科技 新浪科技 「長五」送「嫦五」中國探月第三步拉開序幕

「長五」送「嫦五」中國探月第三步拉開序幕

原標題:「長五」送「嫦五」中國探月第三步拉開序幕

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長征五號運載火箭已經在海南文昌發射場就位。
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李明華
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李東
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王珏

  11月下旬,「嫦娥五號」探測器將在海南文昌發射場升空,開啟探月旅程。此次發射任務是我國探月工程「繞、落、回」三步走的「收官之戰」, 將實現我國首次月球無人採樣返回任務,意義重大,舉世矚目。11月21日上午,「嫦娥五號」月球探測任務進行了發射前的最後一次系統間全區合練。昨天,承擔此次發射任務的長征五號遙五運載火箭團隊相關負責人向記者介紹了長征五號運載火箭的有關情況。長征五號運載火箭總設計師李東介紹,為了確保準時發射,團隊採用了變射向、變滑行時間的多軌道奔月發射方案,應用「窄窗口多軌道」技術,針對五十分鐘的發射窗口分別設計了五條發射軌道,在發射窗口期內,可根據發射時間通過軟體自動選擇發射軌道,從而確保實現「零窗口」發射。

  文、圖/廣州日報全媒體記者 肖歡歡 通訊員 姜哲

  2020年最具「分量」的發射

  長征五號火箭第一總指揮、中國運載火箭技術研究院黨委書記李明華介紹,此次「嫦娥五號」發射是長征五號系列運載火箭的第六次發射,也是今年第三次執行發射任務。此前,在今年5月5日,長征五號B遙一火箭成功首飛;7月23日,長征五號遙四運載火箭成功發射了「天問一號」火星探測器。

  長征五號運載火箭是我國新一代大推力低溫液體運載火箭,全長近57米,起飛重量約870噸,起飛推力超過1000噸。火箭採用「兩級半」構型,芯一級、芯二級直徑為5米,芯一級捆綁四個直徑為3.35米的助推器,芯級和助推器全部採用液氫、液氧、煤油等無毒無污染推進劑;地球同步轉移軌道(GTO)運載能力可達14噸,是目前我國運載能力最大的火箭。由於芯級直徑大於其他長征火箭,長征五號運載火箭被親切地稱為「胖五」,而又因為採用了液氫、液氧等低溫推進劑,長征五號運載火箭也獲得了「冰箭」的稱呼。

  據介紹,「嫦娥五號」月球探測器重達8.2噸,是我國目前發射的重量最重的探測器,也是今年中國航天發射的最重的載荷,「嫦娥五號」探測器需要進入近地點200公里、遠地點41萬公里的地月轉移軌道,對運載火箭的能力提出了很高的要求。「在長征火箭家族中,只有長征五號運載火箭可以將這麼重的載荷直接送入地月轉移軌道,這是對運載火箭能力的集中檢驗,也是對中國航天能力的最佳註解。」李明華說。

  而此次發射的「分量」還體現在長征五號運載火箭的技術創新與管理創新上。由於地月相對位置以及軌道設計等因素的限制,此次發射是一次接近於「零窗口」的發射,遙五火箭的發射窗口只有五十分鐘,一旦在發射窗口時間內不能實施發射,「嫦娥五號」的奔月計劃就會受到影響。

  五條軌道力保「零窗口」發射

  長征五號運載火箭總設計師李東向記者介紹,為了確保火箭準時發射,研製團隊採用了變射向、變滑行時間的多軌道奔月發射方案,應用「窄窗口多軌道」技術,針對五十分鐘的發射窗口分別設計了五條發射軌道,每條軌道對應十分鐘的發射窗口,在發射窗口期內,可根據發射時間通過軟體自動選擇發射軌道,提高了軌道切換效率,為長征五號火箭實現「零窗口」發射奠定了基礎。

  長征五號運載火箭總指揮王珏則表示,作為大型低溫火箭,長征五號火箭在發射日的工作項目繁多而複雜,任何一個環節出現問題都可能導致發射時間的推遲,甚至錯過發射窗口。為了確保發射日工作精準、高效開展,研製團隊在管理上也採取了創新的方法,通過發射日流程精細化管理,對發射前流程進行精細化再造,從過程、崗位和設施維度分別開展梳理和設計,把崗位職責、工作要求和發射流程有機融合,形成了可以指導工作的項目細化表以及工序作業指導書,對發射日當天的各項工作提供直接、有效的指導。「採用發射日流程精細化管理后,發射日當天的每一個階段、每一個項目和每一道工序都有清晰、明確的要求和指導,每個崗位在什麼時間做什麼事情、達到什麼標準、杜絕什麼問題,都一目了然,提高了發射日的工作效率,有效防止了低層次問題的發生。」王珏說。

  「4+23」力保萬無一失

  如果從2019年12月27日長征五號遙三火箭成功發射算起,此次發射將是長征五號系列運載火箭在一年時間內的第四次發射。作為航天複雜系統工程,長征五號火箭研製呈現出強耦合、強約束、高風險、高動態的典型特點,每一次發射都不是對上一次成功的簡單複製,而是站在新的起點上,用更高的標準和更嚴的要求,從零開始做好每一項工作。

  據了解,長征五號遙五火箭在充分繼承以往產品質量確認工作方法的基礎上,採取了更高的標準和更嚴的要求,確保產品技術狀態正確受控、產品質量滿足任務要求。研製團隊從「設計要求、技術狀態、設計特性、產品過程式控制制、產品驗收、質量問題歸零及舉一反三、測試方法和測試覆蓋性有效性、借用產品的有效性、全級次供應商、單點失效環節、軟體質量、殘餘風險」等12個方面對長征五號遙五火箭產品進行了充分的分析評估和檢查確認,開展了「眼見為實」專項檢查工作,做到了產品全面覆蓋、責任壓准壓實、組織保障有力。

  王珏介紹,研製團隊結合長征五號遙五火箭特點開展了質量控制工作,制定了「4+23」的質量管控措施,對火箭發動機等4項工作開展了專題分析,對產品製造、驗收及總裝測試等環節採取質量控制措施23項,包括火箭飛行關鍵動作指標閉合分析、設計特性全集分析與控制分析確認、焊縫質量專項檢查確認、環境適應性分析、測試覆蓋性分析、數據包絡及比對分析等。

  研製團隊在「嚴」上下決心、在「細」上做文章、在「實」上下功夫,通過紮實有效的質量控制工作,最大限度地辨識並控制長征五號遙五火箭的各項技術風險與產品風險,為確保發射成功奠定了堅實的基礎。

  「與自己的賽跑沒有終點」

  今年是長征五號系列火箭執行任務最密集的一年。在長征五號B發射成功的兩周之後,研製團隊再次奔赴發射場執行「天問一號」火星探測器的發射任務;經過80天戰高溫、抗疫情的忘我衝刺,7月23日,長征五號遙四火箭一飛衝天,打出了中國航天的「新高度、新速度、新精度」。

  在這次長征五號遙五火箭發射任務期間,研製團隊依然在不斷突破自我,面對「零窗口」的挑戰,團隊大力開展技術創新和管理創新,應用科學的工作方法和思想方法,結合任務特點制定發射方案,開展發射場流程精細化再造,實現高密度執行重大航天工程任務,連戰連捷的「自我超越」。

  鄭茂琦是長征五號火箭低溫蓄壓器的設計師,從接過設計工作開始,他就下定決心,徹底優化熱緩衝導管。經過充分的分析計算,他摸清了導管振動疲勞壽命的主要影響因素。而就在他準備優化設計時,他被告知該導管已經大量生產,報廢將造成重大經濟損失,但鄭茂琦沒有放棄,他轉而投入改制優化的方案設計中。經過多輪的「驗證、改進、再驗證」,終於完成了優化改進,減小了導管的振動,使得導管抗振疲勞壽命大大提高,實現了蓄壓器導管的徹底優化。

  鄒瑩是長征五號火箭控制系統模擬建模的負責人,對待模擬試驗她永遠一絲不苟,嚴格把控飛行試驗狀態,不放過任何一條異常曲線,使得模擬試驗一直處於高質量運行當中。一旦發現「蛛絲馬跡」,鄒瑩就會主動與設計人員一同查明緣由,解決問題。她嚴肅認真的工作態度,保證了每條模擬試驗曲線的有效性和高效率。

  「長征五號研製團隊不僅是在書寫成功,也是在書寫歷史;不僅是在創造紀錄,也是在創造精神。在一次次地挑戰自我、超越自我中,更加深刻地體會到,與自我的賽跑沒有終點。」李明華說。