長征三號甲系列運(yùn)載火箭是我國目前高軌道上發(fā)射次數(shù)最多、成功率最高的火箭型號。

從1994年首飛成功至本次發(fā)射，長征三號甲系列型號共完成了95次發(fā)射，成功率近98%。從2007年10月24日至今，長征三號甲系列運(yùn)載火箭已先后將“嫦娥一號”“嫦娥二號”“嫦娥三號”、探月工程三期再入返回飛行試驗(yàn)器、“嫦娥四號”準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道。5次探月任務(wù)，100%發(fā)射成功率。

本次發(fā)射是80天內(nèi)長三甲系列火箭完成的第5次發(fā)射任務(wù)，平均一枚火箭的發(fā)射周期僅16天。

雖然火箭具有如此高的成功率，研制團(tuán)隊(duì)卻從沒有停止創(chuàng)新的步伐。與發(fā)射“嫦娥三號”時的狀態(tài)相比，承擔(dān)“嫦娥四號”發(fā)射任務(wù)的長三乙火箭研制團(tuán)隊(duì)在提高火箭的適應(yīng)能力和設(shè)計可靠性方面做足了功課，共進(jìn)行了65項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)改進(jìn)。

這些創(chuàng)新性的改進(jìn)工作讓“金牌火箭”可以更加從容地完成護(hù)送“嫦娥四號”奔赴月球背面的任務(wù)。

創(chuàng)新由點(diǎn)匯聚成面——入軌精度更高，加注后可延長一天發(fā)射

▲ 火箭轉(zhuǎn)移到發(fā)射塔架

探月工程任務(wù)對軌道高度和入軌精度要求都很高，要求火箭具備出色的適應(yīng)能力、多樣的發(fā)射軌道、精準(zhǔn)的入軌精度。而長三乙火箭要將“嫦娥四號”發(fā)射到遠(yuǎn)地點(diǎn)約42萬公里的軌道，相比“嫦娥三號”任務(wù)的38萬公里，軌道更遠(yuǎn)，對火箭入軌精度的要求也就更高了。

針對“嫦娥四號”任務(wù)的特殊需求，研制團(tuán)隊(duì)展開了提高入軌精度的專項(xiàng)研制工作。在長征系列運(yùn)載火箭中提出了組合導(dǎo)航濾波優(yōu)化技術(shù)，解決了在硬件體制不變條件下進(jìn)一步提高組合導(dǎo)航精度的難題，突破了地月轉(zhuǎn)移軌道高精度入軌技術(shù)，可以有效保證入軌精度。相比“嫦娥三號”，這次火箭設(shè)計入軌精度提高了30%以上。

通常情況下，火箭加注低溫推進(jìn)劑之后就要立即發(fā)射，否則便會產(chǎn)生危險。而此次“嫦娥四號”發(fā)射的窗口設(shè)計跨度為兩天，那么如何保障推進(jìn)劑加注之后，火箭發(fā)射時間還能推遲到第二天呢？

▲ 試驗(yàn)隊(duì)員正在進(jìn)行總裝

為了降低發(fā)射實(shí)施風(fēng)險，火箭系統(tǒng)開展了低溫推進(jìn)劑加注后、連接器不脫落狀態(tài)下推遲24小時發(fā)射技術(shù)的專項(xiàng)研究工作。

通過細(xì)致入微的仿真分析、嚴(yán)謹(jǐn)全面的試驗(yàn)驗(yàn)證，研制團(tuán)隊(duì)先后突破了液氫蒸發(fā)量控制、輸送系統(tǒng)閥門低溫防護(hù)等難題，取得了大量技術(shù)突破和成果，火箭在低溫加注后達(dá)到了適應(yīng)兩天內(nèi)多個發(fā)射窗口的發(fā)射要求。

“這在國內(nèi)尚屬首次，如果把低溫加注作為火箭發(fā)射準(zhǔn)備就緒的標(biāo)志，那么采用這一技術(shù)后，準(zhǔn)備就緒的狀態(tài)可以延長24小時，提高了火箭對任務(wù)的適應(yīng)能力?！遍L三乙火箭總設(shè)計師陳閩慷介紹。

火箭上零部件成千上萬，總裝總測團(tuán)隊(duì)啟用全流程追蹤的工作模式，為產(chǎn)品質(zhì)量“零缺陷”加上雙保險。以打保險檢查工作為例，一發(fā)火箭僅三子級就需要打保險400余個，操作人員完成操作后點(diǎn)上黑點(diǎn)，崗長檢查完成后點(diǎn)上紅點(diǎn)，避免漏檢和重復(fù)檢查，工作效率也得到了提升。

在此次任務(wù)中，一院211廠火箭焊接車間采取崗位互助的方法，形成流水線作業(yè)，提高作業(yè)效率，僅用15天就完成了火箭兩個一級貯箱的焊接，創(chuàng)造了該車間的歷史紀(jì)錄。

為了不斷提升伺服產(chǎn)品的可靠性，研制團(tuán)隊(duì)也作了諸多創(chuàng)新。例如，將“電源盒+壓力傳感器”兩個產(chǎn)品變更為“內(nèi)置電路的硅壓阻式壓力傳感器”一個產(chǎn)品。不僅提高了使用維護(hù)的方便性，還顯著提升了伺服遙測參數(shù)采集的可靠性。

類似的創(chuàng)新在這枚長三乙火箭上隨處可見。

精心打造“探月標(biāo)準(zhǔn)”——產(chǎn)品層層篩選、優(yōu)中選優(yōu)，考核驗(yàn)證更充分

為了確保發(fā)射取得圓滿成功，火箭研制隊(duì)伍采取了一系列加嚴(yán)措施，強(qiáng)化質(zhì)量管控。“我們通過全面落實(shí)責(zé)任制、擇優(yōu)配套產(chǎn)品、加強(qiáng)試驗(yàn)考核、嚴(yán)格技術(shù)狀態(tài)管控、加強(qiáng)風(fēng)險分析與控制等14個方面的工作，加嚴(yán)做好質(zhì)量控制?！遍L三乙火箭總指揮金志強(qiáng)說。

與上一次執(zhí)行探月任務(wù)時相比，發(fā)射“嫦娥四號”的長三乙火箭一共進(jìn)行了65項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，分布在13個箭上和地面分系統(tǒng)。為了盡可能降低風(fēng)險，減少技術(shù)首次應(yīng)用帶來的不確定性，研制人員統(tǒng)籌將各項(xiàng)改進(jìn)在長三甲系列火箭執(zhí)行其他任務(wù)過程中分批進(jìn)行飛行驗(yàn)證，確保技術(shù)改進(jìn)正確可行。

比如，發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的防水與防熱可靠性改進(jìn)，已經(jīng)在2018年10月的發(fā)射任務(wù)中進(jìn)行了飛行考核驗(yàn)證；伺服機(jī)構(gòu)的可靠性改進(jìn)，也在兩次以上的發(fā)射任務(wù)中得到了考核驗(yàn)證。

據(jù)統(tǒng)計，在“嫦娥四號”發(fā)射之前，65項(xiàng)改動中已有60項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)提前經(jīng)過了飛行驗(yàn)證，使得此次任務(wù)的技術(shù)風(fēng)險大幅降低。

一直以來，航天產(chǎn)品都以高品質(zhì)、高要求著稱。每一個元器件、每一個零件都有完備的指標(biāo)考核體系，任何一個指標(biāo)出現(xiàn)瑕疵都會在驗(yàn)收過程中遭到淘汰，失去沖向太空的資格。而要想成為探月任務(wù)的產(chǎn)品，還必須在合格的基礎(chǔ)上做到更好。

“為了確保低溫發(fā)動機(jī)質(zhì)量過關(guān)，我們從零件、組件產(chǎn)品起就開始進(jìn)行優(yōu)選，對關(guān)鍵尺寸指標(biāo)量化和測量，同時裝配4臺單機(jī)，選擇性能最優(yōu)的2臺用于“嫦娥四號”發(fā)射任務(wù)?！苯鹬緩?qiáng)說。

依靠這樣的層層篩選、優(yōu)中選優(yōu)，研制團(tuán)隊(duì)將同批次產(chǎn)品中性能最優(yōu)、指標(biāo)最好的產(chǎn)品選出，用于執(zhí)行“嫦娥四號”任務(wù)，從而助力長三乙火箭圓滿完成“嫦娥四號”發(fā)射任務(wù)。

火箭產(chǎn)品在交付前需要進(jìn)行各類檢測和試驗(yàn)，從而檢驗(yàn)產(chǎn)品性能、確認(rèn)產(chǎn)品質(zhì)量。在此次任務(wù)中，檢測和試驗(yàn)格外嚴(yán)格，可謂打造了“探月標(biāo)準(zhǔn)”。

例如，在箭體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)產(chǎn)品試驗(yàn)中，貯箱產(chǎn)品的液壓試驗(yàn)、氣密試驗(yàn)、氦質(zhì)譜檢漏測試的持續(xù)時間都較之前增加了30%；在電氣系統(tǒng)產(chǎn)品試驗(yàn)中，所有電氣產(chǎn)品的通電老煉時間額外增加50小時，產(chǎn)品考核更加充分。