品評四方|天舟十號即將升空 中國發射火箭如何做到萬無一失?

文/關品方

天舟十號(TZ-10)是中國第10艘天舟貨運飛船,也是空間站應用階段第5艘貨運飛船,預計本月中旬將會發射。天舟系列的核心任務是補給、維保、科研、廢棄物處理。今次天舟十號還有一項附加任務,就是「常態化驗證2小時快速對接」。

根據官方報道,天舟十號今次的詳細任務是以下4項。首先是上行補給,運送航天員生活物資、艙外航天服、空間站維修備件、推進劑、科學實驗載荷與樣品。其次是為空間站補充燃料,補加推進劑,維持軌道與姿態。然後是下行銷毀,帶回在軌廢棄物,再入大氣層燒毀。最後是技術驗證,首次常態化應用2小時快速交會對接(此前為試驗,今次是實操),提升補給與應急響應效率。

天舟十號目前已經以垂直的姿態運送到文昌發射場。天舟十號計劃對接在天和核心艙的後向端口,上行運載能力約7.5噸,總重約14噸,體量創新紀錄。任務的重大意義是保障神舟21號乘組在軌,為神舟22號、23號任務鋪墊,支撐空間站長期駐留與大規模空間科學實驗。天舟十號標誌着中國的「太空物流」將進入極速、自主、常態化的新階段。

為什麼近年中國火箭發射幾乎萬無一失?筆者認為,雖非絕對百分百,但成功率全球頂尖,毫無疑問。「東風導彈女神」、「反導殺手」、「中國導彈之母」祝學軍的丈夫楊建民,是長征二號丙「金牌火箭」總設計師。長征系列火箭總體成功率約97%(現役主力型號更高,接近百分百),核心原因是依靠四大支柱。首先是以冗餘設計提供多重保險,關鍵系統(控制、動力、電氣)都做到有兩三套備份。設計原則是一度故障仍可正常工作、二度故障仍可安全運行。火箭發動機按推進劑形態分固體、液體、固液混合三大類;液體再按推進劑組合細分。閥門共有5種系統,例如閘閥、球閥、截止閥。傳感器共有10種類型,航天火箭常用4類:壓力、溫度、角度、速度,是航天器得以感知客觀世界的五官。以上三種核心大件均「優中選優」,製造出足夠數量之後進行全檢,質量全部過關後,從中再加上嚴格篩選,確保質量萬無一失。

中國航天科技有嚴苛的「歸零」文化,失敗必徹查。一旦出現異常,必須徹底查清問題的根源、全鏈條整改、舉一反三、刨根究底。例如2017年火箭「長五遙二」失利,花了908天、排查了200個以上的風險點,2019年復飛成功。中國火箭有全流程極致的質量控制,從設計、生產、裝配到測試,每一步都有嚴格標準與覆核。裝配精度達到毫米/微米級,一顆螺絲、一個焊點都反覆檢查。發射前全系統多次演練、預案完備,覆蓋各種極端情況。

長征二號丙是中國服役最久、發射次數最多、成功率最高的「金牌火箭」,1982年首飛,至今連續成功發射超50次,成功率100%。楊建民的核心貢獻在於主導長二丙系列化發展,他經手共5種構型,覆蓋近地、太陽同步等軌道,通用化、標準化、成功率極高。他首創了多項可靠性技術(包括落區控制技術),做到精準落點,降低風險,為後續火箭回收/返回的控制奠定基礎,在冗餘控制與故障診斷方面,可提升飛行中的容錯能力,避免單點故障即導致失敗。最後,楊建民更樹立了「金牌火箭」管理與質量標準,堅持「百分百成功」的管理理念,影響全行業整體跟進仿效。

楊建民是中國火箭發射接近「萬無一失」的重要奠基者,是關鍵人物。但筆者認為,中國火箭的成功不能歸功於個人。發射的高成功率是舉國體制、技術積累、歸零文化、全員質量意識的共同結果。

長二丙「金牌火箭」的實踐,為中國的火箭體系提供了關鍵技術與管理範式。楊建民功在家國,偉業長存。下周天舟十號發射,精準停泊在空間站的「碼頭」後,在軌的神舟21號乘組3人(指令長張陸、飛行工程師武飛、載荷專家張洪章)將會有一番忙碌。遙望藍天,筆者神馳目眩。這一切,是中華民族的驕傲。

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