全身黑科技“胖五”打贏翻身仗
12月27日，中國文昌航天發射場。
距離海邊約800米的發射平台上，長征五號運載火箭白色箭體上，鮮豔的五星紅旗格外醒目。有20層樓高的火箭筆直站在那裏，直指蒼穹。
240多項關鍵技術突破、15000餘秒關鍵技術試驗、900多個日夜的磨礪、10餘萬航天人的堅守……被稱為“胖五”的中國“最強火箭”長征五號迎來重生時刻，圓滿完成第三次發射任務。
30年追夢
長五二次發射時曾被澆得“透心涼”
進入21世紀，世界主要航天國家均推出了新一代運載火箭，進入太空的需求與能力與日俱增。美國的宇宙神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“重量級選手”。
早在20世紀80年代中期，專家們就開始積極呼籲國家研製使用液氧煤油環保推進劑的運載火箭。
2006年，國家正式立項研製長征五號新一代大推力運載火箭，經過10年攻堅，長征五號於2016年實現首飛。
然而，在第二次發射任務中，長征五號經歷了至暗時刻。當火箭發射升空後，當人們還沉浸在興奮與激動之中……第346秒，長征五號芯一級液氫液氧發動機突發故障，發動機推力瞬時大幅下降，發射任務宣告失敗！“當我們正要邁向更強的路上，被一盆冰水澆得‘透心涼’。”中國航天科技集團長征五號火箭總指揮王珏回憶當時的感覺，真有一種“天要塌了的想法”。
走出至暗時
“萬人一杆槍”打贏“翻身仗”
“航天歸零”——中國航天人應對眾多複雜困難和挑戰的法寶之一，就是“從頭開始、重新再來”，用嚴慎細實的態度和一絲不苟的作風面對困難和挫折。
王珏告訴記者，在歸零過程中，通過建立“故障樹”，“胖五”研製團隊對50多個可能造成推力下降的事件進行了逐一的排查，從長征五號第二發失利到第三發成功，累計進行了40餘次、15000餘秒關鍵技術試驗，總計超過20000餘次各種地面試驗，只為磨礪出一枚更強壯、更健康的“胖五”。
2019年4月4日，長征五號第三發火箭的總裝工作進入到最後階段，一台用於後續任務的芯一級氫氧發動機在試驗數據分析過程中出現異常。研製人員通過“蛛絲馬跡”，順藤摸瓜找到問題“癥結”。
發生這一情況後，中國航天科技集團一院黨委書記李明華臨危受命，擔任長征五號火箭“第一總指揮”。在中國航天史上，只有當任務面臨巨大挑戰時，才會增設這一崗位。
李明華和同事們反覆研究比較，最終選擇進行局部改進，同時組織全國優勢資源聯合攻關，其中既有清華、北航、北理工等高校的研究資源，也有航空、船舶等領域的院士專家，大家齊心協力再攻關。
問題少一個，勝算多一分。在文昌航天發射場，任務失利後，“超越最高標準”成為發射場全線的質量新目標。“長征五號火箭在飛行過程中要完成的動作總共有2000多項，其中任何一個出現問題，都會對火箭飛行造成嚴重影響，甚至造成發射失敗。我們只有做到完美，才能坦然面對。”李明華説。
“顆顆螺釘連着航天事業，小小細節決定任務成敗。”中國航天科技集團五院技術顧問、“人民科學家”葉培建院士曾直言，航天是一項“10000-1=“0””的事業，“萬人一杆槍”是航天事業的真實寫照。
全身黑科技
國內展開面積最大、翼展最長的太陽翼
很多人都把太陽翼比作衞星的“翅膀”，不過它的作用可不是用來飛行，而是為衞星提供能源。
實踐二十號衞星身軀龐大，它的“翅膀”是我國迄今為止面積最大、翼展最長、展開方式最複雜的太陽翼，雙翼展開比波音737飛機的翼展還要寬10米。儘管這雙“翅膀”十分巨大，但是卻“身輕如燕”。
太陽翼面積的增加，就能帶來源源不斷的超強電流供給，讓實踐二十號衞星始終擁有充沛體力，為更多的小夥伴提供廣播電視服務、移動通信服務等。
“小關節”力氣大和“大心臟”品質高
實踐二十號衞星巨大的太陽翼雖然不能像翅膀一樣上下揮舞，但是能夠低速轉動，保證始終朝向太陽，從而最大限度地獲取太陽能。而帶動太陽翼轉動的則是一個“小關節”——太陽翼驅動機構。
別看太陽翼驅動機構個頭嬌小，卻是一個耐冷耐熱耐衝擊的“大力士”，它能輕輕鬆鬆承受巨型太陽翼展開帶來的衝擊載荷，驅動百來斤的質量轉動也不在話下。
實踐二十號衞星巨大的太陽翼能夠提供超強電流。如何讓這些電流既不過大也不過小，而且能聽話地流到衞星每一個角落，維持衞星的健康運轉呢？為此，研製人員為衞星配備了一顆“大心臟”——國內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
隨着衞星互聯網業務的增加，用户對於大容量通信衞星的需求越來越迫切。實踐二十號衞星搭載的由航天科技集團五院研製的甚高通量通信載荷，涵蓋了Q/V頻段載荷、寬帶柔性轉發器等。
“提高衞星通信容量主要手段在於提高可用頻段帶寬。如果把靜止軌道比作太空中的一條高速公路，那麼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頻段相當於把這條高速公路拓寬了4-5倍。”中國航天科技集團五院實踐二十號衞星總設計師李峯説。
激光高速通信從夢想照進現實
激光通信是天基信息網上的骨幹節點及導航衞星組網運行的重要手段，近年來一直是航天領域研究的一個熱點問題。
實踐二十號衞星搭載了五院研製的激光終端，將實現在軌的星地通信，通過雙通道信號傳輸，可以實現10G左右的通信容量，相比於傳統的微波通信，實現了指數級的增長。
相比於目前在軌應用的單一體制的激光終端，實踐二十號衞星搭載了三種體制的激光終端，將進行長期的星地通信驗證，為後續不同體制的激光終端的研製積累大量的在軌數據，為這項“黑科技”在空間站等未來航天器上的應用奠定基礎。
“混合推進”讓衞星飛行更穩定、更精準
隨着科技進步和對環保的重視，很多人在買汽車時都喜歡選購油電混合動力汽車，兼具汽油發動機和電池發動機的雙重優勢。實踐二十號衞星採用的正是這樣一套混合推進系統，由化學推進和電推進提供混合動力，相當於衞星裏的 “油電混動汽車”。
化學推進力量大，效率低，適合快速變軌和調整衞星姿態，儘快將衞星送入既定工作軌道；電推進力量小，但推力精度高、效率高，適合在軌長期精確軌道調整。實踐二十號衞星的化學推進系統使用了最新的板式貯箱、超聲波流量計、高精度壓力傳感器和熱容法等產品和技術，實現了對燃料的精確測量和管理，確保一滴推進劑都不浪費。
“降温神器”可展開式熱輻射器
實踐二十號衞星尺寸大、體積大、重量大、功耗大，產生的熱量多，如果不及時散熱，就可能“上火”，造成各種設備失效從而無法正常工作。怎麼辦？研製人員為它準備了一個“降温神器”——基於單相流體迴路的可展開式熱輻射器。
專家介紹，這個“神器”在“胖五”發射時，緊緊收攏在衞星內壁上，一旦衞星準確入軌，它就會自動解鎖並向外展開。“形象地説，就像小狗熱了吐出個舌頭一樣，這扇特殊的窗户就相當於衞星的舌頭。”
此次隨實踐二十號衞星搭載飛行成功，證明了這個“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，為我國未來萬瓦級衞星平台的研製提供了有力的支撐。
文/新華社