新『長征』壯麗起航

6月25日，我國在新建的海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心用全新研制的長征七號運載火箭托舉“升級版”太空擺渡車——遠征一號甲上面級，將多用途飛船縮比返回艙等多種載荷成功送入預定軌道，拉開了我國載人航天工程空間實驗室任務的序幕。

▲6月25日，長征七號運載火箭在海南文昌航天發(fā)射場點火升空（新華社李剛攝）

6月25日，一個令國人期盼已久的日子。

北緯19度，東經(jīng)110度，一個讓世界目光聚焦的方位。

隨著發(fā)射場系統(tǒng)01號指揮員一聲令下，中國新一代運載火箭長征七號在“新開張”的海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。

6月26日15時41分，由長征七號運載火箭搭載升空的多用途飛船縮比返回艙安全著陸，2米多高的個頭安穩(wěn)地躺在中國西北的沙漠戈壁上，開啟了中國載人航天工程又一個新的序幕。

長征七號的成功“首秀”推動了我國航天發(fā)射綜合能力實現(xiàn)歷史性跨越，標志著我國由航天大國向航天強國邁出了關(guān)鍵一步，在中國航天發(fā)展史上具有里程碑式的重大意義。

六“新”耀星空

“除了腰圍沒變，其他都變了。”長征七號運載火箭副總指揮張濤不止一次對媒體這樣介紹長征七號。相比功勛卓著的長征四號，長征七號外形和尺寸大致相似，助推器直徑仍是標準的2.25米，芯級直徑為3.35米，但中國運載火箭技術(shù)研究院的專家強調(diào)，“這是一枚全新的火箭”，甚至用“新動力、新布局、新環(huán)境、新結(jié)構(gòu)、新體制、新測發(fā)”六新來形容這個長征火箭家族里的小弟弟。

新動力——長征七號最根本的變化來自動力系統(tǒng)。它采用了液氧煤油發(fā)動機等新技術(shù)，一舉將我國中型運載火箭低軌道的運載能力由8.6噸提高至13.5噸，達到國外同類火箭先進水平。此外，液氧和煤油燃燒產(chǎn)生的二氧化碳和水不會對環(huán)境造成任何污染。

新布局——長征七號的助推器長約27米，接近我國現(xiàn)役火箭助推器的2倍，這種改變也需要對火箭的設計進行全面的更新。張濤表示，在傳統(tǒng)的上、下兩支點捆綁基礎(chǔ)上，長征七號創(chuàng)新性地采取上、中、下三支點捆綁技術(shù)，有效改善了力學特性。

新環(huán)境——長征七號運載火箭采用新型的多臺大推力發(fā)動機并聯(lián)工作，隨之而來的是它的飛行環(huán)境較以往惡劣。張濤指出，長征七號飛行最大熱流密度達到現(xiàn)役火箭的約1.5倍，這給火箭的防熱設計帶來了嚴峻考驗。

新結(jié)構(gòu)——長征七號采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和全三維設計制造技術(shù)，應用了高效率的等邊三角形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，打通了從設計到制造的全三維流程，標志著我國運載火箭邁入全生命周期數(shù)字化的大門。

新體制——長征七號采用具有備份保障的“1553B總線控制”，同時利用測量船、測控站和中繼衛(wèi)星進行多重測控。

新測發(fā)——采用“新三垂”測發(fā)模式，即垂直總裝、垂直測試、垂直轉(zhuǎn)場。張濤稱，新型活動發(fā)射平臺規(guī)模將達到現(xiàn)役火箭的2倍，可實現(xiàn)火箭和設備整體同時轉(zhuǎn)運，到達發(fā)射工位后簡單準備即可點火發(fā)射，大大縮短發(fā)射占位時間，增強了運載火箭的發(fā)射適應性。

▲6月22日，長征七號運載火箭在垂直轉(zhuǎn)運過程中（新華社李國利攝）

另外，針對海南溫度高、濕度高、風力大的氣候特點，長征七號運載火箭在防水以及防風等方面也做了優(yōu)化，不僅能保證在中雨條件下進行發(fā)射，還能保證火箭在發(fā)射過程中抵抗8級至9級的臺風。

搭載6類7項新型載荷

長征七號運載火箭載荷組合體由遠征一號甲上面級、多用途飛船縮比返回艙、遨龍一號空間碎片主動清理飛行器、2個天鴿飛行器、在軌加注實驗裝置和翱翔之星等6類7項載荷組成。這些載荷均為首次發(fā)射，將由遠征一號甲上面級作為演示平臺，開展19項科學驗證。

這6類載荷是從中國載人航天辦公室向全國征集到的30多項載荷中優(yōu)化組合選取的。征集工作從2013年底開始進行，選取原則包括：一是技術(shù)要與和平利用空間、載人航天密切相關(guān)；二是技術(shù)具備前瞻性和創(chuàng)新性；三是各類載荷組合后能模擬貨運飛船的質(zhì)量、尺寸等要素。

遠征一號甲太空擺渡車

2015年3月30日，我國首個“太空擺渡車”遠征一號上面級圓滿完成了首次太空之旅，將第一位“客人”北斗全球?qū)Ш皆囼炐峭昝赖亍皵[渡”到遠至幾萬公里的外太空。2015年7月25日，遠征一號再次將“北斗”雙星直接入軌發(fā)射送入目標軌道，開啟了我國航天一箭多星直接入軌發(fā)射高軌衛(wèi)星的新篇章。

遠征一號甲上面級是我國“太空擺渡車”家族的新成員、遠征一號的升級版，被形象地稱為“升級版太空擺渡車”。如同遠征一號可將多個“乘客”擺渡至相近的目的地，遠征一號甲則拓展了擺渡車的服務功能，通過多次點火工作，適應更多復雜的路線，沿途將多個“乘客”擺渡至各自所需的不同目的地。

長征七號運載火箭總指揮王小軍說，以任務適應性更好為例，遠征一號甲及組合體發(fā)射任務是我國目前飛行程序最復雜、飛行時間最長、變軌次數(shù)最多的發(fā)射任務，具有“高集成性、高復雜性、高顯示度”的特點，可搭載的載荷結(jié)構(gòu)形式各異，高度從0.3米到2.6米，重量從18千克到2.8噸，接口需求復雜、目標軌道不同、分離時間不同，對滿足不同任務具有良好的適應性。

王小軍表示，相比遠征一號，遠征一號甲上面級通過多項技術(shù)改進升級，性能大幅提升，在軌飛行時間從6.5小時延長至48小時，主發(fā)動機由2次啟動增加至9次啟動，分離次數(shù)由1次增加至7次。

▲地面搜救分隊正在調(diào)運返回艙（新華社琚振華攝）

多用途飛船縮比返回艙

未來載人“深空方舟”——多用途飛船縮比返回艙是備受矚目的乘客之一，并于6月26日在東風著陸場安全著陸。之所以稱之為縮比返回艙，是因為這是一艘正式型返回艙的縮小版，高2.6米，重約2.8噸。不同于它的神舟飛船先輩們的“鐘罩式”外形，它呈倒錐形，像一顆“子彈”。

“多用途飛船縮比返回艙是瞄準我國未來載人深空探測，全方位滿足后續(xù)再服務應用以及低成本天地往返運輸?shù)氖褂眯枨??！倍嘤猛撅w船縮比返回艙研制單位、航天科技集團公司第五研究院院長張洪太說。

別看身材不高，可身負重任。多用途飛船縮比返回艙承擔著我國首次在軌獲取返回艙自由飛行氣動數(shù)據(jù)，首次探索可重復使用設計、驗證及評估技術(shù)，首次驗證金屬材料性能及制造技術(shù)等艱巨使命。

“雖然我們在地面會通過模擬仿真、實物檢驗、風洞試驗等多種手段來驗證，但不如上天飛行試驗準確?！倍嘤猛撅w船返回艙項目技術(shù)負責人楊雷說，這些新技術(shù)是實現(xiàn)多用途返回艙安全可靠的“命門”所在。

遨龍一號空間碎片主動清理飛行器

我國是《外空物體所造成損害之國際責任公約》的簽署國，承諾控制和減少空間碎片，為履行這一義務和責任，我國不停地嘗試突破空間碎片清理技術(shù)。

長征七號載荷組合體行政負責人唐亞剛介紹，為了驗證空間碎片清理技術(shù)，遨龍一號飛行器上裝載了一臺機械臂，將模擬在太空抓取廢棄衛(wèi)星和一些其他大碎片，并帶到大氣層進行燒毀。遨龍一號的應用將會減少空間碎片，節(jié)省太空軌道資源。

天鴿飛行器

天鴿飛行器的主要作用是驗證空間組網(wǎng)通信技術(shù)。此次發(fā)射的兩個天鴿飛行器將組網(wǎng)進行相互通信。

唐亞剛說，下一步可以發(fā)射更多的天鴿飛行器，進行局域組網(wǎng)，相互之間通信或與地面進行通信，可以作為發(fā)生災害等情況的應急通信手段。

在軌加注實驗裝置

在軌加注實驗裝置主要是驗證我國的太空加油技術(shù)。唐亞剛說，衛(wèi)星、飛船等飛行器的壽命主要由推進劑決定，如果推進劑消耗完畢，可以通過空間“加油機”為飛行器重新補充燃料，延長壽命。

此次發(fā)射主要是為了驗證對接機構(gòu)的密封性研究、在空間失重環(huán)境下推進劑傳輸?shù)奶匦缘取ｋm然在軌加注實驗裝置不是首次發(fā)射，但此次載荷運用了很多新技術(shù)和器件，譬如新的板式貯箱，它對推進劑蓄留和管理的能力也將得到驗證。

翱翔之星

翱翔之星是由西北工業(yè)大學主持研制的立方星。此次發(fā)射主要驗證偏振光導航技術(shù)。太陽光照射在不同厚度的大氣上，產(chǎn)生的偏振光頻譜特性不一樣。這次發(fā)射將對這些特性數(shù)據(jù)進行收集和分析。

唐亞剛介紹，此次發(fā)射翱翔之星是國際范圍內(nèi)首次進行偏振光導航技術(shù)的驗證，技術(shù)成熟后將作為飛行器導航的主要手段之一。

拉開空間站建設大幕

長征七號作為我國未來任務量最大的運載火箭，將為我國的空間站搭建起“天地運輸走廊”。而它的第一步就是在明年發(fā)射我國首個空間貨運飛船——天舟一號，未來它還將承擔中國航天多種類型的發(fā)射任務，空間站、載人登月、火星艙、深空探測器……這些中國航天未來的美麗藍圖，都需要長征七號一次次成功發(fā)射來實現(xiàn)。

“長征七號是我國在役主力火箭的‘接班人’，更是我國未來航天發(fā)射任務的‘主力軍’，它所開啟的時代有多壯麗，它的使命就有多光榮?！睆垵f。

我國載人航天工程自20世紀90年代啟動，確定了“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略，目前已實現(xiàn)第一步——發(fā)射無人和載人飛船，以及第二步第一階段——航天員出艙、飛船與空間艙交會對接。當前，載人航天工程進入第二步第二階段——短期有人照料的空間實驗室建設。在這個階段，長征七號將發(fā)射我國首款貨運飛船，實現(xiàn)空間實驗室物資運輸與補給，同時也將為第三步建成長期有人照料的空間站搭建起“天地運輸走廊”。

2010年，載人空間站工程正施獲批，我國計劃在2018年前后發(fā)射試驗核心艙，2022年前后建成自己的空間站。這個12年的宏大戰(zhàn)略將分為空間實驗室任務和空間站研制建設兩個階段實施，目前正處于空間實驗室階段的攻堅階段，目標是突破和掌握貨物運輸和補給、航天員中期駐留、地面長時間任務支持和保障等技術(shù)，開展較大規(guī)模的空間科學實驗與技術(shù)試驗，為空間站建造和運營積累經(jīng)驗。

根據(jù)任務目標，空間實驗室任務共安排4次飛行任務，長征七號運載火箭首次飛行任務圓滿成功后，后續(xù)3次飛行任務分別為：今年9月中旬發(fā)射天宮二號空間實驗室；10月中旬發(fā)射神舟十一號載人飛船，11月中旬，神舟十一號返回艙實施返回；2017年4月中旬發(fā)射天舟一號貨運飛船。其中，天宮二號空間實驗室、神舟十一號載人飛船以及配套長征二號F運載火箭已完成出廠測試；神舟十一號任務航天員乘組已完成定選，正在進行任務強化訓練；天舟一號貨運飛船和長征七號遙二火箭正在研制生產(chǎn)和總裝測試。

“空間實驗室任務之后，我國將真正邁入空間站時代的大門。”中國載人航天工程辦公室副主任武平說。（本刊綜合）※