天舟十號即將升空：為什么中國發射火箭好像萬無一失？

文︱關品方

天舟十號（TZ-10）是中國第10艘天舟貨運飛船，也是空間站應用階段第5艘貨運飛船。預計本月中旬將會發射。天舟九號近日已經從空間站撤離，騰出泊位準備讓天舟十號到來停泊。

天舟系列的核心任務是補給、維保、科研、廢棄物處理。今次天舟十號還有一項附加任務，就是“常態化驗證2小時快速對接”。

根據官方報道，天舟十號今次的詳細任務是以下4項。首先是上行補給，運送航天員生活物資、艙外航天服、空間站維修備件、推進劑、科學實驗載荷與樣品。其次是為空間站補充燃料，補加推進劑，維持軌道與姿態。然后是下行銷毀，帶回在軌廢棄物，再入大氣層燒毀。最后是技術驗證，首次常態化應用2小時快速交會對接（此前為試驗，今次是實操），提升補給與應急響應效率。

天舟十號近日擇機升空，用的是長征七號遙11火箭，在文昌航天發射場一號發射，現在已經以垂直的姿態在運送到文昌發射場的途中。天舟十號計劃對接在天和核心艙的后向端口，上行運載能力約7.5噸，總重約14噸，體量創新紀錄。任務的重大意義是保障神舟21號乘組在軌，為神舟22號、23號任務鋪墊，支撐空間站長期駐留與大規模空間科學實驗。天舟十號標志著中國的“太空物流”將進入極速、自主、常態化的新階段。

為什么近年中國火箭發射好像萬無一失？筆者認為，雖非絕對百分百，但成功率全球頂尖，殆無疑問。楊建民（他是“東風女神”“反導殺手”“中國導彈之母”祝學軍的丈夫）是長二丙“金牌火箭”總師。楊建民的工作直接提升了中國火箭的可靠性與成功率。筆者于本文嘗試為有興趣于數學、物理、化學、生物和工程五種學科的高中學生進行簡單科普。

中國火箭發射為什么“極難失敗”（有極高成功率）？長征系列火箭總體成功率約97%（現役主力型號更高，接近百分百），核心原因是依靠四大支柱。首先是以冗余設計提供多重保險，關鍵系統（控制、動力、電氣）都做到有兩三套備份。設計原則是一度故障仍可正常工作、二度故障仍可安全運行。火箭發動機（rocket engine）按推進劑形態分固體、液體、固液混合三大類；液體再按推進劑組合細分，包括小推力姿控發動機和軌控發動機。閥門（valve）共有5種系統，例如閘閥、球閥、截止閥）。傳感器（sensor）共有10種類型，航天火箭常用4類：壓力、溫度、角度、速度，是航天器得以感知客觀世界的五官）。以上三種核心大件均“優中選優”，制造出足夠數量之后進行全檢，質量全部過關后，從中再加上嚴格篩選，確保質量萬無一失。

中國航天科技有嚴苛的“歸零”文化，失敗必徹查。一旦出現異常，必須徹底查清問題的根源（root cause）、全鏈條整改、舉一反三、刨根究底。例如2017年火箭“長五遙二”失利，花了908天、排查了200個以上的風險點，2019年復飛成功。

中國火箭有全流程極致的質量控制，從設計、生產、裝配到測試，每一步都有嚴格標準與復核。裝配精度達到毫米/微米級，一顆螺絲、一個焊點都反復檢查。發射前全系統多次演練、預案完備，覆蓋各種極端情況。中國人在覺醒年代到來之前，被謔稱為差不多先生，凡事都差不多就得了。這情況自從建國以來，在國防高端科技方面早已洗刷得一干二凈。

中國火箭發射的成功關鍵要素是成熟技術+舉國體制。主力火箭（例如長二丙、長三乙）經過多次飛行驗證，技術狀態穩定。通過“千人一星、萬人一箭”的體制，全國協作、資源集中、責任到人。

楊建民是航天科技集團一院的長二丙（即“長征二號丙”）火箭總設計師。長二丙是中國服役最久、發射次數最多、成功率最高的“金牌火箭”，1982年首飛，至今連續成功發射超50次，成功率100%，直接提升火箭發射的可靠性，是楊建民的核心貢獻。他主導長二丙系列化發展，共5種構型，覆蓋近地、太陽同步等軌道，通用化、標準化、成功率極高。他首創了多項可靠性技術（包括落區控制技術），做到精準落點，降低風險，為后續火箭回收/返回的控制奠定基礎。在冗余控制與故障診斷方面，可提升飛行中的容錯能力，避免單點故障即導致失敗。最后，楊建民更樹立了“金牌火箭”管理與質量標準，堅持“百分百成功”的管理理念，影響全行業整體跟進仿效。

楊建民是中國火箭發射接近“萬無一失”的重要奠基者，是關鍵人物。但筆者認為，中國火箭的成功不能歸功于個人。發射的高成功率是舉國體制、技術積累、歸零文化、全員質量意識的共同結果。

筆者建議同學們進一步深入了解長二丙火箭作為標桿型號的高可靠度設計與嚴謹的管理方法，從而更深刻地了解其他長征系列火箭。楊建民的落區控制、冗余設計、質量管控等技術，直接提升了中國火箭的整體可靠性與成功率。中國火箭近乎“萬無一失”的高成功率，是系統工程的勝利。

長二丙“金牌火箭”的實踐，為中國的火箭體系提供了關鍵技術與管理范式，楊建民功在家國，偉業長存。下周天舟十號發射，精準停泊在空間站的“碼頭”后，在軌的神舟21號乘組3人（指令長張陸、飛行工程師武飛、載荷專家張洪章）將會有一番忙碌。遙望藍天，筆者神馳目眩。這一切，是中華民族的驕傲。