中国航天,迈入快速高质量发展时代
2019-04-22杨蜜
杨蜜
“探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦。”2019年3月10日,长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射,将中星6C卫星送入太空,标志着我国长征系列运载火箭完成了第300次发射。
事实上,在长征系列运载火箭300次成功发射之前,媒体见面会已经召开,预示着这一承载着近50年历史的标志性节点,将成为2019年春天必然的喜讯。
300次,航天发射进入加速期
第300次发射意义非凡,它标志着国家综合实力的不断提升的表现,是中国从航天大国向航天强国迈进的重要里程碑。
党的十九报告中明确指出建设航天强国的宏伟目标,而大力发展以长征系列运载火箭为代表的航天运输系统,将助力实现中国实现航天强国,也是中国实现强国梦的战略性工程。
航天科技集团董事长、党组书记吴燕生表示: “一代代航天人用智慧和汗水、担当与毅力在航天发展进程中刻下了中国印记,打造了‘长征这一国际知名的运载火箭自主品牌。”
回顾这300次发射,长征系列火箭经历了从艰苦创业到走向世界,从载人飞行到圆梦奔月,再到近些年的高密度发射、产业化发展的跨越进程。值得注意的是,第一个100次发射用时37年,第二个100次发射用时7年多,而第三个100次发生仅用时4年。
不难发现,在这个中国航天事业由量变向质变发展的新特点的数字背后,有着令人格外瞩目的航天发射的加速度进程。
在第三个100次发射中,长征火箭每年平均发射次数为25次,共将225颗航天器送入太空,实现了从每年几次发射,向十几次、几十次的跨越。2018年,长征运载火箭共完成37次宇航发射,位居世界第—。
这标志着中国航天已经进入高速发展阶段,且步伐稳健。
伴随着300次的发射,我国重大工程项目的建设也有序开展。2019年1月3日上午10点26分,当嫦娥四号经过26天长途跋涉,成功在月球背面软着陆时,作为整个探月工程“绕、落、回”三步走战略中第二步的关键组成顺利完成,嫦娥四号在冯·卡门撞击坑内的落地,是中国航天人代表人类探索未知的响亮一击。
不仅是探月,长征系列运载火箭在保障重大项目中均表现出色,有力保障了我国载人航天与探月工程、北斗卫星导航系统、高分辨率对地观测系统等一系列重大工程任务的成功实施,助推航天事业的发展进程。
载人航天工程是中国空间科学实验的重大战略工程之一,2017年4月20日长征七号运载火箭从文昌发射中心将天舟一号货运飞船顺利送入预定轨道,为中国空间站组装建造和长期运营打下牢固基础;北斗工程是中国具有独立自主知识产权的卫星导航系统,在确保国家安全、国民经济效益方面发挥了巨大作用;高分工程是我国重要的空间基础设施,建成后将形成具有时空协调、全天时、全天候、全球范围稳定观测能力,对国民经济发展与国防建设均具有重大作用。
同时,在第三个100次发射期间,长征火箭承担了风云系列、资源系列、海洋系列卫星等发射任务,以及墨子号、悟空号、张衡一号等科学探测卫星发射任务,为推动相关领域发展、科技强国和“一带一路”建设打下了坚实基础。
吴燕生董事长对此评价:长征系列运载火箭仅用4年多的时间,实现了从200次发射到300次发射的新跨越,取得了一个又一个新突破,创造了一个又一个新成就,反映了长征火箭技术的进步、管理的完善和质量的提升,展现了我国航天事业蓬勃向上的发展形势。
核心技术,唯变不变
除了速度上呈几何式的跃升外,第三个100次发射还有一个重要特点,就是实现了我国火箭的更新换代。官方说法是,实现了从现役运载火箭到新一代运载火箭的重大跨越。
立足未来国际航天发展趋势,为保持航天运输系统先进水平,中国航天科技集团有限公司提早规划了新一代长征系列运载火箭型谱。并在2015~2016年先后完成了4型新一代长征系列运载火箭的首飞任务,有力实践了航天科技为保持航天运输系统水平进行模块化、组合化、系列化发展的战略。
两年内完成4个新型火箭的首飞,不仅国际航天前所未有,更是极大提升我国进入空间的能力,进一步丰富和完善新一代运载火箭系列型谱基本构架。
更重要的是,产品迭代的背后,是一批重大关键技术的掌握和突破。
这4型火箭采用了无毒、无污染推进剂,在继承现役运载火箭技术基础上,攻克了数十项关键技术难关,运载能力和火箭性能达到现今国际先进水平。
以长征五号为例,该型火箭采用液氢、液氧和煤油作为推进剂,新研了120吨液氧/煤油发动机、50吨氢氧发动机等多型新型发动机。
火箭设计以通用化、系列化、组合化为重点,采用“一级半”或“二级半”构型,芯级直徑达到5米,捆绑四枚3.35米直径的液氧煤油助推器,火箭全长约60米,近地轨道运载能力25吨,地球同步转移轨道运载能力14吨,与国际上主流运载火箭的运载能力相当,它的推出标志着我国追赶上运载火箭的国际先进水平。
其他三型火箭也各有所长且优势明显:长征六号为低温液体快速发射运载火箭,突破了“各级单台发动机低温火箭总体设计技术”等12项重大关键技术攻关;长征十一号运载火箭具备全箭整体储存、星箭快速对接、环境自主保障、高效快速发射,全天候数小时内完成发射的能力,可实现卫星快速组网和补网,满足应急发射需求;长征七号火箭是全新研制的新一代中型运载火箭,研制应用了96项新技术,其中重大关键技术12项,新技术比例超过70%。
这是航天科技集团践行自主创新发展战略的成果,对于“创新”二字的一以贯之,吴燕生董事长表示:航天科技集团历届党组都以较大的信心和勇气持之以恒、坚持不懈地推动自主创新工作,走出了一条具有航天特色的创新发展道路。
管理升级,护航高质量发展
96%,是长征系列运载火箭用300次发射“书写”出来的成功率。从一年一次,到每年几次,十几次,几十次……在发射密度不断增强的态势下,长征火箭交出了一份高成功率答卷。
高密度发射下的高成功率如何练就?航天科技集团公司给出的答案是:转变理念,持续提升技术和管理水平。
事实上,长征系列火箭的300次并非一帆风顺,20世纪90年代初中期,随着新型号研制不断增多,发射任务不断增加,长征火箭出现了多次质量问题。面对质疑,头顶着“失败不起,没有退路,只能成功”的要求,航天人开始解放思想、转变理念,在管理机制、管理方法、建章立制上进行改革。
为了应对高密度发射,几年前,中国航天科技集团提出火箭去型号化、去任务化管理理念。通过开展多型号间产品的通用互换;通过提高火箭对不同任务的适应性,实现任务调整时个火箭构型部段级、单机级产品的统型工作,通过增加产品的通用化水平,实现产品的批量化生产与不同,火箭经最小程度适应性更改即能应用于其他任务,将一发火箭调整周期由原来的18个月降低至4~5个月。
现役火箭则通过不断优化运输流程、发射场流程和整星发射服务流程,将发射场流程从原35天精简至15天。实现发射场人员从140人优化至70人。
在通往“世界一流企业”的路上,吴燕生董事长认为,要通过更科学的管理、更规范的运行和更完整的制度保证,来提高集团公司的发展质量和效率,走高质量发展道路。
“长征火箭能够在高密度发射下保持优异的成功率,还要得益于集团公司建立了完善的产品保证体系,在火箭产品设计、生产、试验、发射等全过程进行一系列系统的、规范的、有计划的技术和管理活动”,通过配置工程技术经验丰富的.专业化的产品保证队伍,采用一套全面、细致、科学、规范的程序和方法,确保以安全、可用、可靠的方式保证长征火箭完成发射任务。”中国航天科技集团质量技术部负责人介绍。
在此基础上,中国航天科技集团将几十年来航天质量管理的经验归纳为28条,随后经几次修订,形成航天型号精细化质量管理要求“新28条”,成为指导航天型号质量工作的顶层管理文件。这一质量管理理念和作法,还被推广到整个国防工业体系,甚至走向了世界。2015年,由中国航天科技集团制定的国际标准IS0 18238 Spacesystems-Closed Loop Problem Solving Mangement(航天质量问题归零管理)由国际标准化组织ISO正式发布,成为我国向国际输出质量管理成功经验的重要成果。
航天人信奉:产品的质量和可靠性,不仅是关系任务成败的决定因素,更是航天人对国家的一种责任。 “一次成功不等于次次成功,次次成功不等于永远成功”, “成功不等于成熟,成熟不等于可靠,可靠不等于万无一失”已经成为我国航天质量管理的一种理念,成为航天人的共同“准则”,也成为中国航天的宝贵财富。
中国航天,文化自信的底气
文化自信,是我们通往航天强国的充分必要条件。
2018年,受中兴事件的影响,我们一度恐慌于核心技术受制于他人,之后两个事件性名词让我们重拾信心,一个是中国航天,一个是华为5G。
有意思的是,现在与国际上广泛开展合作的中国航天事业也曾遭受过华为同样的市场开拓困境。
20年前,中国火箭以低廉的价格和快速的产品迭代,迅速在国际卫星发射市场上占据了一席之地。
就在中国航天形势一片大好的时候,美国声称中国可能利用发射美国卫星的机会,刺探美国的航天技术,并以此为由全面禁止使用中国火箭发射美国卫星,甚至任何含美国制造零部件的卫星也不被允许。
但在党和国家的正确领导和大力支持下,在全国各行业的密切协调和配合下,中国航天人凭着自力更生、艰苦创业的决心,杀出了一条创新之路,不仅铸就了300次成功发射的卓越成绩,国家商业航天市场也蓬勃发展。
2018年圣诞前夜,SpaceX的老板埃隆·马斯克发了一条推特,惊叹中国航天发射次数首次超越美国。
紧接着的1月,嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极——艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内,实现人类探测器首次月背软着陆,《纽约时报》报道称:“中国在太空探索领域起步较晚,但该国太空科技正迅猛发展,并有可能在人工智能、量子计算等领域赶超其他国家”。
选择地球背面,是中国航天代表人类拓荒宇宙的自我挑战,也是我们进军航天强国的一场突围。美国国家地理杂志上的报道称: “这是第一次有这样的探月任务。”圣母大学( University of Notre Dame)的行星科学家、月球地质专家的克莱夫·尼尔如此表示:“嫦娥四号探测器将从未曾有人造访的背面传回数据,提供我们解开月球之谜的珍贵数据。”
突出重围脱颖而出的,还有我国的国产科幻电影。2019年大年初一《流浪地球》的上映,不仅引起了我们对于科幻电影事业的极度关注和讨论,更是将大家对于航天员及航天事业的关注推到风口浪尖。
外界评价:当一个国家真正有军事实力的时候,才能拍出好的战争片,比如《红海行动》;当一个国家真正有科技实力的时候,才能拍出好的科幻片,比如《流浪地球》。一时间,探索宇宙的渴望和梦想夹杂着各种科幻色彩成为了国人对于航天事业未来的美好期盼。
面向未来,航天科技也制定了航天强国线路图,将从2020年到2045年分为两个阶段:一是到2030年,建设成为世界一流航天企业集团,支撑国防和军队现代化建设,推动我国跻身世界航天强国前列;第二阶段是到2045年,在全面建成高质量发展的世界一流航天企业集团基础上,有效支撑国家科技、经济、军事发展需要,推动我国全面建成世界航天强国。
基于此,中国航天科技集团一院以5年为一节点,系统地规划了长征系列运载火箭的能力建设前景与发展蓝图:
其中,到2020年,长征系列主流运载火箭达到国际一流水平,同时面向全球提供多样化的商业发射服务,如“太空顺风车”“太空班车”“VIP专车”等;
2030年前后,重型運载火箭将实现首飞,为载人登月提供强大支持,航天运输系统水平和能力进入世界航天强国前列;
预计到2045年,我国进出空间和空间运输的方式将出现颠覆性变革,组合动力单机入轨重复使用运载器研制成功,新型动力进入实用性开发,天梯、地球车站、空间驿站建设有望成为现实。
此外,在先进运输系统的支持下,针对太阳系内的行星、小行星、彗星等目标的人机协同探索可以常态化、规模化开展,探索和利用空间进入高速增长期。
我们可以注意到,对照建设强国目标进程,航天科技设计的时间表都做了提早规划。这也是航天人的自信和底气。
这背后,还有一个无法具象的原因,就如我们选择难度和挑战更大的月球背面进行首次着陆,亦如《流浪地球》在今天艰难的电影环境下仍可以突出重围一样,那就是—一勇气和希望。
300次发射成功也引来了我们对于差距的思考。在发布会上,航天科技宇航部部长尚志介绍:虽然在发射次数上,我们基本跟美国保持差不多,但在载荷能力上还是有差距的,主要体现在我们的大功率的运载火箭我们还是比较少。长征五号在2017年遭遇了一次发射失败后,经过一年的调整2019年将恢复发射,这对于我们后面运载能力的提升、吨位的发射以及大的航天器的发射都将起到促进作用。同时,重型运载火箭,近地轨道140吨的现在已经开始进行论证。
在伟大的事业面前,航天人从未却步,他们在主动作为中奔向未来,走向深空,以拓荒者的姿态代表人类认知宇宙,而航天强国则是这个征程中的必然结果。