造就中国航天的“生命之塔”

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  2008年9月25日晚,举世瞩目的神舟七号载人航天飞船成功飞天。三人五天飞行、航天员出舱、放飞伴飞小卫星、小卫星伴飞,所有这些,都让中国的太空之旅格外地引人注目,中国载人航天又飞升到了一个新高度,中国人在世界航天史上又树起了一座新的里程碑。
  作为我国规模最大的航天固体动力技术研究院,中国航天科技集团四院承担了“神七”逃逸系统动力装置、飞船舱体密封件和出舱航天服橡胶系列产品的研制生产任务,这些产品分别应用于“神七”箭、船、服三大系统,伴随着飞船与航天员完成了发射、飞行、出舱等各阶段任务。其中,被誉为宇航员“生命之塔”的逃逸系统动力装置的研制,凝聚了全体四院人的心血与智慧。
  
  逼出来的决心
  
  在神舟飞船运载火箭顶端,有一个类似避雷针的尖塔状装置。这是长征二号F火箭为确保发射阶段航天员生命安全而新增的一个安全保障系统。它的作用是,在运载火箭发射升空过程中,万一发生危及宇航员生命安全的故障时,它能迅速将载有航天员的飞船舱体带离危险区域,帮助宇航员实施瞬间逃生。因此,它被誉为宇航员的“生命之塔”。
  我国在载人航天论证之初,逃逸系统就同时提上日程,只要载人,就必须有这个系统。然而,它是整个火箭系统中被公认为最难啃的“骨头”。它的技术要求高,此前,国际上只有美俄有此技术。1994年,航天四院的刘霓生总师曾率队出访调研技术引进的可能性。而外方不仅开出了天价,而且只提供产品,不提供技术,设计技术、设计软件全部保密。
  从不愿受制于人的中国航天人此时便下决心自主开发研制了。航天四院凭借在固体动力技术领域雄厚的技术、人才实力以及前期成功的演示性试验,担起了研制“生命之塔”的重任。这支屡建奇功的队伍再次沉着受命,庄严承诺:“我们一定要用自己的智慧和双手为中国自己的宇航员构筑起世界上最安全的巡天‘生命之塔’。”
  
  艰辛的研制之路
  
  没有成熟经验,甚至没有可资借鉴的资料,面对一个全新的技术领域,开始一项从零开始的工程项目,谈何容易。逃逸塔不仅外型奇特,内部结构也很复杂,它由不同种类大小10台发动机组成。面对这种奇异的“东西”,四院的火箭专家们也曾迷惑过,仅从国外报纸、杂志上偶尔看见过它的“大模样”,连发动机在哪儿都搞不懂。
  经过异常艰难的选型、论证、反复验证和试验,1995年4月19日,第一台逃逸主发动机矗立在了四院的试车台上。这是逃逸系统10台发动机中尺寸最大、形状最复杂、研制难度最大的发动机,大家充满了希望。异型空间曲面给加工生产带来了难题,为了造出这个长得像“八爪鱼”的家伙,仅四院的机加工人就付出了一年的艰辛,他们楞是用镗床、铣床一刀一刀“抠”出来了整套产品。然而,试车点火后不到1秒钟,摄氏3000多度的高燃速火焰瞬间将四个喷管的弯管部分全部烧穿,与试车台上的一片火海相伴的是泪水。
  事实证明,传统的绝热方法和材料对这种要求异常苛刻的特殊发动机是根本行不通的。在那一年中最热的季节,四院上演了一场设计、材料、工艺、技术多管齐下的“百日攻关”大战。研制人员遴选了成百种材料和配方,做了上千次试验,测试了上万个数据,终于,4个月后的一天,改进后的发动机经受了地面热试车的考核。此后,四院不断改进、完善,发动机的可靠性指标持续提高。逃逸系统其它几个型号发动机的研制难题也被——攻克。两年多时间,航天四院相继攻克的10多项关键技术难关均属国内首创,并达到国际先进水平。此后累计进行的地面试车,都获得了成功。
  1998年10月19日,全面考核逃逸系统综合能力的飞船零高度飞行试验举行。零高度逃逸飞行是模拟运载火箭在塔台上出现故障时的飞行试验,它是逃逸系统参加飞行试验前的一次关键的、综合检验性试验。随着指挥员的一声令下,震天动地的轰响声中,一幕不同于以往任何一次火箭发射的场面呈现在人们面前;逃逸塔带着飞船腾空而起,四院研制的发动机的喷管在不同部位次第点火工作,短短2秒钟,舱体已经飞到2公里开外了,随后,返回舱与逃逸塔分离,降落伞徐徐展开……蔚蓝的天空上,喷薄的火焰划出一道优美的轨迹,绘就了中国载人航天工程研制史上一幅壮丽的彩图。
  从“神一”到“神七”,四院提供的逃逸系统发动机次次做到了“零缺陷”交付,圆满完成了任务。由于增加了逃逸系统,长征二号F火箭的安全性指标由0.97提高到了0.997,即由过去发射100次可能出现3次危及宇航员生命的事故,减少到现在发射1000次才可能发生3次类似事故。
  
  在创新中前行
  
  固体火箭技术是国际前沿的尖端技术之一,从它诞生那天起就受到了世界航天大国严密的技术封锁。因此,不断创新,便成了航天四院自诞生之日起实现技术进步的唯一选择。建院40多年来,四院所从事的中国航天固体动力事业从无到有、从小到大、从弱到强,自力更生,自主创新,始终追踪世界前沿,为我国宇航、导弹型号研制成功了数十个系列百余种固体火箭发动机,为国防建设、中国航天事业的发展做出了贡献。在各项科学研究和试验工作中,四院有千余项成果获得省部级以上奖励,其中国家级奖项60余项,特等奖4项。
  按照我国载人航天工程“三步走”战略,载人飞行只是迈出了第一步。第二步将要解决空间交会对接技术,向太空发射短期有人照料的空间实验室。第三步将建造长期有人照料的空间站,解决大规模的空间科学试验和应用技术问题。航天四院院长周为民坚定地说:“在这项展示国家综合国力和整体科技水平、凝聚民族精神的伟大事业中,四院人一定会,也一定能够继续大有作为!”
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