馳騁多軌，我們的長征火箭實力更強

中國航天事業創建70年來，一代代航天人在歷史前進的邏輯中求索，在時代發展的潮流中奮斗，在科技進步的規律中攀登，創造了以“兩彈一星”、載人航天、月球探測等為代表的一系列輝煌成就。中國航天基金會聯合中國航天報社推出以深度報道、圖文推送、專題視頻等多種形式于一體的系列融媒體作品《見證者說》，尋訪那些親身經歷崢嶸歲月的航天人回憶講述航天往事，回顧航天事業從無到有、從創建到發展的巨大變化，弘揚航天人以國為重、探索創新的昂揚精神，再現中國航天事業發展的奮進征程。

1984年4月18日，中共中央 國務院 中央軍委致電祝賀試驗通信衛星發射、定點及通信試驗成功。

“萬里連營布陣，沖天烈火彤彤。莫問巡天幾回轉，好去乘風遨蒼穹。運籌任從容。”時任國務院副總理、國防部長張愛萍的詩詞，形象地描繪了1984年長征三號運載火箭發射東方紅二號通信衛星的盛況。4年后，長征四號運載火箭成功發射風云一號氣象衛星。至此，我國長征火箭正式具備發射地球同步軌道、太陽同步軌道及普通近地軌道衛星的能力。而世界上大部分應用衛星，都運行在這幾類軌道上。

運載火箭的能力有多大，航天的舞臺就有多大。長征火箭具備多種軌道發射能力，讓中國航天登上了更寬廣的舞臺。

長征風暴，京滬并舉

1970年，長征一號運載火箭成功發射東方紅一號衛星，鼓舞了航天戰線。當年11月9日至26日，國防科委和七機部在京召開載人飛船和遙感、通信、導航衛星（“三星一船”）方案討論會，即“11·9”會議。當時正在七機部一院（航天科技集團一院前身）從事火箭總體設計工作的徐盛華參加了這場會議，他回憶，會議提出在二級遠程運載火箭基礎上增加三子級，作為發射高軌通信衛星的運載火箭。“會后，我和余夢倫、黃作義討論，加什么樣的三子級、能打什么樣的軌道。當時提出的方案還是加常規三子級。”他說。

同時，時任七機部科研生產組副組長、一院副院長任新民提出將長一火箭三子級的固體動力換為氫氧動力、用于發射導航衛星的方案也獲得認可。當年12月，有關研究所、工廠的人員組成具有時代特色的“三結合”研制隊伍，在此前預研成果的基礎上，開展氫氧火箭發動機YF-70的研制工作。航天科技集團六院設計人員回憶，當時他們去車間和工人師傅一起討論方案，工人師傅很支持他們。

發射通信、導航衛星的火箭還處于論證中，但用于發射返回式衛星的兩級運載火箭“長征二號”已全面開始研制，其結構與遠程運載火箭狀態基本一致，直徑從長一火箭的2.25米跨越到3.35米，采用一系列先進技術，是后續長征系列常規火箭家族的基礎型號。

也是在這一時期，根據周恩來總理的指示，上海地區的火箭、衛星研制工作也全面鋪開。以上海機電二局（航天科技集團八院等單位前身）為骨干，上海地區組織了300多個單位參加“大會戰”，工程代號“701”。

與長二火箭一樣，上海地區研制的風暴一號運載火箭也以遠程運載火箭為原型。1969年10月，上海地區派出學習組到一院學習，12月即開始進行總體方案設計。1970年起，一院為上海提供方案設計階段的火箭圖紙資料和發動機單機樣機，并派人赴滬助陣。

航天科技集團八院翁偉樑介紹，雖有原型，但上海地區仍從任務實際出發、立足當地條件，對火箭設計方案和制造工藝進行改進，同時還發揮上海工業優勢，在一些技術攻關中率先突破：“比如火箭貯箱材料的焊接難題，就是由上海市勞動模范唐應斌帶領一眾工人師傅解決的。”

就這樣，京滬兩地既坦誠交底、通力合作，又你追我趕、各顯神通，研制工作大跨步向前。

風暴一號火箭執行“一箭三星”發射任務。

1971年、1972年，遠程運載火箭、風暴一號火箭先后開展方案性首飛，取得基本成功；1975年7月、11月，風暴一號、長征二號火箭分別成功發射長空一號衛星和返回式衛星，我國運載火箭近地軌道運載能力邁上1噸大關，以京滬為龍頭的兩套運載火箭研制體系形成。

氫氧上馬，箭指高軌

由于研制力量有限、任務繁重、內外環境因素復雜，衛星通信工程自“11·9”會議后進展不大。1974年5月，周恩來總理指示國家計委、國防科委推進衛星通信工程。這時，中遠程、遠程運載火箭的研制已取得一定程度的突破，再加上其他型號計劃調整，一院總體隊伍可以騰出手研制新火箭了。

9月，七機部召開會議，通信衛星、運載火箭等幾大系統交流了研制情況和技術接口問題。應邀參會的氫氧發動機團隊拿出了這幾年“靜悄悄”干出的成果——液氫半系統發動機實物和試車數據，令大家眼前一亮。氫氧發動機的比沖比常規發動機高得多，且燃燒產物無毒，無論是從當時的任務需求還是從長遠發展考慮，都應該突破。由于任新民力爭，發射通信衛星的火箭三子級用氫氧發動機得到越來越多的人認可。

11月，七機部頒發運載火箭命名通知。徐盛華回憶，遠程運載火箭加常規三子級的方案被命名為長征二號甲運載火箭；加氫氧三子級的方案被命名為長征二號乙運載火箭，1977年12月改稱長征三號運載火箭。

當時，氫氧發動機的主要服務目標變為長三火箭。經協調，氫氧發動機方案由4噸推力的單管燃燒室改為4.5噸推力的四管并聯燃燒室，氫氧發動機被命名為YF-73。

氫氧發動機團隊探討技術問題，桌面上擺放著YF-73氫氧發動機渦輪泵和推力室。

1975年2月，國家計委、國防科委向中央提出了《關于發展我國衛星通信問題的報告》。3月31日，中央軍委常委會討論通過該報告并轉呈黨中央，很快得到毛澤東主席、周恩來總理的批準。衛星通信工程正式上馬，代號“331”。1976年7月~8月，國防科委召開“331”工程總體設計協調會，正式明確火箭三子級采用氫氧發動機二次點火方案。

至此，長三火箭總體和氫氧發動機研制隊伍已開展了一系列工作。一院擬將長三火箭任務放在三線基地。“9月，我們赴西南三線基地考察，發現當地不具備研制條件。”徐盛華說。他們此前曾多次赴滬考察，于是提出將火箭一、二級在上海研制，全新的三子級在北京研制，這樣既能迅速開展長三火箭任務，又能讓上海基地銜接新任務、維持隊伍。

1977年10月，國防科委、七機部正式決定長三火箭的總體設計及第三級火箭的研制由一院負責；一、二級火箭及控制、遙測、外彈道測量系統的大部分儀器和地面檢測設備由上海機電二局組織研制。長三火箭研制從此駛入“快車道”。

百折不撓，通天蓋地

長三火箭是我國首型高軌道運載火箭，航天人對其寄予厚望，盡可能把它設計得完美。比如三子級頂部的衛星支架，僅15公斤重，承載能力高達62噸，比設計載荷多出近一倍。“這里減重一公斤，相當于衛星可以增加一公斤。”一院劉素云回憶，接到任務時正值春節，她在很短的時間內就完成了衛星支架和儀器艙的設計，“大家都帶著強烈的責任感奮力向前，有多大勁使多大勁。”

安裝長征三號運載火箭整流罩。

長三火箭被賦予一系列先進技術，也帶來了一系列挑戰。“最難的問題有四方面。”徐盛華回憶，一是低溫技術，二是氫氧發動機，三是縱向耦合振動，四是低頻振動環境的管理。

簡單地說，后兩個問題主要源自長三火箭的“身材”。與我國以往的火箭相比，它更高、更重、“身形”比例更“苗條”，火箭自身頻率更低。這兩個問題都可能對箭上的儀器設備和箭體結構帶來危害，導致任務失敗。在京滬兩地協同攻關下，問題得到妥善解決。

低溫技術難題則是三子級推進劑帶來的。液氫、液氧溫度低至零下253攝氏度、零下183攝氏度，很多材料會變得脆如玻璃。液氫分子小、密度小、張力也小，容易泄漏、膨脹，還會在火箭滑行段失重時浮起來，而極寒的液氫液氧偏偏又極為易燃易爆，漏出一點或混進雜質都不得了。如何讓推進劑“老實”？除了火箭本身，液氫的生產、運輸、儲存、加注等都是難題。全國有關單位大力協同，突破了低溫技術帶來的一系列問題，使我國闖進了氫能應用的大門。

困擾研制團隊最久的還是氫氧發動機問題。按使用的推進劑劃分，氫氧發動機可以說是液體火箭發動機中最難研制的一類——

一方面是因為推進劑性質特殊，設計師處處面對極端而又矛盾的要求，一旦指標在量上大幅提高，就會帶來質的困難。從設計、材料、工藝到試驗，研制團隊關關難過關關過，終于讓氫氧發動機整機在試車臺響了起來。

YF-73氫氧發動機試車。

另一方面則是因為氫氧發動機的故障喜歡“捉迷藏”，難定位、難分析、難復現、難解決，且常在人們覺得“差不多”的時候突然蹦出來嚇人一跳。1979年，YF-73順利開展了500秒試車、全程二次啟動加搖擺試車等重要試驗。但1980年起，故障接踵而至，YF-73成為工程短線。直到1983年8月，三子級第二次全系統試車成功，長三火箭才拿到“上天”的資格。然而，1984年1月29日，長三火箭首飛，YF-73在二次點火僅幾秒后就出現異常。

徐盛華回憶，當時西昌發射場剛建成，條件艱苦得很，從1983年9月合練至首飛，試驗隊已在發射場連續奮戰了近5個月。首飛出現異常后，大家也沒心情過春節，就地迅速投入排故工作中。“試驗隊近400人，可以說精兵強將都去了，在發射場分析故障、采取措施、修改圖紙、發回北京，有關廠所改進發動機、開展試車。”他說。

“工廠的師傅也很辛苦，調度員弄個簡單的鋪蓋守在電話邊，我們有什么需求，他們立即安排生產。”航天科技集團六院顧明初說，前后方密切配合、奮戰70天，終于把發動機改好、運到發射場、裝在火箭上。

在長征三號火箭三子級安裝氫氧發動機和姿控發動機組合體。

1984年4月8日晚，長三火箭再次奔向太空，將衛星準確送入近地點約400公里、遠地點約36000公里的地球同步轉移軌道，發射任務取得圓滿成功。接下來的一段時間，衛星定點、通信試驗成功，我國從此具備了高軌通信衛星的研制、發射與運營能力。張愛萍將軍為工程題詞——“通天蓋地”。

長三火箭點火升空。

騰飛向“陽”，托舉風云

1978年，考慮到氫氧動力難度較高，為確保按計劃發射，七機部決定將常規三子級方案作為“331”工程另一方案，命名為新長征三號運載火箭，后更名為長征四號運載火箭，由上海地區研制。為了讓火箭運載能力滿足任務要求，長四火箭總體團隊采取了一系列“開源”“節流”措施。

“開源”包括加大火箭的規模、提高發動機推力等。“通過總體優化、反復論證，一子級加長了4米。”翁偉樑介紹，加長可以裝更多燃料，但是否會超過鐵路運輸的限制呢？團隊與鐵道部有關單位開展嚴格地試驗，確保火箭專列能安全通過隧道、抵達發射場，后來有的型號在確定一級長度時也參考了長四火箭的經驗。

廠房中的長征四號甲合練箭與風云一號衛星。

此前，我國3.35米直徑火箭一級發動機單機的標準推力為70噸。長四火箭團隊向發動機研制單位提出需求，挖掘發動機的潛力。翁偉樑回憶，通過試車，發動機的潛力可達83噸，經科學研判、留足余量，將推力定為75噸，這也成為后來同類型號的標準推力。

“節流”主要是為火箭減重。對于減重收益最高的火箭三子級，研制團隊“錙銖必較”，讓火箭更輕巧、性能更優。此外，研制團隊還采用了數字式姿態控制系統等，這都是首次在我國火箭上使用的先進技術。

正當團隊全力推進研制工作時，火箭的任務由發射地球同步軌道通信衛星改為發射太陽同步軌道氣象衛星，經適應性改進后的火箭被命名為長征四號甲運載火箭。

長征四號使用的YF-40發動機在中國科學家博物館展出。

新任務對火箭“力氣”的要求小了，研制團隊對個別功能進行精簡，比如取消三子級主發動機YF-40的二次啟動。自1971年預研起，YF-40歷經坎坷，多次變更任務，終于確定了首飛狀態。

但新任務對入軌精度，特別是軌道傾角精度要求更高了。翁偉樑介紹，團隊在總體和控制系統設計上予以改進，對計算機、平臺等關鍵產品嚴格把關，確保入軌精準。

任務調整也給姿控發動機的改進創造了機會。航天科技集團六院戴德海介紹，長三火箭、長四火箭使用的姿控發動機由上海地區負責研制，其作用包括在三級滑行段控制火箭姿態、讓“浮起來”的推進劑“沉底”以確保發動機二次啟動正常、在主發動機關機后進行末速修正、在星箭分離后讓箭體轉向以防撞上衛星等。

長征四號甲火箭使用的姿控發動機。

長四火箭姿控發動機原計劃使用和長三火箭類似的大膠囊貯箱。由于二次啟動取消、所需推進劑減少，在姿控發動機團隊的爭取和總體的支持下，長四甲火箭姿控發動機采用規模較小的表面張力貯箱。從1986年起，研制團隊夜以繼日地攻關，終于如期拿出了合格的產品。

1988年9月7日，長四甲火箭在太原衛星發射中心首飛成功，將我國首顆氣象衛星“風云一號”準確地送入太陽同步軌道。

長征四號甲首飛箭矗立在發射場。

天路縱橫，振奮士氣

改革開放后，我國航天事業邁入新的發展時期。1981年，風暴一號改進型火箭“一箭三星”發射成功，1982年，長征二號丙火箭首飛成功，再加上長三火箭、長四火箭，我國在20世紀80年代共有4型新火箭發射成功，運載能力覆蓋普通近地軌道運載能力2.5噸、900公里太陽同步軌道和地球同步轉移軌道1.5噸左右，成為奠定我國航天大國地位的基石。

電視劇《天夢》中，長征三號、四號等火箭呈現在全國觀眾面前。

也是在這一時期，中國航天揭開了神秘的面紗。1979年，在中央新影為新中國成立30周年攝制的紀錄片《光明的中國》中，長二火箭發射衛星的場景震撼亮相。此后，每逢重大發射任務，都有新聞影像公開發布。長四甲運載火箭發射時，還有劇作家走進火箭試驗隊采風，后創作出電視劇《天夢》，在央視播出。當“團結起來，振興中華”的口號響起，一枚枚騰飛的火箭成為振奮民族士氣的支柱，激勵中華兒女在時代浪潮中挺起脊梁。

本文部分內容參考《當代中國的航天事業》等

文/記者 高一鳴

圖/《中國航天報》資料圖

編輯/孫喆 戴敬宜

審核/賀喜梅

監制/黃希

本文轉載自公眾微信號：中國航天報

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