第二次發(fā)射失敗墜入至暗時(shí)刻 從頭再來(lái)第三次發(fā)射迎來(lái)重生

全身黑科技 “胖五”打贏翻身仗

距離海邊約800米的發(fā)射平臺(tái)上，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭白色箭體上，鮮艷的五星紅旗格外醒目。有20層樓高的火箭筆直站在那里，直指蒼穹。

240多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破、15000余秒關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)、900多個(gè)日夜的磨礪、10余萬(wàn)航天人的堅(jiān)守……被稱為“胖五”的中國(guó)“最強(qiáng)火箭”長(zhǎng)征五號(hào)迎來(lái)重生時(shí)刻，圓滿完成第三次發(fā)射任務(wù)。

30年追夢(mèng)

長(zhǎng)五二次發(fā)射時(shí)曾被澆得“透心涼”

進(jìn)入21世紀(jì)，世界主要航天國(guó)家均推出了新一代運(yùn)載火箭，進(jìn)入太空的需求與能力與日俱增。美國(guó)的宇宙神5、德爾塔4、獵鷹重型火箭，歐洲的阿里安5火箭，都是這一賽道的“重量級(jí)選手”。

早在20世紀(jì)80年代中期，專家們就開始積極呼吁國(guó)家研制使用液氧煤油環(huán)保推進(jìn)劑的運(yùn)載火箭。

2006年，國(guó)家正式立項(xiàng)研制長(zhǎng)征五號(hào)新一代大推力運(yùn)載火箭，經(jīng)過10年攻堅(jiān)，長(zhǎng)征五號(hào)于2016年實(shí)現(xiàn)首飛。

然而，在第二次發(fā)射任務(wù)中，長(zhǎng)征五號(hào)經(jīng)歷了至暗時(shí)刻。當(dāng)火箭發(fā)射升空后，當(dāng)人們還沉浸在興奮與激動(dòng)之中……第346秒，長(zhǎng)征五號(hào)芯一級(jí)液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)突發(fā)故障，發(fā)動(dòng)機(jī)推力瞬時(shí)大幅下降，發(fā)射任務(wù)宣告失?。　爱?dāng)我們正要邁向更強(qiáng)的路上，被一盆冰水澆得‘透心涼’?！敝袊?guó)航天科技集團(tuán)長(zhǎng)征五號(hào)火箭總指揮王玨回憶當(dāng)時(shí)的感覺，真有一種“天要塌了的想法”。

走出至暗時(shí)

“萬(wàn)人一桿槍”打贏“翻身仗”

“航天歸零”——中國(guó)航天人應(yīng)對(duì)眾多復(fù)雜困難和挑戰(zhàn)的法寶之一，就是“從頭開始、重新再來(lái)”，用嚴(yán)慎細(xì)實(shí)的態(tài)度和一絲不茍的作風(fēng)面對(duì)困難和挫折。

王玨告訴記者，在歸零過程中，通過建立“故障樹”，“胖五”研制團(tuán)隊(duì)對(duì)50多個(gè)可能造成推力下降的事件進(jìn)行了逐一的排查，從長(zhǎng)征五號(hào)第二發(fā)失利到第三發(fā)成功，累計(jì)進(jìn)行了40余次、15000余秒關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)，總計(jì)超過20000余次各種地面試驗(yàn)，只為磨礪出一枚更強(qiáng)壯、更健康的“胖五”。

2019年4月4日，長(zhǎng)征五號(hào)第三發(fā)火箭的總裝工作進(jìn)入到最后階段，一臺(tái)用于后續(xù)任務(wù)的芯一級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析過程中出現(xiàn)異常。研制人員通過“蛛絲馬跡”，順藤摸瓜找到問題“癥結(jié)”。

發(fā)生這一情況后，中國(guó)航天科技集團(tuán)一院黨委書記李明華臨危受命，擔(dān)任長(zhǎng)征五號(hào)火箭“第一總指揮”。在中國(guó)航天史上，只有當(dāng)任務(wù)面臨巨大挑戰(zhàn)時(shí)，才會(huì)增設(shè)這一崗位。

李明華和同事們反復(fù)研究比較，最終選擇進(jìn)行局部改進(jìn)，同時(shí)組織全國(guó)優(yōu)勢(shì)資源聯(lián)合攻關(guān)，其中既有清華、北航、北理工等高校的研究資源，也有航空、船舶等領(lǐng)域的院士專家，大家齊心協(xié)力再攻關(guān)。

問題少一個(gè)，勝算多一分。在文昌航天發(fā)射場(chǎng)，任務(wù)失利后，“超越最高標(biāo)準(zhǔn)”成為發(fā)射場(chǎng)全線的質(zhì)量新目標(biāo)?！伴L(zhǎng)征五號(hào)火箭在飛行過程中要完成的動(dòng)作總共有2000多項(xiàng)，其中任何一個(gè)出現(xiàn)問題，都會(huì)對(duì)火箭飛行造成嚴(yán)重影響，甚至造成發(fā)射失敗。我們只有做到完美，才能坦然面對(duì)?！崩蠲魅A說。

“顆顆螺釘連著航天事業(yè)，小小細(xì)節(jié)決定任務(wù)成敗?！敝袊?guó)航天科技集團(tuán)五院技術(shù)顧問、“人民科學(xué)家”葉培建院士曾直言，航天是一項(xiàng)“10000-1=0”的事業(yè)，“萬(wàn)人一桿槍”是航天事業(yè)的真實(shí)寫照。

全身黑科技

國(guó)內(nèi)展開面積最大、翼展最長(zhǎng)的太陽(yáng)翼

很多人都把太陽(yáng)翼比作衛(wèi)星的“翅膀”，不過它的作用可不是用來(lái)飛行，而是為衛(wèi)星提供能源。

實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星身軀龐大，它的“翅膀”是我國(guó)迄今為止面積最大、翼展最長(zhǎng)、展開方式最復(fù)雜的太陽(yáng)翼，雙翼展開比波音737飛機(jī)的翼展還要寬10米。盡管這雙“翅膀”十分巨大，但是卻“身輕如燕”。

太陽(yáng)翼面積的大大增加，就能帶來(lái)源源不斷的超強(qiáng)電流供給，讓實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星始終擁有充沛體力，為更多的小伙伴提供廣播電視服務(wù)、移動(dòng)通信服務(wù)等。

“小關(guān)節(jié)”力氣大和“大心臟”品質(zhì)高

實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星巨大的太陽(yáng)翼雖然不能像翅膀一樣上下?lián)]舞，但是能夠低速轉(zhuǎn)動(dòng)，保證始終朝向太陽(yáng)，從而最大限度地獲取太陽(yáng)能。而帶動(dòng)太陽(yáng)翼轉(zhuǎn)動(dòng)的則是一個(gè)“小關(guān)節(jié)”——太陽(yáng)翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

別看太陽(yáng)翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)個(gè)頭嬌小，卻是一個(gè)耐冷耐熱耐沖擊的“大力士”，它能輕輕松松承受巨型太陽(yáng)翼展開帶來(lái)的沖擊載荷，驅(qū)動(dòng)百來(lái)斤的質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)也不在話下。

實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星巨大的太陽(yáng)翼能夠提供超強(qiáng)電流。如何讓這些電流既不過大也不過小，而且能聽話地流到衛(wèi)星每一個(gè)角落，維持衛(wèi)星的健康運(yùn)轉(zhuǎn)呢？為此，研制人員為衛(wèi)星配備了一顆“大心臟”——國(guó)內(nèi)功率最大的電源控制器。與第一代電源控制器相比，它在功率增大3倍以上、功率密度提升2.5倍的情況下，重量卻只增加了40%。

在天地間架起信息傳輸高速公路

隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的增加，用戶對(duì)于大容量通信衛(wèi)星的需求越來(lái)越迫切。實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星搭載的由航天科技集團(tuán)五院研制的甚高通量通信載荷，涵蓋了Q/V頻段載荷、寬帶柔性轉(zhuǎn)發(fā)器等。

“提高衛(wèi)星通信容量主要手段在于提高可用頻段帶寬。如果把靜止軌道比作太空中的一條高速公路，那么這條高速公路是所有太空高速公路上最為擁擠的。而使用Q/V頻段相當(dāng)于把這條高速公路拓寬了4-5倍?！敝袊?guó)航天科技集團(tuán)五院實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師李峰說。

激光高速通信從夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)

激光通信是天基信息網(wǎng)上的骨干節(jié)點(diǎn)及導(dǎo)航衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行的重要手段，近年來(lái)一直是航天領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。

實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星搭載了五院研制的激光終端，將實(shí)現(xiàn)在軌的星地通信，通過雙通道信號(hào)傳輸，可以實(shí)現(xiàn)10G左右的通信容量，相比于傳統(tǒng)的微波通信，實(shí)現(xiàn)了指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。

相比于目前在軌應(yīng)用的單一體制的激光終端，實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星搭載了三種體制的激光終端，將進(jìn)行長(zhǎng)期的星地通信驗(yàn)證，為后續(xù)不同體制的激光終端的研制積累大量的在軌數(shù)據(jù)，為這項(xiàng)“黑科技”在空間站等未來(lái)航天器上的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

“混合推進(jìn)”讓衛(wèi)星飛行更穩(wěn)定、更精準(zhǔn)

隨著科技進(jìn)步和對(duì)環(huán)保的重視，很多人在買汽車時(shí)都喜歡選購(gòu)油電混合動(dòng)力汽車，兼具汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電池發(fā)動(dòng)機(jī)的雙重優(yōu)勢(shì)。實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星采用的正是這樣一套混合推進(jìn)系統(tǒng)，由化學(xué)推進(jìn)和電推進(jìn)提供混合動(dòng)力，相當(dāng)于衛(wèi)星里的 “油電混動(dòng)汽車”。

化學(xué)推進(jìn)力量大，效率低，適合快速變軌和調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)，盡快將衛(wèi)星送入既定工作軌道；電推進(jìn)力量小，但推力精度高、效率高，適合在軌長(zhǎng)期精確軌道調(diào)整。實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星的化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)使用了最新的板式貯箱、超聲波流量計(jì)、高精度壓力傳感器和熱容法等產(chǎn)品和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃料的精確測(cè)量和管理，確保一滴推進(jìn)劑都不浪費(fèi)。

“降溫神器”可展開式熱輻射器

實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星尺寸大、體積大、重量大、功耗大，產(chǎn)生的熱量多，如果不及時(shí)散熱，就可能“上火”，造成各種設(shè)備失效從而無(wú)法正常工作。怎么辦？研制人員為它準(zhǔn)備了一個(gè)“降溫神器”——基于單相流體回路的可展開式熱輻射器。

專家介紹，這個(gè)“神器”在“胖五”發(fā)射時(shí)，緊緊收攏在衛(wèi)星內(nèi)壁上，一旦衛(wèi)星準(zhǔn)確入軌，它就會(huì)自動(dòng)解鎖并向外展開?！靶蜗蟮卣f，就像小狗熱了吐出個(gè)舌頭一樣，這扇特殊的窗戶就相當(dāng)于衛(wèi)星的舌頭?！?/p>

此次隨實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星搭載飛行成功，證明了這個(gè)“神器”能夠有效解決航天器功耗增大和散熱面積不足的矛盾，為我國(guó)未來(lái)萬(wàn)瓦級(jí)衛(wèi)星平臺(tái)的研制提供了有力的支撐。

文/新華社