地球静止轨道气象卫星和北斗导航卫星的重要任务。全世界只有五个能自主研制此类火箭的国家。作为研发团队中的核心人物,龙乐豪是如何从一个农家子弟成长为长征三号甲系列火箭总设计师的呢?

早在少年时期,龙乐豪就立下了报国的志向。1938年,龙乐豪出生于一个农民家庭,在日寇横行大肆抢掠中国百姓的战乱中度过了少年时期。一次,为逃避日军的扫荡,年幼的龙乐豪藏在高粱杆垛里,逃过了一劫。

从那时起,龙乐豪的心里就产生了一个朦胧的念头—保家卫国,让同胞不再受外敌欺凌。

用龙乐豪的话说,他是位“从小长在牛背上,从牛背上走下来”的火箭总设计师。小时候,他的大部分时间都用来帮家里做农活、放牛,在解放后,才有了读书的机会。

战乱时期的记忆,使龙乐豪很早就意识到,只有国防强大,国家才能安定,人民才能安康,并由此产生了深深的国防情结。

读高中时,龙乐豪加入了中国共产党。毕业后,被保送到上海交大。1956年,由于沿海地区有发生战争的危险,上海交大西迁到西安,也就是如今的西安交通大学。从此,龙乐豪踏上了国防之路。

相伴火箭

1963年大学毕业的龙乐豪被分配到国防部五院。当时,中国正在实施“两弹一星”工程。

据龙乐豪的回忆,当时他对星箭的概念还非常模糊,只看到过纸面上的图形,没有见过实物,更没有参加过教学实习。只有1962年底,到沈阳某厂参观防空导弹展示时,他才接触到了导弹自动驾驶仪及导弹核心控制设备等。

当时的科研和生活条件都很艰苦,六七个青年科技工作者挤在人住一个套间,但他们却乐在其中,通力合作、心无旁骛地从事着科研工作。即使是在礼拜天,也少有休息,基本上每天都要工作十几个小时。为了一个共同的信念,他们忘我地工作着。

1969年,美国实现了“阿波罗”登月计划,不由得让龙乐豪感叹于美国的科技实力。早在两千年前,富于想象的中国人就创造嫦娥奔月的神话故事,但在近代登月科技上,美国却毫无疑问地领先了一步。当时的中国并不具备登月能力,需要航天科技工作者从现实出发、从头做起、踏踏实实迈出第一步。要成功登月,必须拥有大运载能力的运载火箭,而中国的航天科技还没有发展到可以研制运载火箭的程度,必须先从研制最基础的近程导弹做起,再一步步向前推进。嫦娥一号、嫦娥二号的成功登陆就是这样一步步扎扎实实过来的。而龙乐豪是每一个成功过程中的见证者与伴随者之一。

龙乐豪2011年曾在《航天报》发表文章《关于中国载人登月工程的发展战略研讨》。文中,龙乐豪就中国和美国的航天科技可以作了比较,认为今天的中国和美国40年前启动阿波罗工程时相比,经济实力和技术条件已有超越,如果中国人要实现战略登月,技术问题已不再是障碍。

剑指长空

长征三号是当前中国第一型高轨道运载火箭,也是中国航天乃至国家科技实力的象征之一。龙乐豪从上世纪70年代开始,出任长征三号火箭的总体主任设计师。

运载火箭作为复杂的机电综合体,其研制对所有国家来说都是高难度的工程。龙乐豪是如何把它从图纸变成“飞天神器”的呢?

龙乐豪回忆,研制长征三号时,曾遇到过不少技术难题。最大的难题是研制低温推进剂,这是研发高轨道运载火箭最基本、最基础的工作。而当时国内技术积累很少,或者说基本空白。低温推进剂用在火箭的第三级上,原料为液态氢氧。液态氢氧的沸点很低,液氧沸点约为零下182度,液氢的沸点为零下252度左右。为了防止液态氢氧结冰,储箱里不能有空气和氮气等杂质。如果混入杂质将导致结冻,产生渣子,使储箱爆炸。因此,只能用氢气和氦气置换或增压。当时科研人员还没有掌握氦气的低温物理性能,只能一点点摸索。因此,基础研究工作难度很大。但龙乐豪带着科研团队,凭着一股不突破难关不罢休的精神,最终掌握了技术要领。

除了低温燃料外,科研团队还面临着很多技术难题。譬如,发动机“次同步振动”问题,因为它会导致发动机爆炸,有很大的危险性,还有动力系统试车中的“缩火现象”等。经过科研队伍的不断摸索,最终一一攻克了这些技术难题。

经过多年努力,1984年1月,长征三号终于进入试飞阶段。龙乐豪很想亲临现场,看着自己倾注了无数心血的火箭飞向天空。然而,作为一号指挥员,他必须坚守岗位。每当指挥发射完毕,他走出山洞时,火箭已经达到一个很高的位置,天气晴朗时还能远远看到一个小黑点,有雾或阴雨天时就只能听到半空中传来的轰鸣声。每次发射前,龙乐豪都会围绕火箭转一圈,向它告别。不过,他最终还是等到了亲临现场的机会,2012年3月,包括龙乐豪在内的火箭研发者被请到了观礼台上,目睹了火箭升空的壮丽场面。

末速调节的意义

龙乐豪曾为中国第一代洲际导弹研制过末速调节方案,至今仍在沿用。与国外的洲际导弹相比,这个火箭调速方案有自的独特特点。

据龙乐豪介绍,末速调节的意义在于,发动机关机前推力很大,关机时不会立刻变为零,仍有燃料在燃烧,因此需要末速调节。具体的办法是用一种小推力发动机,使发动机的燃烧速度逐渐减慢,以便达到关机的需要。具体到工程实现,有液体小发动机等手段。这种手段在运载火箭和洲际导弹上是通用的,因此一般说来,一个国家能够发射地球高轨道卫星,那么它的战略导弹也就呼之欲出了。

虽然末速调节的原理是相同的,但要结合每个国家的具体情况,尽可能的保证火箭的小巧玲珑、简单可靠。中国火箭调速方案的特色,就是小推力、长时间滑行,由于它的存在使长征二号的二级火箭起到了三级火箭的作用,显示出了优越的性能。

1996年向李鹏总理汇报

探索无止境

2010年龙乐豪在接受采访时曾表示,中国与国外的差距,一是缺少大运载能力火箭,二是发射准备周期长。

2011年,中国的运载火箭发射频率已经达到了一个较高的水平。但龙乐豪认为,目前运载能力的差距仍然存在。他希望在短时间内结束这种差距,据他预计在2015年前后、长征五号升空成功后,与国外的差距也将就随之缩小。至于发射准备周期,已经由原来的40天左右缩短到20天之内,基本与国外接近。不过他也指出,俄罗斯和乌克兰联合研制的“天顶”号火箭发射准备周期只有3天,因此中国还需要再加快科研步伐。

谈到中国的航天发射频率,龙乐豪认为一年30次不多、20次不少,中国改革开放之前一年只发射一两次,有的年份还不到一次,随着技术的进步,发射频率将越来越高。

在大运载能力火箭方面,龙乐豪指出,长征五号这种大型火箭研制难度非常大,火箭发动机经历了多年的科研和改进,总共完成了四个阶段的研制,也就是立项、方案、初样、试验阶段,在地面累计进行了3万多秒的试车后,已开始交付运载火箭地面动力系统试车用的发动机。

龙乐豪介绍说,长征五号的近地轨道运载能力可以达到25吨,可以满足空间站的发射需要。中国的运载火箭研制历程长达半个世纪,但仍存有不足,原因是没有根本性的技术创新,也就是推进技术没有根本创新。要想把人类送到月球甚至更远的火星上去,必须用重型火箭,起飞重量不能小于3000吨级,运载能力大于100吨。以目前人类掌握化学推进技术还不能研制出一次发射直接将人类送入火星的超大运载能力的重型火箭。

龙乐豪认为,美国“战神”系列火箭充分继承利用了航天飞机的成熟技术,遗憾的是研制工作半途停滞。除经济因素外,另一个原因是美国人不愿再将精力放在已经涉足过的登月火箭研制上。美国虽然取消了“战神1”“战神5”火箭研发工作,但还在研发SLS系统,这是一种一次性使用的航天运输系统,火箭不太重,体积也不大,美国计划第一步研发70吨左右运载能力的火箭,第二步研发130吨左右运载能力的火箭。

无悔的人生

1960年代,航天科研的工作单位和性质要求高度保密。龙乐豪的母亲解放前就去世了,家中只有老父亲一个人。但他的父亲很清楚他的工作的重要性,从不多问。

火箭科研是危险的事业,很多人为此流血牺牲。龙乐豪也曾面对这样的危险。长征三号发射前有准备一个程序,就是将火箭固定在地面,除不让它起飞外,别的系统都工作,这叫动力系统试车。这是火箭升天前的重要步骤。第一次动力系统试车时,由于经验不足,连接器处的液氢泄露。火箭第三级储箱里装有大约10吨左右的液氧、液氢,这无异于一个巨大的炸弹,一旦出现问题,周围几千米内的生命都会受到威胁。龙乐豪等近距离接触的人面临的危险,是不言而喻的。但他将生命安全置之度外,带队冲锋在第一线,经过一系列繁琐的整修工作,最终排除了危险。当时,龙乐豪的妻子也在现场,两人面对着同样的危险,却彼此心照不宣。或许,这就是航天人的精神,而正是在这种不畏危险报效国家的精神成就了龙乐豪无悔的一生。

胡锦涛主席曾指出:伟大的精神推动伟大的事业。而正是在航天精神的鼓舞和塑造下,像龙乐豪这样的航天人创造了一个又一个奇迹。

龙乐豪院士简介

龙乐豪(1938.7.4-),导弹火箭专家,1938年7月出生于湖北省汉阳县一个贫农家庭。在华中师大附中完成中学学业。1963年毕业于上海交通大学自动控制专业,同年分配到国防部第五研究院第一总体设计部工作。历任技术员、工程组长、总体室主任、长征三号火箭总体主任设计师;1984年任总体设计部主任,1986年与1989年先后兼任长征三号甲火箭副总设计师与总设计师;1991年任中国运载火箭技术研究院副院长,兼任长征三号甲、乙、丙火箭总设计师与总指挥。

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