长征火箭爆炸、卫星炸成碎片:中国航天辉煌的背后,经历过多少苦难?

作者:铁血老蒋

本文转载自: 蒋校长(ID:jiangxiaozhang666)

撰文:坐标纵线

最近几年,航天口捷报频传。

新一代运载火箭长征五号、长征七号首发成功,嫦娥五号落月成功并带回月壤,天宫空间站顺利进驻太空,天问一号探测器和祝融火星车成功登陆火星,在4亿公里外的火星留下了中国足迹……

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而就在7月4日,中国航天员刘伯明、汤洪波成功出舱进行了太空行走!

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这些伟大的成就令国人振奋,也让大家产生一个错觉,大家理所当然地认为,中国航天发射成功率几乎是百分之百,甚至有人做了个表情包:

中国的发射还用得着看?醒来又是一次圆满成功!

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可是,很少人知道,伟大的背后是苦难,中国航天能有今天,也完全是从一次次失败中走出来的。

01.

航天技术是科学,既然是科学,那在一次次科学实验中,成功和失败,都是非常正常的现象。

只是因为中国航天总体比较顺利,许多人大概没有意识到太空探索是多么危险的活动。

实际上,航天发射向来以危险、复杂著称,纵观整个航天航空的历史,是血与泪的历史,大量的惨痛失败提醒我们人类还没强大到能轻易征服宇宙。

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比如自美国启动航天计划以来,在60多年里,有超过160次发射以失败告终。

早在1957年12月,美国第一次尝试向太空发射1.5公斤的试验性卫星“先锋3号”,但仅仅发射2秒钟,火箭离地4英尺之后,火箭就炸成了一团火焰,卫星被抛到了2英里外的荒原。

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而在1967年1月27日,美国“阿波罗1号”飞船在佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心模拟发射时,太空船内电线的某处产生了火花,加上太空舱里充满了氧气,瞬间造成巨大火灾,导致飞船还没能成功发射升空,三名宇航员就被活活烧死在了地面上。

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1986年1月28日,美国发射挑战者号航天飞机,1000多名观众围观,通过电视向全世界直播,但是在第73秒时,当着全世界媒体的电视转播和所有现场观众的面,航天飞机突然闪出一团亮光,外挂燃料箱凌空爆炸,航天飞机被炸得粉碎,七名机组人员全部遇难。

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2003年2月1日,“哥伦比亚”号航天飞机在原定降落时间16分钟前与地面控制中心失去联络,继而在得克萨斯州中部上空解体,7名宇航员无一生还。

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美国的航天失败相当惨烈,而苏联也好不了多少。

1960年10月24日,苏联发射R-16火箭,但火箭没有按指令点火,几十名专家便准备接近火箭去查看故障原因,结果这时发动机突然启动,炽热的火焰将周围的一切生物全部烧化,大约有100多人在此次事故中丧生,这可能是世界航天史上最惨烈的事故。

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1967年4月24日,前苏联联盟1号飞船在返回时,主降落伞无法正常打开,备用降落伞又与主降落伞缠绕在一起,飞船就这样以500公里每小时的速度撞向地面,飞船被撞扁,宇航员被活活摔死。

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1971年,又是“联盟”号飞船,在返回途中,座舱中与外界连接的通风安全阀忽然松开了,因密封舱漏气,而宇航员又都没穿宇航服,于是三名宇航员静静地死在舱内。

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然而,在悲痛之余,美苏对太空的探索并没有停止。

就像在“阿波罗”1号的试验飞船火灾中遇难的格里森说的那样:

“征服太空,是值得冒险的。”

02.

在征服太空的路上,中国人同样走得磕磕绊绊。

1969年9月3日,两枚最新研制的“东风4号”——也就是后来所说的“长征1号”运载火箭秘密运抵7号测试厂房。这两枚火箭正是在东风系列中程导弹基础上研制而成,专门用于发射东方红卫星的。

1969年11月16日下午6点,首发“东风4号”火箭发射升空。但是,火箭第二级突然发生故障,未能入轨,坠毁在新疆。

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▲箭体第二级侧面的四个大字是

“打倒美帝”

这是中国首次进行太空发射,虽然没能成功,但却深深刺激了日本,当时日本正在和中国抢着当亚洲第一个发射卫星的国家,于是在1970年2月11日,日本人把第一颗卫星“大隅”1号发射升空,比中国早了2个月。

不过日本人这颗卫星仅有9.4公斤重,不到中国东方红一号的17分之一,因此被国外媒体讥讽为“日本人把一颗土豆扔进了太空”。

80年代,中国航天也不是完全顺利,返回式1-01号、东方红2-01、东方红2-02、风云1号-01相继发射失败。

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特别是90年代,简直进入了中国航天的至暗年代。

1987年,中国向沙特出售了35枚东风3弹道导弹,一下子帮助中国取得了比1986年的外汇储备还要多的美元。

嗷嗷待哺的国内工业,需要引进国外先进技术,可是钱从哪来?国家把目光投向了已经相对成熟的航天发射。

80年代末,澳大利亚卫星公司与中国签订合同,由中国帮助发射2颗美国卫星。

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选择中国火箭的原因很简单,中国的运载火箭在世界市场上,性价比太高了!

找美国发射,需要1.25亿美元,找法国人发射,需要5000万美元,而中国,只需要2500万美元。

但是,当时的长征2号的运载能力,不足以将澳星发射到预定轨道上。只能把长征2号加上四个助推器,改进为长征2号捆绑式火箭。

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可是,时间太紧了。从合同签订,到首星发射,只有不到3年时间。

在这段时间里,中国航天人要拿出20万张图纸,解决火箭捆绑、连接、分离等20项技术难题,做完300多项地面试验,还要生产出几十万个零件,组装成两枚火箭。

难度太大了,可是中国航天人,没有退路。这次成功了,世界商业发射的市场将彻底向中国打开,后续的订单就会源源不断。

可如果失败了……很多人根本不敢想。

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他们想不到的是,在发射国外卫星的路上,好像有一个诅咒,在中国航天史上写满了血与泪水。

1992年3月22日,“长2捆”终于准备发射澳星。这次发射意义重大,中央电视台少见地进行了全国直播,无数中国人坐在电视机旁,翘首以盼地等待着火箭升空。

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可是,直播画面,却给了无数中国人当头一棒!

发射指令下达后,火箭冒了一下火,却没动静了!

很多人都清楚地记得,电视直播中现场指挥员高声大喊“关机、快关机!”,随后信号就断掉了。

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关机后,无数工作人员拔腿往发射台上跑。火箭虽然没飞起来,但却把火箭支撑块推错位了,火箭随时可能倒掉!

更可怕的是,火箭底部着火了!200多吨推进剂一旦发生爆炸,整个发射基地都会被瞬间夷为平地,复制苏联R16的悲剧。

在工作人员冒着毒烟的抢救下,火箭终于被重新固定起来,最后保住了火箭和卫星。

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这次直播发射失败,导致舆论上出现了很多负面内容,“中国火箭不行!”,成了国内外很多人的论调。

根据合同,中国必须将卫星送入轨道才算成功,人家才给钱。所以中国必须再次发射。1992年8月14日,澳星B1再次发射并取得成功。

本来大家都松了一口气,但没想到澳星B2发射的时候,又出幺蛾子了。

1992年12月21日19点20分,“长征二号E”搭载澳星B2顺利升空,可是卫星分离后,却莫名其妙地爆炸了。

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随后中美双方对事故责任认定产生了激烈的争吵。

中方认为,我火箭发射已经成功了,你的卫星自己炸了,你自己承受损失。

美方认为,我卫星是你火箭送上去的,谁知道你火箭咋回事把我的卫星弄炸了?

争吵了半年多,双方总算达成了谅解,发布事故调查联合声明:

中美都认为:卫星没问题!火箭也没问题!

不过嘛,为了完成合同,双方一致同意,再发射一颗澳星B2的替代品,澳星B3。

1994年8月28日,长征二号E火箭发射澳星B3成功,澳星合同全部完成。

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▲长征二号E火箭发射澳星B3

休斯公司对此表示满意,又签订了“亚太二号”卫星的合同。

可是,发射国外卫星的诅咒并没有离开中国航天。

1995年1月26日,长征二号捆绑式火箭(“长二捆”)在西昌发射场发射美国的“亚太二号”卫星。火箭刚一升空,突然横空爆炸,星箭俱毁。

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然而,更可怕的事故发生在了1996年。

1996年2月15日,长征-3B大推力火箭发射国际708通信卫星,“长三B”是一枚新型火箭,并且首发就是商业发射,发射前时任火箭总师龙乐豪曾经说了这样一句话:这次任务,成功了了不得,不成功不得了。

凌晨3点,随着“点火!”一声令下,熊熊烈焰托举着巨大的箭体冉冉上升。但22秒后,令所有人震惊的事发生了,在还没有完全离开脐带塔时,火箭箭体就开始倾斜,然后突然转向并开始横向飞行!

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满载燃料的火箭坠毁在距发射塔架1.85千米的山坡上,火焰把黑夜映成了白天。爆炸的地点正好在航天工程技术人员住的宿舍附近,强烈的气浪瞬间冲垮了钢筋水泥的建筑,造成了6人死亡,50多人受伤。一位专为火箭设计飞行弹道的高级工程师也当场牺牲。发射基地如同经历了一场地震。

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这就是有名的2.15事故。

这次事故,是中国航天史上最大的挫折,也是世界第五大航天事故。

事故发生后,中国航天商业发射受到了沉重的打击,与中国合作长达6年的休斯公司立即停止了与中国的合作。

之后的整整10年,中国都没有进行国际商业发射。

中国航天,迎来至暗时刻。

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而载人航天工程,也不是完全顺利,2001年1月16日,神州二号返回时,降落伞出现故障,飞船返回舱在主着陆场坠毁。

多年以后,杨利伟接受采访时,承认“此前,神舟2号返回时,降落伞没有打开,返回舱硬着陆,如果人在里面必死无疑。”

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▲神舟二号搭载的纪念封被烧毁

这些事故是惨痛的,但事故也教会了中国航天进一步强化长征运载火箭的质量管理,采取了一系列严格的改进措施,使中国运载火箭的可靠性大大提高。

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2003 年10 月15 日,中国神舟五号载人飞船升空;2013年12月2日,曾经“闯祸的菜鸟”“长征三号乙”也成功将嫦娥三号探测器发射进太空。

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中国航天的国际商业发射也开始逐步复苏。主席在诗中说的“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”,都已变成现实。

03.

2010年后,中国航天进入新的发展阶段,以往的长2、长3,已经不能满足新一代航天器的发射需求。

我们以前经常宣传中国的航天发射成功率世界最高,这当然很了不起,不过这是建立在火箭运力较小、型号较老的基础上的。

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把低水平的任务再成功完成好几遍,其意义也比不上完成一次高水平的任务。

打个比方,把江南七怪的武功练得滚瓜烂熟,固然是好的,但是要对抗东邪西毒,还是要靠六脉神剑,即使它时灵时不灵。

中国的探月计划、中国探测火星计划、中国的空间站计划,都像面对鸠摩智的段誉一样,等待着自己的六脉神剑。

这个六脉神剑,就是中国新一代大火箭——长征五号。

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可是,长征五号实在太难了,所采用的新技术比例,达到了95%,以前的长征2火箭的设计和生产经验,大部分用不上。

造一枚长征五号,需要2台YF-77氢氧发动机,2台我国首个采用闭式膨胀循环的高性能氢氧YF-75D发动机;8台我国推力最大的液体火箭YF-100发动机。

这些技术都需要从头开始研究,所以长征五号的研制也很不顺利,2012年底的一次试验,发动机曾发生强烈爆炸,“金属在强氧化环境下,本身就是燃料,所以几秒钟就把发动机烧成了一堆废铁。”

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这也导致长五进度一拖再拖,从2014年首飞,变成了2015年,之后又跳票到2016年。

2016年11月3日,长征五号要在文昌发射中心准备发射。

但是当天,火箭问题不断,助推器和引擎曾发生故障,致发射时间延迟3个小时。

值得庆幸的是,长征五号遥一运载火箭,发射成功,虽然载荷入轨稍有偏差,但总体是成功的。

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但这是一次侥幸的胜利,用在直播中展现给全国电视及观众的那句话来说,“卧槽,这也能成功”?

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▲从这一长串的记录中

才知道当年的发射有多么的紧张

也正是因为这次的成功,让一些问题没有及时暴露。而苦果,也从这一刻种下。

2017年7月2日,长征五号遥二火箭发射,发动机点火,正常。点火170秒后,4个装有液氧煤油发动机的助推器完成使命,成功分离;346秒时,发动机提前熄火,火箭未能入轨,残骸沉入万丈深海。

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用长征五号火箭副总师王维彬的话来说,那一刻,“心像被撞了一下”。

与此同时,舆论很快通过网络发酵,键盘侠的嘲讽、责难,甚至谩骂,纷至沓来。

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当天晚上,没有一个人去食堂吃饭。

没法交代啊,长征五号失败,登月、空间站、火星探测,一切,都要推迟,中国航天的前景,一片迷雾。

焦急、不安、失落、迷茫,笼罩在每个中国航天人的身上。

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“难道是我们的设计方案先天不足?”

问题出在YF77的芯一级上,YF-77是我国首次研制的大推力液氢液氧发动机,瞄准的目标推力是当时在役氢氧发动机的9倍,技术跨度大,研制困难很大,有技术上的、人才上的、经费上的、条件上的……

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▲YF-77试车

可是在长征五号遥二火箭起飞前YF-77氢氧发动机连续进行了3万秒试车,但从来没有出现过如此严重的停机故障,究竟是怎么了?长征五号总指挥王珏也是一头雾水。

国家甚至出动蛟龙号载人深潜器前出太平洋试图打捞火箭残骸,想从发动机残骸上找到故障原因,但可惜,“大海捞针”没有成功。

没有残骸,那就熬!

两年多的时间里,航天工作者开始了艰苦的“归零”工作。搞航天的人都会“谈归零色变”。“归零”意味着“地毯式搜查”……

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王维彬曾把YF-77发动机的归零工作视为“在黑暗中探索”。谁也没想到,黑夜会如此漫长。

经过痛苦的归零工作审查,YF-77氢氧发动机终于定位了问题症结,是氧涡轮泵的局部结构断裂。

涡轮泵,YF-77液氢液氧发动机上唯一高速旋转的装置,在最高900开尔文温度(626.85摄氏度)的热环境和极其复杂的力学环境下,它会以每分钟近2万转(约每秒333转)的速度转动。

高温高转速下,“从裂缝到断开就是眨眼间的事”,很快,涡轮泵局部结构断掉,发动机熄火。

这是一个很小概率的事件,所以遥一运气好,成功了,但偏偏在遥二身上暴露了。

在失利后的前两次归零中,设计师延长了试车时间,加严了环境工况,问题再次暴露。

找到症结,长征五号遥三火箭排除故障,计划在2018年年底与2019年年中两个发射窗口发射。

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但是,改进后的发动机进行了一轮试车,共3次,前两次一切正常,又到了距离成功只有一步之遥的时刻。

可是最后一次试车,氧涡轮泵还是出现裂纹,这让航天人陷入崩溃。

发射只能再次推迟,已经组装好的火箭只能停下来。

毕竟,在地面暴露问题总比带着问题上天要好万倍。

就在这最后一次的发现故障中,一位年轻设计师发现了真正症结所在,最终通过结构设计优化的方式来提高了发动机的可靠性,将发动机的性能再提高一个数量级。

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经过长程考核试车,改进后的发动机表现异常稳定。而这时已经是7月底,距离12月底的发射窗口,时间不足5个月。

在这5个月时间里,航天技术人员要拆卸原来带有质量隐患的YF-77发动机,然后将发动机运至天津上箭装配、检测,把火箭从整体恢复到“运输状态”,还要把已经两年多没有执行任务的发射场地面设备进行检修恢复……

最终,2019年12月27日20时45分,在经过908天等待之后,长征五号遥三火箭终于在中国文昌航天发射场点火,发射成功!

长征火箭爆炸、卫星炸成碎片:中国航天辉煌的背后,经历过多少苦难?

发动机喷管吐出的火焰跳跃上升,黑夜被烧开了一个洞,火箭飞出地球,中国航天人走出了人生中的至暗时刻。

那一刻,无数顶了900多天巨大压力的航天人,上一秒还在大笑,但下一秒却忍不住潸然泪下。

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04.

人非圣贤,孰能无过!

每个人最好的老师,恰恰是自己犯过的错误!

同理,航天事业中,失败也是必然存在的,然而最好的老师也是曾经的失败。

在建设航天强国的探索路上,在叩问苍穹的飞天梦里,无论成败与否,都是无数人的心血。

长征火箭爆炸、卫星炸成碎片:中国航天辉煌的背后,经历过多少苦难?

他们干惊天动地事,做隐姓埋名人,虽未请缨披甲,已是鞠躬尽瘁。

他们怀揣星辰大海,托举着龙的轨迹直上浩瀚苍穹。

长征火箭爆炸、卫星炸成碎片:中国航天辉煌的背后,经历过多少苦难?

就像629年前,一个叫做万户的明朝人一样。

他把47个自制的火箭绑在椅子上,双手举着大风筝,坐在椅子上让人点火发射。

万户虽然失败了,但629年后的万户们,仍在路上。

参考资料:

1.央视纪录片《撼天记》

2.“玉渊谭天”《这次成了,#胖五# 不容易!回首承压的908天》

3.【航天】中国航天失败的第908天

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