因為長時間工作,沒法管理身材,同志們一個個都逼近了我們的“胖五” | 黃兵_風聞
观察者网用户_1111109-2021-01-26 07:42
來源:微信公號“我是科學家iScientist”
大家把長征五號叫做“胖五”,我們非常高興,因為顯得這個火箭非常可愛。
很多人問過我:發射當天,你們怎麼用餐?
其實很簡單,也很傳統——我們主要吃包子。一是因為包子是圓的,有“圓滿”的意思;第二就是因為“快”,因為時間安排往往非常緊。
2020年8月22日,“科普中國-我是科學家”第24期演講“飛向深空”現場,長征五號運載火箭總體主任設計師黃兵帶來演講:《經歷過不OK,我們會努力讓長征五號更OK,運載更多航天夢想去深空》。
以下為黃兵演講實錄:
2020.8.22 北京
大家好,我是修築通天之路的黃兵,來自中國運載火箭技術研究院總體設計部。我從2006年開始專心研究長征五號運載火箭,參加了遙一到遙四的所有發射任務。
這是大家眼中的長征五號。左邊和右邊兩幅圖片,大家能不能分辨出區別?右邊是今年5月5日發射的長五B遙一(CZ-5B),右邊是長五的基本形(CZ-5),從外形上確實看不出太大區別。
其實,長征五號火箭開始研製時,家族裏有六個兄弟姐妹。一直到初樣階段,我們還是按照六個構型在研製。但後來我們發現,如果同時研究六個火箭構型,工作壓力太大,所以就挑了其中能力最大的兩款火箭。
長征五號整體高度有50多米,直徑有12米,加註以後的總重量超過800噸,所以大家把它叫做“胖五”。我們非常高興,因為顯得這個火箭非常可愛。
“胖五”身形確實很魁梧,其實它不是胖,是強壯。以往的火箭可能也就五六百噸的推力;而長五運載火箭現在起飛的推力達到了1000噸。有這麼大的推力,才能推舉起更大的有效載荷,去更深空探測。
今天是2020年8月22日,一個月前,7月23日,我正在海南文昌發射場裏,專心為“天問一號”發射做準備。這張照片裏,仰頭的是我,我旁邊那位同志正在倒計時,喊10、9、8、7、6、5、4、3、2、1。
“天問一號”在中午12點41分發射,而火箭準備發射時是**-13小時**,這意味着,我們的工作從前一晚23點就開始,我們倆就一直保持這樣的姿態,直到發射完畢才如釋重負,起來活動一下。
我倆應該是距離火箭發射最近的人,喊完口令之後,可能離發射就是一個按鈕或一個眼神的距離。不過,每次發射,我們都不曾親眼看到長五運載火箭拔地而起的雄姿——因為我們必須要坐在測控發射大廳的崗位上。
雖然有一點點遺憾,不過我們還是非常享受發射的整個過程。發射完畢,我們倆都會擁抱一下,給對方一個OK手勢,表示我們又成功了——但並不是每一次的發射過程都那麼OK。
我們也經歷過很多“不OK”的情況。
2016年11月3日,長征五號火箭首次執行發射任務。
整個過程可以説是一波N折:因為我們是第一次發射,各系統也都是第一次會面,多多少少都會有各種問題,導致當天的火箭發射不得不推遲了6次。
火箭發射是一個全系統的工程。組織發射前,大家會一起制定很詳細的預案——一摞資料擺在我們面前,有將近半個人那麼高。我們會把它放在座位後面,時刻備查。大部分問題,都能在預案裏找到解決措施。
但當天還是出現了一些意料之外的情況。
其中一次,發動機預冷出現了問題。如果不解決,火箭就不能發射——因為它有絕對的安全上的問題。我們啓動了一個緊急機制,很多核心的同志都集中到旁邊一個決策室裏。我們匆匆忙忙畫了這麼一張圖。
這張圖確實看上去不那麼規整,但藉助它,我們找到並解決了問題。
可同時,另一個問題就來了:這需要有人再回到發射台操作。
這時的狀態是-3.5小時,也就是説,離發射還有三個半小時。當時,低温推進劑的液氫液氧已經全部加註完畢。雖然在設計火箭時,我們會全面考慮安全性問題,但也沒有人敢説“絕對不會出問題”。
在下達了“要搶險”的口令之後,我們的同志還是義無反顧地登上了3.3公里外的發射台,精準操作,及時消除了問題,保證了遙一火箭成功發射。
類似這樣的問題,發生在地面上時,我們總能通過系統的分析找到解決辦法,最終讓火箭發射可以OK。
長征五號火箭首飛發射瞬間 | 新華網
此後不久,我們又遭遇了一次更大的不OK,也是令我們長五人刻骨銘心的一次不OK:2017年7月2日,長征五號運載火箭第二發任務發射失利。
其實當天所有準備工作都非常順利:
按照設定,工作人員在當晚19:23:23準時按下點火按鈕,沒有問題;
火箭起飛很正常,沒有問題;
170秒後,火箭和助推正常分離,沒有問題;
此後火箭就脱離了大氣層,整流罩分離也正常——火箭設計其實最怕大氣層,因為有很多幹擾因素給火箭飛行帶來安全考驗。
正當大家準備長舒一口氣時,意外發生了。
300秒時,通過返回的遙測數據,我們看到火箭逐漸偏離了原來的設計狀態。此時已經屬於火箭的主動段彈道,我們不再對火箭進行控制,因為時間確實太短,人的判斷可能來不及,如果幹預反而可能出現一些別的問題。所以,出現偏差後,我們只能看着它一點一點地失利,沒有辦法。
我們有一個微信羣。發射失利後,同志們都相互鼓氣,説共渡難關。
這次發射失利後,我們不眠不休,繼續找故障,基本沒有合過眼。兩天後,回北京那天,相關同志直接在機場座位上睡了一片。
回京後的908天裏,我們圍繞火箭的主故障,把整個火箭從頭到尾、從裏到外進行了一個全面的再審視,提出了超過200項改進——通過努力,終於在去年(2019年)12月27號,長五第三發任務(失利後的首飛復飛任務)時,我們獲得了一個圓滿的成功。
從去年12月27號到今年7月23號,我們已經連續取得了三次圓滿成功。回頭看,正是那些不OK的狀況甚至嚴重挫折,令長五火箭變得更完善,我們的預案也更豐富。
其實,作為總體設計人員,我們不僅僅要考慮發射和測試的問題,還要圍繞長五火箭進行方方面面的統籌。
比如發射場地。
以往傳統火箭的發射起飛後,你可能在新聞畫面裏看到周圍羣山環繞,或者戈壁灘和雪域高原——因為它們都在內陸發射場發射。而長征五號發射後,大夥兒看到的是漂亮的海面,很壯觀。
“天問一號”發射現場 | 航空物語@微博
長五是國內首個在海南發射場發射的火箭。
其實世界上主要的航天發射場大都建在海邊。為什麼?因為在海邊發射有兩個優勢:
一個是落區好。傳統火箭是分級的,每一級完成自己的使命後,就會被拋離,回到地球。但火箭拋離後不能砸到大城市裏去,即便是到達一個人煙稀少的地方,也不能造成人員傷害。所以,從前每一次傳統火箭發射,都要對落區裏的人員進行疏散,這是一項很大工程的工作。而長五火箭選擇了海邊,我們通過軌道設計,避開沿途的一些島國,剩下的就是茫茫大海,這個問題相對就緩解了很多。
第二個是運輸問題。傳統火箭採用鐵路運輸,雖然便捷,但隨之而來的問題是:鐵路沿途的隧道、涵洞甚至電線杆等等,都會限制火箭的規模,讓它的直徑不能更大。
傳統火箭最大規模是直徑3.35米,其實就是受限於鐵路運輸的尺寸。而長五火箭擔負的運載能力需要翻倍,就必須要解除對火箭直徑的約束。我們最終選擇的長五火箭芯級直徑達到了5米,肯定無法通過鐵路運輸,所以我們選擇了海上運輸。
相應地,整個發射方式都會跟着發生一些變化。
我們將火箭總裝廠選擇在天津,因為天津有天津港。火箭在總裝廠房經過測試之後,就運送到天津港,通過遠望船,大概一週就能抵達文昌清瀾港。到了清瀾港,我們再把火箭一點一點分模塊裝上專門的特種車輛,然後分批進入發射場。
每次火箭進場,都有一個非常隆重的歡迎儀式。鑼鼓喧天,兩邊都是我們的同事。為什麼?因為這意味着我們這發任務的正式開啓,同時也飽含着大夥對於圓滿成功的希望。
大夥兒看火箭發射,好像就是我們當天坐在那兒按幾個按鈕——其實,這只是我們工作中很小的一部分。
我們每次去海南,至少要待70天,有些特殊崗位的同志要超過100天。長五遙三是2019年12月27號發射,10月初我們就去海南了;今年(2020年)11月底,我們還要再完成一個遙五的任務(編者注:“嫦娥五號”發射任務)。事實上,一年內,我們要完成四髮長五任務,4×70,也就是説,最少也要在海南待滿280天。
我們長五的同志,都很有激情,投入非常大,願意為火箭做奉獻。
很多人問過我:發射當天,你們怎麼用餐?
(問黃兵老師有無吃包子照片?)
其實很簡單,也很傳統——我們主要吃包子。一是因為包子是圓的,有個“圓滿”的意思;第二就是因為“快”,幾口嚼完,一口水下去,馬上又能堅守崗位。發射時,時間安排往往非常緊。
每次發射結束,我們會回到一個很大的食堂,圍在大屏幕前。很多崗位的同志(包括我),發射時看不到現場,只能感受到火箭起飛後腳下轟隆隆的震動。回來後就聚在一起,在大屏幕上重温視頻,感受發射的震撼,慶祝成功。
每次離開文昌發射場之前,我們還有一項非常重要的工作,也是我們的傳統:在海邊銷燬文件。因為執行任務都會涉及很多保密資料,按照保密規定,這些材料不能隨身攜帶,而且內容較多,萬一遺失了也會造成很大隱患。所以我們會在海邊找一處偏僻地方,一把火把它們燒掉,然後大夥兒就圍着火載歌載舞——既是臨走前對這一發任務成功的慶祝,也是對下一發任務的良好祝願。
這是我工作的地方。長五運載火箭主要由中國運載火箭技術研究院承製。作為總體設計部的一員,我從2006年到今天,在這裏工作了十幾年,非常榮幸地見證了長五火箭的發展和創新。
液氧的顏色是非常淡的藍色,而液氫沒有顏色。
長五火箭在發射時,周圍有一些煙霧繚繞,因為火箭使用了大量低温推進劑,是名副其實的“冰箭”。低温推進劑包括五、六十噸的液氫液氫(-253℃)和六百多噸的液氧(-183℃),規模相當大,在世界的液體火箭裏也是規模數一數二的。
為什麼選用這種低温火箭?首先,低温推進劑中液氫和液氧的組合,是目前能夠為火箭所使用的推進劑組合中,單位質量裏藴含能量(或者叫釋放能量)最高的;第二,氫和氧燃燒後的產物是水,不會對人體和環境產生額外的危害,綠色環保。儘管低温技術要求很高,給火箭設計帶來了很多困難,但作為科研人員,它代表了一個先進的方向,我們願意攻克難題。
長五火箭還有一些比較顯著的特點。比如,它有一個很顯著的標誌,是大大的紅色的“5”,看上去非常協調。我不知道是不是因為我們設計了它,感覺它就像我們的孩子,所以,不管從哪個角度看,左看右看上看下看,都覺得它漂亮。
火箭發射選在海邊,有很多優點,但也有一些別的問題,比如海南很潮濕,濕度每天都在90%以上;同時還有高温,我們在發射“天問一號”時,中間有一個月沒下雨,水裏的魚都曬得到處亂蹦亂跳;另外,大家都説到海邊去發射很好,海風吹過來有海的味道——海的味道是什麼?其實就是鹽霧的味道。
不管高温、潮濕還是鹽霧,聽上去可能都挺浪漫,但對火箭來講,卻是問題。比如,在合練時,就曾導致火箭裏的控制系統和測量系統到處漏電,沒法用,後來做了大量改進才解決。
另外,海邊還會出現惡劣的極端氣象條件,包括颱風、雷暴和傾盆大雨。我們經常會感覺到天上有很多雲,不知道哪一片經過就是一片大雨,但旁邊卻是乾的——萬一經過火箭上方,在火箭上澆了雨水,怎麼能行?所以在海邊發射,其實還有很多問題。
每次發射完畢,我們都會返回發射台,檢查整個發射台的工作狀況。其實每次多多少少都會有些失落——因為火箭飛走了,我們的孩子出遠門了,不再回來了。想到這裏,大家心裏都會有股惆悵。
不過,發射“天問一號”時,這種惆悵減輕了很多。因為我們知道,火箭的二級機正伴着“天問一號”奔往火星,之後,“天問一號”火星探測器會停留在火星上,而我們的二級火箭會繞着太陽再回來,以兩年為一個週期,經過距離地球最近的地方時和我們打聲招呼。每想到這裏,我們就感覺欣慰:也許哪一天,一抬頭,就看到我們的二級火箭了。
長五火箭初期有個名字叫“新一代運載火箭”,因為之前的火箭都是老一輩的傳統火箭。之前神舟飛船的運載能力是8噸,現在長五是24噸、25噸,整整提高了好幾倍,能做更多的事情。
新一代運載火箭的背後,是新一代航天人。他們來自不同地方、專業和領域,但是大家有個共同的目標:建造一個非常棒的長征五號運載火箭。
非常實幹的一幫人,從2006年開始一直堅守,到2016年首飛,真的是“十年磨一箭”。早期,我們團隊的平均歲數才32歲,很驕傲,到現在平均都快40歲了。在經歷挫折的908天裏,我們經歷了多少個不眠之夜,挑燈奮戰,含辛茹苦,咬牙堅持,最終成就了一個長征五號的“含着眼淚奔跑的強者文化”。
這幫人也非常可愛。大家看這幾位同志,都是我的親密戰友。他們分別是動力指揮、控制指揮還有結構指揮。因為長時間工作,他們根本沒辦法去管理自己的身材,一個個都逼近了我們的“胖五”。
這是我們總體設計部的團隊合影。
我覺得,我們是一羣非常幸運的人,在祖國航天事業最需要我們的時候,遇上了長征五號運載火箭這樣一個難得的機遇,能讓我們在最好的年華把自己最有價值的一部分奉獻出來,我們也倍感珍惜這個機遇。
我們也是一羣非常幸福的人,很多同志和朋友都關心長五火箭的發展情況。在接下來的日子裏,我們將一如既往,把長五火箭打造成更強、更壯的“胖五”。
謝謝大家。