中青报·中青网记者 张渺
如果把火箭比喻成人,那么发动机是它的心脏,结构是它的筋骨,而航电系统,就是它的大脑和神经,在运载火箭飞行过程中控制其稳定飞行并采集传输飞行数据。
作为中国科学院空天飞行科技中心信息电子技术部主任、“力箭一号”运载火箭航电系统副总师朱永泉这样向中青报·中青网记者解释,什么是“航电”。
2022年7月27日12时12分,由中国科学院力学研究所抓总、中科宇航公司参与研制的“力箭一号”运载火箭,在酒泉卫星发射中心成功发射。这次发射采用了“一箭六星”的方式,将6颗卫星成功送入了预定轨道。
“力箭一号”运载火箭由中国科学院“十四五”重大项目支持,是中国科学院在空天科技领域的又一次创新性尝试。鲜为人知的是,“力箭一号”研制团队的平均年龄只有30多岁,就是这群年轻人,用3年时间研制出我国迄今最大固体运载火箭。
朱永泉先后参与过多型长征系列运载火箭研制及发射工作,这一次,也是他负责主持“力箭一号”航电系统总体研制。
他告诉记者,在这之前,国内的商业运载火箭,运载能力都很低,“大概都一两百公斤,最多可能也没超过三百公斤”。这导致了商业火箭在经济上,性价比并不高。一颗卫星的研发成本,有时候甚至还抵不上一次发射服务十分之一的价格,对商业卫星公司来说,这样的成本往往是无法承担的。
“我们的‘力箭一号’有1.5吨的运载能力,一箭6星,我们能够把整个火箭的成本摊薄,这样的话,就具有很大的商业价值,特别是对于卫星公司来说。”朱永泉提到,相比较常规的每公斤2万美元的综合发射成本,“力箭一号”可以达到每公斤1万美元。
事实上,“力箭一号”的成功,标志着我国进出太空的能力再上一个台阶。研制团队用了整整3年的时间走向这一成功,甚至在这个过程中,提出了4项国内首创的系统解决方案,采用5项国内首次使用的关键技术,包括最新的测量和控制融合设计。
作为全程参与这个项目的航天青年科学家,朱永泉始终目睹着这些研究人员的付出,当然,他自己也是其中之一。
力学所组建了多学科跨部门的科研攻关团队,“力箭一号”的研发队伍,就是在这3年的过程中,逐步建立起来的。在朱永泉的记忆中,航电系统研制团队最初只有三两个人,随着研发工作不断进行,团队成员逐渐扩充到现在的20多人。而在这20多位骨干成员中,45岁以下的研究者占到90%。
他们面临的问题也是各种各样的,前前后后加起来,甚至有200多个。他们通过长时间的研制和验证,终于把这些问题一个接一个地解决掉了。
“整个队伍也锻炼起来了。”朱永泉感慨地说,“我们用这么短的时间把火箭研制出来,今年7月份首飞成功,这里其实有很多困难需要克服。但大家一直保持着思维活跃、精神警醒的状态。”
让朱永泉印象深刻的一次,团队在综合试验里,穿插进行了系统的发火试验。试验的时候,有几路火工品没能点爆。他们不得不立马开始排查,到底是什么地方出了问题。团队验证了好几次,始终没能找到哪里有异常,控制指令都能够正常发送出去。按理说,这种情况下是能够正常点爆的。
他们不得不把安全控制组合设备从系统里取了出来,继续反复验证,就这样用了一个月,最后甚至把这台设备送回了远在上海的厂家进行检测,就这样又过了一个月。直到一天晚上,朱永泉接到厂家的电话,设计人员推测,似乎是一个转接盒产生了干扰的缘故。
一条延长的线路造成的干扰,甚至会导致整个控制组合程序发生错乱,前前后后让研发者折腾三四个月。这就是这些青年研究者们,不得不面对的日常。
他们经常忙碌到深夜,有时候,大家会在休息时间,用电磁炉一起煮饺子、煮火锅吃。这些偶尔的轻松时刻,就成了大家释放情绪的方式。
“力箭一号”的研制,从总体方案,到工程研制,包括供应链管理等多个维度,都有大量的创新。
朱永泉告诉记者,团队甚至在最开始进行整个系统设计的时候,就在研制模式上开始了创新。针对传统运载火箭设计模式中存在的分工固化的缺陷,“力箭一号”将传统的控制系统和测量系统深度融合,取消了分系统级,统一叫作航电系统。
这种模式一方面压缩了系统设计余量,另一方面简化了系统间的接口和箭上电缆网的规模。正是通过这种设计方式,“力箭一号”整体的经济性,也得到了大幅度的提高。
朱永泉觉得,其实如今创新无处不在,但是模式和观念的创新,“有时候比具体的、技术上的创新,更重要一些”。
“力箭一号”拥有的“首次”可不止这一个,还包括了国内第一个测控融合新型架构航电系统、数据驱动地面测发控软件、大分离力无污染分离能源、固液融合低成本结构设计等等。
这个团队还会继续向前走,继续寻求新的突破。