長征七號運載火箭總設計師程堂明談研制和發射工作

長七火箭飛天 快遞使命必達(科技名家筆談)

——長征七號運載火箭總設計師談研制和發射工作

如果說天舟貨運飛船是太空快遞員，為中國空間站在軌建造和運營提供裝備和物資，那么長征七號運載火箭就是搭載“天舟快遞員”的“貨運專列”，專門負責護送其飛抵空間站。作為長征七號總設計師，我這些年來從沒有一絲放松，沒有分毫懈怠，與團隊其他成員一起攻堅克難、精益求精，確保完成快遞直達空間站的光榮使命。

攻堅克難 終獲成功

2021年初，我被任命為長征七號運載火箭總設計師。彼時，中國空間站工程關鍵技術驗證和建造階段任務即將實施，舉世矚目。當年4月底，中國空間站天和核心艙發射成功，接下來出場的是天舟二號貨運飛船，其任務是攜帶供3名航天員所需的消耗品、艙外航天服、平臺物資，與天和核心艙進行空間交會對接，為后續飛行任務和空間站在軌繼續建造奠定堅實基礎。

托舉天舟二號貨運飛船進入太空，完成飛天使命的火箭就是長征七號。這就意味著，在軌建造中國空間站的接力棒交到了我們手中。天舟二號是天和核心艙迎來的第一位“訪客”，該次發射任務的意義非常重大，必須千方百計確保成功。對此，我們團隊信心十足。

然而，讓人意想不到麻煩還是出現了。就在發射時間窗口確定為“2021年5月20日凌晨”不久，在按程序開展煤油加注、液氧預冷、大流量加注等作業時，突然“跳出”一個異常數據，讓現場的氣氛頓時凝重起來。在這個“箭在弦上”的關鍵時刻，到底產生了怎樣的問題？導致問題的根源是什么？我們焦急萬分！

經過現場討論和研判，我們認為可能是尾艙內出現了泄露。于是，我立即安排試驗隊員進入箭體尾艙進行排查。然而，火箭已經加注了500余噸推進劑，尾艙內溫度低、空間狹小，充滿著氮氣，人員進艙必須戴呼吸面罩，查找漏點不僅非常困難，而且風險很大。

箭體外壁上的冷凝水嘩嘩在流，時間一分一秒在流逝，我們眼看著錯過了時間窗口，只能中止發射，瞄準第二天的時間窗口。

在軌建造中國空間站是舉世矚目的重大工程，相關任務環環相扣，如果長征七號故障不能得到及時排除，天舟二號飛船就無法按計劃發射，后面的任務全都會受影響。在這樣的環境和背景下，我們當時承受的壓力之多、之大是可想而知的。

我們以堅強的意志頂住壓力，在發射現場全力以赴、不眠不休、連續奮戰，繼續開展故障排查和定位。北京大后方也是燈火通明，專家們通宵達旦，一起幫我們把脈診斷。經過各方不懈努力，我們終于在進入第二個發射時間窗口之前約兩小時查出了導致故障的“真兇”。鑒于處于加注狀態的火箭已經停放了30多個小時，而更換故障部件必須泄出全部推進劑，指揮部決定，中止發射并泄出全部推進劑。

在接下來的一個多星期，我們徹底排除了故障，對全箭各系統狀態再次進行了確認，通過補充測試得出結論：火箭狀態良好。5月29日，長征七號燃料加注完成。20時55分，隨著發射指令發出，長征七號沖天而起，直上九霄。而后，各項數據均顯示正常，約600秒后，飛船與火箭成功分離，精確進入預定軌道。21時17分，太陽能帆板兩翼順利展開工作，發射取得圓滿成功。大家緊張地盯著各項數據，直到船箭分離那一刻，心頭壓著的一塊大石頭才放下來，長舒了一口氣。

我第一次當火箭總設計師，竟然遭遇兩次中止發射意外，經歷了中國航天史上低溫推進劑加注停放最長時間、最大規模推進劑泄出再加注的事件，留下刻骨銘心的記憶。今天，當時的一幕幕依然清晰地呈現在眼前，時刻警示我，必須有敬畏之心，切實培養“嚴慎細實”的工作作風，踏踏實實做好每一個環節，必須精益求精，追求完美和極致；時刻警示我，做事必須有預案，尤其是對火箭這類龐雜的系統，只有“立足最好做方案，著眼最壞做預案“，把所有可能的狀況都考慮進去，才能最大程度提高成功的概率。

奮斗八載 鑄就神箭

在加入長征七號團隊之前，我先后參與過長征二號F火箭和長征五號火箭的研制工作。通過這兩段經歷，我和長征七號結下特殊的緣分。

2008年11月，長征七號團隊正式組建，開始了該型號的深化論證和研制工作，但是在最初的兩年里，該型號火箭的名字并不是“長征七號”，而是“長征二號F/H”，簡稱“長二F/H”。研制該型號火箭的初衷并不是為了開發一款全新的火箭，而是對長征二號F火箭進行改造，通過更換新型液氧煤油發動機，滿足無毒、無污染的環保要求。但在論證中，科研團隊發現，更換發動機將引發連鎖反應，會徹底改變火箭其他系統的狀態。

長征五號是我國新一代運載火箭，其在論證之初存在大、中、小三型方案，其中中型方案與“長二F/H”存在技術和用途的重疊。有關方面經過周密論證，決定化繁就簡，綜合長征二號F火箭的成熟技術和長征五號的新技術，研制一款中型火箭。2010年6月，“長二F/H”正式更名為“長征七號”。長征二號F火箭主要用于發射神舟載人飛船，繼承了其血統的長征七號一直向載人火箭的標準看齊，從設計、試驗到生產的全過程一直延續高可靠、高安全、高要求的標準。

長征火箭“家族”增添了新成員。根據工作需要，我就從長征五號研制團隊轉入到長征七號研制團隊。雖然該型號火箭是在之前的基礎上進行研發，但是我們仍然需要面對重重困難，走過長達8年艱辛歷程。

在論證之初，我們就為長征七號定下了“高可靠、高安全”的研制目標，以可靠性系統工程理念謀劃全生命周期的研制工作。在設計上，我們提出了可靠性9要素設計，其中包括冗余設計、裕度設計、力學熱學環境設計、氣液密封設計、防雨防鹽霧設計等，制定了詳細的設計準則和禁忌，力求從根本上提高火箭的可靠性和環境適應性。在試驗方面，我們開展了可靠性強化試驗，在產品樣機階段快速激發薄弱環節便于改進，開展了拉偏試驗、破壞試驗等，摸清關鍵產品的極限能力，鼓勵單機、系統盡可能多參加系統級試驗，提前檢驗系統接口協調性。在產品生產過程中，我們強調工藝量化控制，關鍵環節要多方確認，保證產品的質量穩定性和一致性。

回顧研制歷程，我深感那是一段激情燃燒的戰斗歲月。尤其是初樣后期兩年多時間，我們團隊輾轉奔波于北京南苑、北京云崗、天津、海南4地，同步推進設計完善、產品生產、總裝測試、大型試驗、發射場設備裝調等各項工作，每個人都上緊了發條，為型號研制忙忙碌碌，為破解難題殫精竭慮，為每一次試驗成功歡欣鼓舞。

2016年6月，長征七號迎來執行任務“首秀”，這也是文昌航天發射場建成后第一次執行發射任務。當時，我作為長征七號副總設計師，見證并全程參與其中。此次發射可謂行云流水、一氣呵成，證明了我們的研制試驗等工作是充分的、到位的，也證明了該型火箭可靠的性能。

“把成功作為信仰。”這是運載火箭系統常說的一句話，表達了我們共同的心聲。然而，取得成功從來不易，尤其是隨著空間站建造任務推進，火箭發射頻次日益提高的背景下。我們必須摒棄傳統上靠長時間、高成本保障成功的老路，開辟高質量、高效率、高效益為特征的可持續發展新徑。為此，我們持續采取流程優化的手段并取得豐碩成果。比如，按照傳統操作，長征七號遙五火箭必須在發射前12小時進入流程，我們采用煤油和液氧并行加注，把時間大幅壓縮，使其在射前8小時進入流程即可。

展望未來，我對長征七號在確保質量前提下進一步提高效率的前景很樂觀，比如就測發效率而言，目前的水平是火箭進場后27天可完成發射，后續有望進一步壓縮到20天至23天。

航天情懷 星辰大海

1992年，中國載人航天工程正式立項實施。1993年，我從北京航空航天大學畢業，進入中國運載火箭技術研究院總體設計部工作。可謂正逢其時，我不僅非常幸運地趕上了中國載人航天工程起步并迎來大發展的黃金時機，而且參與了“長征二號F”“長征五號”“長征七號”等火箭型號研制工作，它們均是承擔中國空間站建造任務的主力。在此過程中，我從一個跟著前輩學習鍛煉的年輕人，逐步成長為帶領新一代航天后輩攻堅克難、沖鋒陷陣的領銜者。

說來有些遺憾的是，我從事航天事業30年了，參與了很多航天任務，但很少有機會親眼目睹火箭發射，因為發射時，我需要在指揮大廳工作。我們通過大屏幕，緊盯著視頻畫面和火箭飛行數據，直到屏幕切換到成功的“標配”——讓人喜氣洋洋的大紅屏。直到這時，我才能松一口氣，而后與大家一起盡情享受成功的喜悅。

有一次發射讓我印象極為深刻。那是2021年9月20日，中秋節的前一天，長征七號圓滿完成天舟三號貨運飛船發射任務。指揮大廳的屏幕照例是喜慶的大紅，而后突然切換到一個畫面——藍紫色的星空背景上，有幾句用行楷字體寫就的詞慢慢鋪陳開來：一輪秋影轉金波，天舟又將泊，乘風好去，長空萬里，飛去會天和。品味激動人心的勝利喜悅，欣賞清新典雅的唯美詞作，那一刻真是美妙無比！

長征七號是我們的孩子，我們給他長情的陪伴，對他的成長傾注無盡的心血。他每次出征太空前，我都前往深情相送：距離點火發射約4小時，我會來到發射塔架，從上到下走一遍，仔細端詳火箭一番，心中默默叮囑：“孩子！好好的，飛穩點。”是的！他懂得我的意思，從沒有辜負過我的期望。

天宮空間站已經建成，屬于中國人自己的“太空之家”在九天之上與星辰為伴，探索宇宙的奧秘。我們長征七號團隊使命在肩，今后該型號火箭每年將護送1艘到2艘貨運飛船飛天，為“天宮”長期運營提供強有力支撐。

星空浩瀚無垠，太空探索永無止境。這里，我想告訴從事航天事業的青年朋友，航天的舞臺很大，可以充分展示你的才華；航天的未來很遠，可以助力實現你的夢想。讓我們把個人的夢想融入時代發展的大潮，在建設航天強國的征程中，建立功勛，成就非凡的人生。

(本文作者為長征七號火箭總設計師，由林佳昕、楊成根據作者口述整理)中國科協科學技術傳播中心與本報合作推出