...網易新聞邀請中國航天科技集團公司一院18所長徵二號F運載火箭...

2020-11-23 網易新聞

網易新聞:各位網友大家好,歡迎大家來到網易嘉賓聊天室,今天我們接著聊嫦娥二號奔月的一些相關事情。嫦娥二號昨天已經發射成功了,這與我們的運載火箭功不可沒。今天我們特別有幸請來了中國運載火箭技術研究院第十八研究所主任工藝師劉燕敏老師。老師,跟我們的網友打個招呼。

劉燕敏:你好,大家好,我是中國運載火箭研究院第十八所的劉燕敏研究員,主任工藝師劉燕敏。

網易新聞:老師,我想首先問您一下,這次嫦娥二號的運載火箭是用的哪個型號的火箭?

劉燕敏:這次發射嫦娥二號的運載火箭是CZ-3C,也就是長三丙火箭。長三丙火箭是這個型號火箭的第五次發射。長三丙這個火箭的特點是捆綁了兩個助推器,這樣就把火箭的運載能力由長徵三號甲的2.65噸提升到了3.8噸。CZ-3C這個火箭我們從1994—1996年進行研製,當時還進行了相關的振動實驗,還有其他協調性實驗。後來在1996年的時候,「2·15」CZ-3B火箭捆綁四個助推器的火箭遙1發射失利(音)的時候,我們長三丙的這項工作就暫停了。

當時的長城公司還把長3C這個火箭走向商業發射,對外籤署了三項合同。後來1996年的「2·15」長3B發射失利以後,長3C火箭就停下來了。到了2000年的時候,其實要說我們基礎的工作,最早應該也是從1998年,長3B成功以後,1998年又開始進行長徵三號丙的研製,又開始進行相關的振動實驗,包括發射場的匹配。

到了2000年的時候,基本上元件、重要單機都完成了設計、製造和評審工作,2000年的時候就完成了試樣工作的研製,用於嫦娥二號的火箭大概就是這麼一個(研發)過程。

網易新聞:這次失利對它後續的研究有影響是嗎?

劉燕敏:CZ-3B首飛失利以後對長3C還是有影響的,因為當時的長3C經過1994、1996年的研究,應該已經準備用於型號的正常使用或者投入發射,為用戶服務了,後來由於長3B遙1的失利,長3C就暫停下來了,這一停就停了大概兩、三年。所有的已經用長3C火箭籤的對外的合同,為了加快長3B的研製,也改成用長3B來發射,停了兩、三年。

網易新聞:會影響到它商業上的一些運作,是嗎?

劉燕敏:當時已經籤了合同了,但是我們籤了合同以後,長3C停了,就用帶有四個助推器的運載火箭來完成當時用長3C的發射合同

網易新聞:2008年長三丙實現了首飛是嗎?

劉燕敏:對,2008年的時候實現了長三丙的首飛,它的第一發火箭發射的是天鏈一號(音)。2009年的時候,具體的日子我可能記不清, 2009年發射了兩髮長3C火箭,2010年的時候,今年又發射了一發,這樣到嫦娥二號之前,長3C已經發射了四次,而且每次都是百分之百的圓滿發射成功。

網易新聞:就是說它的安全性是非常可靠的?

劉燕敏:對。

網易新聞:長3C和長3B相比,除了安全性方面更加穩定之外,還有什麼自己的特點?

劉燕敏:長3C應該是非對稱性的布置了兩個助推器。

網易新聞:就是和捆綁的助推器有關係,助推器越多

劉燕敏:長3C和長3B最大的差別就是他們捆綁的助推器的數量和位置不一樣。

網易新聞:您剛才說非對稱性,這個非對稱有什麼講究嗎?

劉燕敏:我們說的非對稱等於它在一個軸的方向,布置了兩個助推器,但是在另外一個軸,就沒有布置,我們指的是這樣的。

網易新聞:不是一個高一個低的?

劉燕敏:不是,只是說助推器的位置和數量。

網易新聞:比如說非對稱會不會影響它的平衡?

劉燕敏:我們布置了兩個助推器以後,進行了振動實驗和風洞實驗。目的就是通過實驗,把它的不平衡或者可能的問題,讓它提前暴露出來。但是通過我們在做設計和研究的過程當中,這方面的問題並沒有出現,很好。所以非對稱性的,也就是說布置兩個助推器的這種火箭也是可以用於發射、飛行的。

 網易新聞:有網友提出這樣的質疑,比如說用長三丙發射嫦娥二號,是不是會造成一定的浪費?

 劉燕敏:剛才我說過了,長三甲運載能力2.65噸。如果我們的嫦娥二號要是設計的時候,本身淨重要是也是2.65噸,或者說略多於這個重量,長三甲的能力就顯得有點緊張。用長3B5.5噸的運載能力來發射嫦娥二號,又顯得較為富裕了。其實我們當初研製長3C這種帶兩個助推器的火箭,也是想在長三甲和長3B之間增加一個臺階,等於又增加了一個位於中間檔次的發射能力的火箭。這次嫦娥二號用長3C比較合適。

你要說滿打滿算的一定那么正好,我覺得也不能說為了嫦娥二號再單獨設計一枚火箭,正好我們有又可靠,又經過多次考核是非常穩定的長3C,還是比較合適的。沒有特別富餘這樣的,留一點富餘,按說也是應該的。

網易新聞:像長三丙研製完成具體是在什麼時候?當時都遇到了哪些難題,技術上如何實現突破?

劉燕敏:你是指的這發火箭遇到過什麼問題,還是說我們整個的這個型號上的火箭遇到的問題?

網易新聞:就是長三丙這個型號的火箭的研製過程。最難攻克的是什麼問題?或者這個系列的火箭?

劉燕敏:長三丙這個火箭,和長三甲在整個的三級火箭上,一級、二級、三級火箭的設計和技術狀態上,已經成為一個系列,它們的技術是可以互補,可以借鑑的。它們等於是模塊化的設計。所以長三甲已經成熟的技術,可以直接都應用到長三丙這個火箭上來。

網易新聞:我能不能這麼來解,長三丙基本的工作原理,幾乎完全是照搬長三甲火箭的,可以這麼說嗎?

劉燕敏:可以這麼說。

網易新聞:沒有特別大的區別,除了運載能力以外?

劉燕敏:除了運載能力以外,長3C為了保證發射成功增加發射的可靠性,對它的控制系統,包括計算機箭載系統都進行了冗餘設計,就是增加了更多的可靠性,為了保證發射一定要成功,在很多關鍵的系統的關鍵部位都進行了冗餘,這樣也是長3C跟長三甲關鍵的,比較大的技術創新的地方。

網易新聞:他們說這次嫦娥二號發射將採用人工點火的方式,那和平時的計算機點火有什麼區別?

劉燕敏:計算點火也是按照程序控制好了,到了一定的時間也是要起到這個點火,按這個按鈕的意思。昨天在電視上我們看到,確實是我們的一個工作者,一個操作人員他用手去按的點火,這個應該說沒有什麼太大的本質上的區別。

網易新聞:像中國目前研製的火箭大概有哪些?和國際上相比,我們的技術水平處在一個什麼樣的階段?

劉燕敏:我們現在在役的運載火箭,GTO軌道運載能力最大的就是CZ-3B,它的運載能力是5.5噸。美國在七十年代末的時候,它的火箭近地點運載能力就已經達到了數十噸以上,所以在運載能力上,我們的差距還是非常大的。如果現在我們想發射超過5.5噸的空間飛行器,就必須要研製新一代的運載火箭。現在我們已經開始進行新一代運載火箭的研製了,初樣階段設計、製造工作已經開始,大概2014年左右進行首飛。

網易新聞:這個首飛的火箭的特性大概是怎麼樣的?

劉燕敏:這個火箭我們叫它是新型大運載力火箭,它的特點還是非常明顯的。比如它首先採用的是環保型的推進劑。我們這次長3C一、二級還是用的常規助推劑,還都不是環保型的。人在加注包括運輸的過程當中都是需要嚴格密封,嚴格進行安全防範的。將來我們研製的這個CZ-5新型大運載能力火箭,芯一級是液氫液氧(音),是有50噸的推力,外面掛著助推器,助推器是液氧煤油(音)的,一個助推器具有120噸的推力,所以將來CZ-5的運載能力要比我們現在的CZ-3B火箭,運載能力要提高數倍,至少要提高到五倍以上。進步也是比較明顯的。

網易新聞:就這兩年的時間。

劉燕敏:但是跟國際上相比,像跟美國和(前)蘇聯這樣的航天大國來講,運載能力還是有差距的,所以我們還要繼續努力的工作。

網易新聞:現在哪些國家他們的技術水平是高於我國的?除了美國、(前)蘇聯,印度也一直開展航天的研究嗎。

劉燕敏:首先印度火箭的可靠性是不是像我們的長三甲發射成功的可靠性高、穩定性好,這些方面還是有質疑的。另外他的運載能力跟我們也還是有差距的,還沒有資料報導說他們的運載能力能達到我們這樣的,跟中國運載火箭研究院達到的水平。

因為中國運載火箭研究院現在是咱們國家最大的運載火箭的研究基地,種類比較多,運載能力的範圍也比較寬泛,基本能滿足我們國家目前所有型號的衛星的發射需求。

網易新聞:您剛才說助推器的燃料,現在加注的常規燃料是什麼樣的成分?

劉燕敏:加注的助推劑是一個氧化劑和一個燃燒劑。氧化劑和燃燒劑按照一定配比混合在一起,點火以後發生燃燒,主要是偏二甲井和四氧化二氮(音)作為一級和二級的常規液體燃料的助推劑。

網易新聞:它是不是有很強的毒性或者腐蝕性?

劉燕敏:是的,加注的過程中你看都要戴上安全防護面罩。這個毒性還是有的,如果要發生洩漏的話,對人的身體或者對周邊的環境都不是太好。

網易新聞:現在它的燃料成分是不是目前就會逐步轉變為環保的。您剛才說的液氧?

劉燕敏:就像我剛才說的,我們將來研製的新型火箭。比如剛才我說的是大運載火箭,我們都是用的環保型的燃料。

網易新聞:不再使用?

劉燕敏:大運載不再使用我剛才說的偏二甲井和四氧化二氮這種有毒的,對人體有害,對環境也不好的燃料了。現在就是要下大力氣研製環保型的,以環保型材料,比如說液氫液氧,比如說液氧煤油這樣的燃料,作為它的助推劑來為火箭提供推力。

網易新聞:您所說的環保火箭,主要是指它的燃料是更環保的,而不是說其他的?

劉燕敏:是的,我指的就是它的助推劑的燃料。

網易新聞:還有其他方面的區別嗎?

劉燕敏:環保型的,我想主要還是這個概念,就是指它的助推劑屬於對環境沒有更大的損害和汙染的。

網易新聞:火箭本身的製造材料什麼的沒有變化?

劉燕敏:這個應該說沒有什麼更多的變化。現在應該說環境保護這個理念越來越深入人心,作為我們在設計製造的過程中,對一種非環保型的材料,首先我們在評估的時候就要設計儘量採用對環保有利的材料,基本不採用非環保型的材料,大家現在一直在把這個理念貫穿到我們的工作當中。而且我們在這方面逐步的也對這些對環境不好的材料進行更改,改為又能滿足設計要求,又能滿足發射需求的這種好的,環保型的材料。這個工作已經開展很長時間了。

網易新聞:新型材料的研究已經開展很長一段時間了?

劉燕敏:用環保型的新型材料,替代非環保型的材料,其實有的時候也不用研究,因為現在咱們國家在材料上,一些企業,包括國營的,民營的,都還是有一些這方面的投入的,所以有時候作為我們設計者可以直接從這些適於我設計的產品材料的目錄裡頭直接選用。

網易新聞:這邊還有一個說法,距發射塔2.5公裡內的2000多名戶籍群眾都需要疏散,這麼做的原因是什麼?

劉燕敏:火箭發射的時候,儲箱帶上燃料,整個火箭這時候的重量達到300多噸,一下點火以後,巨大的推力,點火以後「轟」一下瞬間的振動是比較明顯的。另外剛才說人為什麼要疏散到至少2公裡以外去,還是從萬無一失和發射的安全性方面考慮的。因為總是要防患於未然,如果火箭出現一些意外問題,如果靠得太近,還是會對人體造成傷害,所以讓人員都疏散到2公裡以外的情況下,就沒有任何危險了,非常可靠。都對人體沒有傷害了。

網易新聞:火箭起飛以後如何實現它的監控問題?

劉燕敏:每一發火箭上都有箭載計算機,在飛行過程當中有測量平臺,火箭按照預定的飛行軌道進行飛行,如果稍微有一些偏離,通過平臺,通過計算機可以評估,來採集到這些誤差信號,這些信號可以傳遞給控制系統,控制系統就給它的執行機構,把這個誤差糾偏回來,所以在整個的飛行過程當中是必須得按照預定軌道飛行的,稍微有一些偏差,火箭上都設計有測量誤差及執行機構,火箭上的控制系統及執行機構(伺服機構)保證火箭始終按照正確的預定軌道進行飛行。

網易新聞:這個殘骸大概多久會落到地面上?

劉燕敏:一級關機以後,和二級火箭分離的時候,一級火箭的殘骸就要落下來,這個時候也就是130秒左右的時間。

網易新聞:還有朋友關心說,嫦娥二號這次的彈道設計有什麼特別之處嗎?

劉燕敏:這次嫦娥二號的彈道設計,我個人認為,最突出的一點就是它實現了地月直飛,這個軌道設計和過去是不一樣的。過去是先要經過10幾天的飛行以後才開始進行繞月飛行。這是嫦娥一號。這次是直接的通過長三丙的火箭,增大了推力,增大了火箭的初始飛行速度。

網易新聞:您給我們講了這麼多關於航天的知識,很多網友很好奇,像您也是在航天事業領域工作了20幾年,您覺得這個工作辛苦嗎?

劉燕敏:工作還是非常辛苦的,我們的工作既要嚴肅,還要認真、謹慎、仔細。工作中來不得半點差錯。

網易新聞:人家說都會有一些職業病,比如說每天晚上會睡不著,會想著前天設計上的一些漏洞,會有這樣的習慣嗎?

劉燕敏:有時候當一件工作自己覺得好像哪個地方做得不是特別盡善盡美,夜裡想起來這個地方應該再補足一下,第二天就趕快去在工作上把它做得更盡善盡美一些。

網易新聞:對很多想學習航空的一些朋友們,我們的網友很多都是年輕的學生,您對他們有什麼想說的嗎?對他們有一些什麼樣的寄語?

劉燕敏:作為一個航天人非常自豪的,工作雖然苦一些、累一些,但是一想到為自己的國家能夠做出自己的一些貢獻,能為我們這個民族的振興、復興盡一點自己的力量,心裡覺得特別的高興。覺得人生還是要有價值的。我在為了國家做的這些事情,需要努力工作,所以我覺得年青人簡單的說,還是要有自己的理想,理想一旦確定以後,就要去為它努力。

我想還是一句話,能為我們這個民族,為我們的國家多做一點事情,責無旁貸。

網易新聞:好,今天謝謝劉老師參與我們的訪談,非常感謝。

劉燕敏:謝謝

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