科技日報記者 宗詩涵 付毅飛
11月26日，北京中科宇航技術(shù)有限公司（以下簡稱“中科宇航”）宣布，力箭一號遙六運(yùn)載火箭在中科宇航產(chǎn)業(yè)化基地如期完成總裝測試工作，并順利通過出廠評審，將于12月下旬在東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗區(qū)執(zhí)行“一箭11星”發(fā)射任務(wù)。
截至目前，力箭一號運(yùn)載火箭（以下簡稱“力箭一號”）已完成5次發(fā)射任務(wù)，發(fā)射成功率100%。“五戰(zhàn)五捷”離不開力箭一號總設(shè)計師史曉寧及其團(tuán)隊的持續(xù)攻關(guān)。日前，史曉寧接受科技日報記者采訪，講述了他和團(tuán)隊成員讓衛(wèi)星“拼火箭”上天的故事。
“使‘經(jīng)濟(jì)艙’搭載更多衛(wèi)星‘乘客’”
記者：請您簡單介紹下力箭一號。
史曉寧：力箭一號是由中國科學(xué)院力學(xué)研究所抓總、中科宇航參與研制的固體運(yùn)載火箭。它專為微小衛(wèi)星“拼火箭”升空而設(shè)計，運(yùn)載能力突出，至今已經(jīng)將57顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，是我國商業(yè)航天主力火箭之一。
記者：當(dāng)初為什么要啟動研制力箭一號？
史曉寧：2018年，我們團(tuán)隊對未來5年至10年的航天市場進(jìn)行了深入調(diào)研。調(diào)研結(jié)果顯示，從2023年至2028年，遙感衛(wèi)星、科學(xué)實驗衛(wèi)星等微小衛(wèi)星發(fā)射需求將明顯增加。這些衛(wèi)星的重量通常在幾十公斤至兩三百公斤之間，如果“拼火箭”發(fā)射，一發(fā)火箭大約能夠搭載5顆至10顆衛(wèi)星，可大大節(jié)約發(fā)射成本。于是，公司決定研發(fā)一款可供衛(wèi)星“拼火箭”上天的火箭，也就是力箭一號。
除此之外，為了滿足市場需求、發(fā)射盡可能多的衛(wèi)星，我們努力控制成本，讓力箭一號的發(fā)射成本比市場同類火箭降低約50%，使“經(jīng)濟(jì)艙”搭載更多衛(wèi)星“乘客”。
記者：在研制力箭一號時，您和團(tuán)隊遇到了哪些難題？
史曉寧：力箭一號的研發(fā)難點主要體現(xiàn)在兩方面。其一是缺乏技術(shù)經(jīng)驗。當(dāng)時，大多數(shù)固體火箭由成熟型號改制設(shè)計而來。但力箭一號要讓盡可能多的衛(wèi)星一起上天，使命不同于以往固體火箭。因此在研發(fā)過程中，我們沒有太多可借鑒的經(jīng)驗。其二，在控制研制成本的同時，我們必須實現(xiàn)力箭一號的高性能。
為了解決這些問題，我們進(jìn)行了多方面的技術(shù)創(chuàng)新。我們打破了傳統(tǒng)火箭設(shè)計模式，采用總體面向單機(jī)的集成設(shè)計方法，使設(shè)計效率大幅提升。同時，我們引入綜合航天電子的集成設(shè)計理念，進(jìn)一步提升了力箭一號的性能。在動力方面，我們還首次使用了直徑2.65米的大推力新型固體發(fā)動機(jī)，為力箭一號提供了強(qiáng)大推力。
記者：最難解決的問題是什么？
史曉寧：我認(rèn)為最難解決的問題在于試驗驗證。由于當(dāng)時缺少經(jīng)驗和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，如何選擇合適的試驗方法、自主搭建試驗場景，是我們當(dāng)時面臨的最大困難。
比如，在設(shè)計階段，為了增強(qiáng)火箭的運(yùn)載能力，我們團(tuán)隊將力箭一號整流罩直徑設(shè)定為3.35米，它和箭體最小直徑比例超過1.6。當(dāng)時在國際上，這一比值前所未有。這樣的創(chuàng)新到底能不能成？我們誰心里都沒底。這一比值關(guān)乎火箭整體穩(wěn)定性，一旦出錯后果非常嚴(yán)重。
為了驗證這一比值，我們做了噪聲試驗等一系列試驗。而后，我們根據(jù)試驗結(jié)果，不斷優(yōu)化設(shè)計細(xì)節(jié)。從設(shè)備的支架厚度到材料結(jié)構(gòu)，我們都進(jìn)行了細(xì)致的調(diào)整。
記者：如今，力箭一號取得“五戰(zhàn)五捷”的好成績。回顧研制歷程，您覺得有哪些關(guān)鍵性的時間節(jié)點？
史曉寧：力箭一號五次發(fā)射，每一次都各具特點。2022年7月首飛，它是當(dāng)時國內(nèi)最大的固體火箭。發(fā)射成功前，團(tuán)隊上下“壓力山大”。通過第二次發(fā)射，我們驗證了一箭多星技術(shù)。在第三次發(fā)射中，我們使力箭一號經(jīng)受住了低溫發(fā)射和高密度發(fā)射挑戰(zhàn)。從第四次發(fā)射后，基本每個月都有一次發(fā)射任務(wù)，這對我們團(tuán)隊的研發(fā)能力、質(zhì)量控制能力都提出了更高的要求。
要說最艱難的時期，我認(rèn)為是每次發(fā)射前的準(zhǔn)備階段。因為每次發(fā)射都是一次全新的挑戰(zhàn)，需要我們團(tuán)隊全力以赴，確保每一個細(xì)節(jié)都做到位。
“攻下一個山頭還有另一個山頭”
記者：目前，全球商業(yè)航天正處在高速發(fā)展階段。未來幾年，您和團(tuán)隊有何具體規(guī)劃？
史曉寧：力箭一號的“五戰(zhàn)五捷”只是一個開始，攻下一個山頭還有另一個山頭。未來，我和團(tuán)隊在確保力箭一號可靠、高密度發(fā)射的同時，還要開展以下兩方面工作。
第一，我們將全力推進(jìn)力箭二號液體運(yùn)載火箭（以下簡稱“力箭二號”）的研制、生產(chǎn)、發(fā)射工作。我們的目標(biāo)是在2025年9月實現(xiàn)力箭二號的首飛。這款火箭的特點是大運(yùn)力、高可靠、低成本，它將滿足未來我國大規(guī)模星座組網(wǎng)建設(shè)和低成本貨物運(yùn)輸需求。
第二，我們還在推動力鴻系列可重復(fù)使用飛行器的研發(fā)進(jìn)程。該系列飛行器的主要目標(biāo)是驗證可重復(fù)使用技術(shù)，以提升發(fā)射的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性。我們計劃2025年完成兩項重要試驗任務(wù)：一是百公里級飛船降落傘縮比驗證試驗，二是助推飛行器垂直起降飛行試驗。未來，團(tuán)隊還將探索載人亞軌道太空旅行的可能性。
記者：在研制力鴻系列可重復(fù)使用飛行器的過程中，需要攻克的核心難點是什么？
史曉寧：團(tuán)隊面臨的主要技術(shù)難點集中在三方面。首先，如何在回收過程中有效控制飛行器運(yùn)載能力的損失。其次，要提高飛行器復(fù)用次數(shù)，就必須減輕結(jié)構(gòu)重量并提高其在惡劣環(huán)境中的適應(yīng)能力，但兩者存在一定的矛盾。如何解決這一矛盾，是我們需攻克的另一難點。此外，我們還要探索解決大型飛行器的回收匹配問題。
記者：如何解決以上問題？
史曉寧：我和團(tuán)隊成員聚焦復(fù)用檢測這一核心難題，從基礎(chǔ)做起，建起自己的試驗中心，并引進(jìn)相關(guān)檢測設(shè)備和材料。完成前期鋪墊后，我們通過積累大量試驗數(shù)據(jù)，驗證材料的可復(fù)用能力；同時嘗試使用新材料，以提高飛行器結(jié)構(gòu)的復(fù)用性能。
記者：在火箭發(fā)射降本增效方面，您和團(tuán)隊進(jìn)行了哪些探索？
史曉寧：從歷史數(shù)據(jù)來看，力箭一號的發(fā)射成本不斷降低。首發(fā)價格約為8萬元/公斤載荷，現(xiàn)在價格已經(jīng)降至7萬元/公斤載荷，未來價格有望低至5萬元到6萬元/公斤載荷。
在降低成本的同時，我們也注重提升火箭的性能。通過優(yōu)化減重措施，如采用新復(fù)合材料、提升發(fā)動機(jī)性能等，我們逐步降低了火箭的結(jié)構(gòu)重量，提高了其運(yùn)載能力。
除此之外，我們還提高了衛(wèi)星的發(fā)射效率。在火箭發(fā)射中，如何讓個頭、功能不同的衛(wèi)星“乘客”安全“坐好”、準(zhǔn)點下車，同時下車后沒有“暈車反應(yīng)”正常運(yùn)行，是不小的考驗。為此，我們設(shè)計了一系列方案。我們采用多星分離控制技術(shù)，如今一次可以分離50顆以上衛(wèi)星；同時優(yōu)化衛(wèi)星的布局能力，從而提高了它們“拼火箭”發(fā)射的靈活性。
“為年輕人創(chuàng)造盡可能多的實踐機(jī)會”
記者：力箭一號的成功，離不開一支實力強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊。請您介紹一下這支隊伍。
史曉寧：力箭一號團(tuán)隊成員平均年齡35歲。其中，技術(shù)骨干由現(xiàn)役長征火箭副總設(shè)計師、總體及各分系統(tǒng)一線研制人員組成，平均擁有10年火箭研制經(jīng)驗。
在力箭一號團(tuán)隊組建之初，我們面臨的最大挑戰(zhàn)是團(tuán)隊成員缺乏研制經(jīng)驗。然而，通過多次地面試驗和飛行試驗的歷練，這批年輕人逐漸能夠獨當(dāng)一面。
記者：您是如何讓這些年輕人快速成長的？
史曉寧：我的方法是，為年輕人創(chuàng)造盡可能多的實踐機(jī)會。在參與項目過程中，當(dāng)他們遇到問題時，我會讓他們一直分析，直到把問題弄明白。這個過程不僅有助于他們深入掌握專業(yè)技能，還有助于提升他們對相關(guān)接口和系統(tǒng)的認(rèn)識。
同時，為使新人更快適應(yīng)崗位，我們主導(dǎo)建立了一套完整的人才培養(yǎng)體系，幫助年輕人更快掌握工作技能、提升工作效率。
記者：您覺得該如何培養(yǎng)年輕人的創(chuàng)新精神？
史曉寧：年輕人充滿創(chuàng)意與活力，他們的創(chuàng)新精神是推動航天事業(yè)發(fā)展的重要力量。然而，航天技術(shù)需不斷創(chuàng)新也要穩(wěn)妥可靠。因此，我在鼓勵年輕人創(chuàng)新的同時，也注重培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，叮囑他們遇到問題時要“大膽假設(shè)，小心求證”。
比如，在研制力箭一號時，我們團(tuán)隊在國內(nèi)首次采用級間分離的冷氣推沖分離系統(tǒng)。為了驗證這一系統(tǒng)的可靠性，我?guī)ьI(lǐng)年輕人開展了大量地面試驗。
記者：我國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，相關(guān)人才能否跟上？
史曉寧：與傳統(tǒng)航天領(lǐng)域相比，我國商業(yè)航天領(lǐng)域人才儲備相對不足，能夠承擔(dān)火箭發(fā)射技術(shù)研發(fā)任務(wù)的核心骨干人才尤為稀缺。這在一定程度上制約了行業(yè)發(fā)展。為應(yīng)對人才短缺的挑戰(zhàn)，我建議采取以下措施。第一，鼓勵更多年輕人加入商業(yè)航天行業(yè)。第二，加快構(gòu)建我國自主商業(yè)航天人才培養(yǎng)體系。
【記者手記】
記者見到史曉寧時，他正埋頭處理文件。意識到有人靠近，他才把眼睛從電腦屏幕里“拔”出來，和記者打招呼、握手。
史曉寧對航天的向往始于2003年。那一年，神舟五號載人飛船成功發(fā)射。這在少年史曉寧心中“種”下了探索浩瀚宇宙的種子。
10年后的2013年，史曉寧獲得博士學(xué)位，毅然投身航天事業(yè)，希望“打造一款全新的火箭”。盡管缺乏火箭型號研制經(jīng)驗，他憑著初生牛犢不怕虎的勁頭，加入力箭一號研制團(tuán)隊，成為團(tuán)隊的早期成員之一。
力箭一號的研制過程漫長而艱辛，耗時近4年。在那1303個日日夜夜里，史曉寧與團(tuán)隊成員們完成了151項、共計761次地面試驗，編寫了27.73萬行代碼，繪制了646張圖紙，并撰寫了超過850份項目文件。
研制完成只是航天夢的開始。隨著力箭一號進(jìn)入高密度發(fā)射階段，每月一次的發(fā)射任務(wù)讓史曉寧的工作節(jié)奏變得更快。采訪前一日他才落地北京，之后參加項目研討會、接受采訪，行程緊湊、活動密集。次日，他又要奔赴發(fā)射場。忙碌，成了他的常態(tài)。
但史曉寧從沒覺得這樣的日子苦，總能在忙碌中找到快樂?！耙惶岬胶教烊?，很多人會想到埋頭苦干、隱姓埋名這樣的詞語，但我覺得那不是航天人的全部。”史曉寧說，每一次成功發(fā)射、技術(shù)突破，都能讓他開心很久，那是獨屬航天人的快樂。
史曉寧是無數(shù)航天追夢人的代表。這群追夢人用智慧和汗水，書寫著中國航天的輝煌篇章。
