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程堂明:越成功,越心怀敬畏

2023-07-07口述程堂明林佳昕杨成杨成邓雨楠等

太空探索 2023年6期
关键词:空间站长征火箭

口述/程堂明 文/林佳昕 杨成 摄/杨成 邓雨楠等

兵马未动,粮草先行。在中国空间站的建造征途中,长征七号运载火箭是专门负责护送“粮草物资”的货运飞船系统的“专属列车”。

执掌“帅印”已有两年多时间,作为长征七号运载火箭总设计师,我没有一丝放松。坦白讲,我渴望成功,但越是成功,越不敢有一丝一毫的懈怠与放松。永远对成功心怀敬畏,是我心中秉持的信念。

成功与风险,并存

2021 年年初,我被任命为长征七号运载火箭总设计师。当时,中国空间站工程关键技术验证和建造阶段任务即将拉开帷幕,全国上下都在关注着中国航天。

4 月底,空间站天和核心舱发射成功,“接力棒”就交到了我们手上。长征七号火箭将肩负重任,发射天舟二号货运飞船,那可是天和核心舱的第一位“访客”,意义重大。

作为一名新总师,我接手的是一支久经锻炼、满载荣耀的队伍。这样好的基础,令我对未来的成功饱含期待,也充满了信心。

但意想不到的是,我这个“新官”上任才仨月,就遇上了大麻烦。

5 月的海南文昌气候宜人,我和同事们在发射场按照既定流程开展火箭系统的工作,一切都在稳步有序地推进。火箭发射窗口定在了5 月20 日凌晨,同事们都说,在这样一个非常甜蜜的日子发射“天舟”,一定能旗开得胜。

进入发射流程后,刚开始一切都很顺利,煤油加注、液氧预冷、大流量加注……可就在这时,一个突然出现的异常数据打破了现场的宁静。在这个“弓在手、箭上弦”的时刻,究竟是哪里出了问题?我们所有人都很焦急。

经过现场讨论,问题可能是尾舱内出现了泄露,我立即安排试验队员进入箭体尾舱排查故障。然而事情并没有那么简单,低温下查找漏点很困难,风险也大,火箭已经加注了500余吨推进剂,箭体外壁冷凝水哗哗在流,尾舱内空间狭小,充满着氮气环境,人员进舱还得戴呼吸面罩。

如果你在现场,就会感受到,发射前的时间总是过得很快。

我们错过了当天的窗口,只能中止发射,等待第二天的窗口。大家不眠不休、连续奋战,继续开展故障的排查定位。北京大后方也是灯火通明,许多专家在给我们“把脉”。经过不懈努力,在进入第二个窗口之前约两小时,终于查出了“真凶”,但是必须泄出全部推进剂,更换故障部件。此时,处于加注状态的火箭已经停放了30 多个小时。

我们经常说,期盼有多大,失望就有多大。我最初有多么期盼成功,此刻就有多么失望。尽管当时我的心里有很多个不确定,但有一个念头是肯定的:“不能带着一丝疑点和隐患上天。”

也正是基于这样的认识,指挥部当即决策:中止发射,泄出全部推进剂。

这么多年从事型号研制,多么复杂的情况也都经历过,我们的队伍也是一样。有问题,我们寻找问题,解决问题。既然中止了发射,那我们就要用好这段时间,一定要把故障彻底处置好。

中国航天事业的璀璨成绩已经让“成功”成为司空见惯的事情,而“失利”则会成为最引人关注的“异类”,特别是中国空间站建造这样举世瞩目的重大工程。火箭已经立在发射台上的最后时刻,出现两次中止发射,无论是对我自己还是对同事们来说,压力可想而知。

作为总师,我非常清楚:中国空间站在轨建造任务环环相扣,长七火箭的问题不解决,天舟二号飞船就无法按计划发射,后面的任务全都会受影响。

几年前,长七遥一和遥二火箭都顺利出色地完成了发射任务,这证明,长征七号是一型好火箭,一定是我的工作还没有到位,问题才会反复发生。一时间,愧疚、压力、疑惑等复杂情绪在我的心中酝酿翻腾。可是,问题依然存在,没有时间让我沉浸其中。

▲ 程堂明(右)与科研人员在一起

这是长征七号第一次执行空间站工程应用发射任务,我们不能失败!

接下来的一个多星期是难熬的,凭借着团队的努力,我们终于彻底纠正了问题,对全箭各系统状态再次进行了确认,补充测试结果表明:火箭状态良好。

5 月29 日再次加注,20 时55 分,火箭顺利完成了射前准备程序,准时点火发射。

一声声口令,一次次正常,一条条按照我们设计的参数延伸的曲线……直到船箭分离那一刻,我心里压着的石头才落地,有一种如释重负的感觉。

第一次当总师,竟然遇上长七火箭两次中止发射。至今回想起来,我仍感惊心动魄,我们在不经意间经历了中国航天史上低温推进剂加注停放最长时间、最大规模推进剂泄出再加注的事件。

但我很感谢这段日子,它让我对两件事理解得更加深刻。

第一、必须严谨。俗话说,细节决定成败。航天事业需要“严慎细实”的工作作风,不能有丝毫马虎。

第二、必须要有预案。凡事预则立,火箭系统十分庞杂,立足最好做方案,着眼最坏做预案。我想,只有把可能想不到的、还有可能出现的状况都考虑全面,成功的概率才会越来越高。

所有的经历都是财富,无论挫折还是成功。从那以后,我经常和团队中的人说:“面对成功,我们要时刻保持敬畏之心。”

成功与质量,并行

在加入长七火箭团队之前,我先后参与过长二F 火箭和长五火箭的研制工作,这个经历和长七火箭也有缘分。

2008 年11 月,长七火箭正式组建队伍,开始深化论证和研制。但开始的两年,它的名字并不是“长征七号”,而是“长二F/H”。

顾名思义,这项计划的最初想法并不是去研制一款全新的火箭,而是对长二F 火箭进行改造,更换新型液氧煤油发动机,实现无毒无污染的环保要求。但在论证中我们发现,发动机一换,将引发连锁反应,火箭其他系统的状态都会发生彻底改变。

同时,我国新一代运载火箭长征五号论证之初,存在大、中、小三型方案,其中中型方案与“长二F/H”存在技术和用途的重叠。经过周密的论证,我们决定化繁就简,综合长二F 火箭的成熟技术,同时运用长五火箭的新技术,研制一款新型中型火箭。2010 年6 月,“长二F/H”正式更名为“长征七号”。

长征火箭“家族”增添了一名新的成员。而我也从长五火箭研制队伍转入长七火箭研制队伍。也正因继承了长二F 火箭的“血统”,在设计初期,长七火箭就一直朝着载人火箭的标准看齐,从设计、试验再到生产,高可靠、高安全、高要求的标准一直延续。

马克思说过:“在科学上没有平坦的大道,只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人,才有希望达到光辉的顶点。”长七火箭的研制就是这样。可能大家会以为,在继承前人成果基础上研发火箭是一件相对容易的事情。但长七火箭的实际研制进程却是难以想象的曲折,从论证到首飞,我们花了8 年。这8 年也是我和同事们“艰难攀登”的8 年。

我记得,在火箭论证之初,我们就定了“高可靠、高安全”的研制目标,用可靠性系统工程理念策划全生命周期的研制工作。

在设计上,我们提出了可靠性九要素设计,包括冗余设计、裕度设计、力学热学环境设计、气液密封设计、防雨防盐雾设计等等,关键设计特性和产品要有足够的裕度,环境条件要覆盖全任务剖面。为此,我们制定了详细的设计准则和禁忌,力求从根本上提高火箭的可靠性和环境适应性。

在试验方面,我们开展了可靠性强化试验,在产品样机阶段快速激发薄弱环节,便于改进,开展了拉偏试验、破坏试验等,摸清关键产品的极限能力,鼓励单机、系统尽可能多参加系统级试验,提前检验系统接口协调性。

在产品生产过程中,我们强调工艺量化控制,关键环节要多方确认,保证产品的质量稳定性和一致性。

回顾整个研制历程,那真是一段激情燃烧的岁月。尤其是初样后期两年多时间,研制团队辗转奔波于北京南苑、北京云岗、天津、海南4 个地点,设计完善、产品生产、总装测试、大型试验、发射场设备装调等各项工作同步开展,每个人都上紧了发条,为型号研制忙忙碌碌,为发现的问题殚精竭虑,为每一次试验成功欢欣鼓舞。

可喜的是,我们的努力最终收获了成功。2016 年6 月,长七火箭执行首次发射任务。当时,我是火箭副总设计师。这也是中国文昌航天发射场建成后第一次执行发射任务,压力自然有一些,但一切都很顺利,没有出现一丁点差错。这也正好证明,我们在进场前开展的研制试验是充分的,大家的准备也是比较到位的,更证明了产品本身的可靠性非常高。

火箭系统历来有一句话:把成功作为信仰。没有任何一名航天人是不期盼成功的。但是,随着空间站建造任务的推进,长七火箭的发射密度变得越来越高。以前,我们一年发射一次,甚至两三年发射一次,保成功是第一位的,我们可以用大量的时间,用各种资源、各种手段不计成本去保成功。但现在行不通了,我们必须高质量保证成功、高效率完成任务、高效益推动航天强国和国防建设,否则是不可持续的。这个时候,质量、效率就成了保成功的“两条腿”,失去任何一条,这个成功就“站不住”,就要“跌跌撞撞”。

为了做到这一点,我和同事们持续采取流程优化的手段。比如长七遥五火箭原来发射前12 小时就要进流程,这回采用煤油和液氧并行加注,只需要从发射前8 小时进入流程,连续工作时间压缩了1/3。效率提升了,但是质量依然要保证。这实际上对我们提出了更高要求,敢于这么做,也是基于我们对火箭产品的质量充满信心,如果没有质量做保证,压缩流程必定是不可能的。我对长七火箭在质量效率方面的前景感到乐观,目前火箭测发天数一直在减少,基本上进场后27 天完成发射,后续有望进一步压缩至20 ~23 天。

▲ 转运中的长征七号运载火箭

▲ 程堂明与试验队合影留念

成功与情怀,并重

1993 年,我从北京航空航天大学毕业,来到一院总体设计部报到。那时,我国载人航天工程刚立项。非常幸运的是,上班之后,我先后参与了长二F、长五、长七等火箭型号研制工作。这些在当时看来很“冷门”的领域,如今却成为了媒体广泛关注的热点。现在,这三型火箭都成了空间站建造任务的主力,我也从一个跟着前辈学习锻炼的年轻人,转变成带领新一代航天后辈成长的领路者。

说来有些遗憾,我干航天都快30年了,参与了那么多任务,亲眼观看火箭发射的机会却很少,因为我需要在指挥大厅工作,屏幕上显示的全是视频画面和火箭飞行数据。这样也好,我需要保持稳定的工作状态和心情,直到屏幕切换到成功的“标配”——喜气洋洋的大红屏,我才能松一口气。所以,每次看到大红屏,就是我最高兴的时刻了。

2021 年9 月20 日,中秋节的前一天,长七火箭成功发射天舟三号货运飞船。在传统大红屏过后,屏幕突然切换到了另外一个画面——在蓝紫色的星空背景上面,有两句用行楷字体写就的词铺陈开来,我现在还记得:一轮秋影转金波,天舟又将泊,乘风好去,长空万里,飞去会天和。

那一刻感觉太美妙了,以前我没见过这种像彩蛋一样的惊喜,特别应情应景,当时真的很受触动。

算起来,我陪火箭的时间比陪自己孩子的时间还要多。我看有人把火箭产品比喻成自己的孩子,其实,我们对长七火箭倾注的心血比给孩子的多多了。说起来,我们这些干航天的,有时确实比较愧对家人。但既然选择了这份职业,就得担起那份责任,我这种付出是应该的,而我的家人们都理解,他们也为我所从事的事业感到自豪。

每次距离点火4 小时左右,我总要到发射塔架从上到下走一遍,再看火箭一眼。我会默默地跟它说:“好好的,飞稳点。”我觉得,它可以懂得我的意思,也没有辜负过我的期望。

这些年,中国航天事业取得的成就越来越多,我发自内心地感到振奋和欣喜。现在,我们已经建成了“太空之家”,但是我和团队的使命依旧在线——未来,长七火箭每年将护送1 ~2 艘货运飞船升空,维持中国空间站的长期运营。

我很幸运地赶上了一个好的时代,星空浩瀚无比,探索永无止境。干航天需要情怀,这份情怀不是与生俱来的,而是你不断奋斗之后的感悟。最后,我想对如今的航天青年说几句:航天的舞台很大,可以展示你;航天的未来很远,可以成就你。如果能把个人的梦想和整个时代的发展结合起来,一定是幸福的。希望你们无论选择走什么样的人生之路,都要谦虚谨慎,戒骄戒躁,越是成功,越要时刻保持敬畏之心。

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