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又一国人名字载入国际宇航联合会名人堂,为运载火箭贡献突出
在9月底落幕的的第73届国际宇航大会上,又一个中国人的名字载入了“国际宇航联合会名人堂”——他就是中国科学院院士,刘竹生。
刘竹生
“国际宇航联合会名人堂奖”,旨在表彰世界范围内对推动空间科技进步和发展作出巨大贡献的杰出人士。作为我国运载火箭研制的领军人物,刘竹生院士获奖,当之无愧。
这就是“神箭”
中国航天科技集团公司曾这样评价刘竹生院士:“他是中国运载火箭捆绑分离技术的开拓者,为提高中国火箭的运载能力和实现载人航天奠定了基础。”
而这里的“运载火箭捆绑分离技术”,指的就是用在长征二号F捆绑式火箭上的核心技术。
捆绑式运载火箭指的是在第一级芯级外围捆绑有多助推器的多级运载火箭,助推器数量可根据运载能力的需要进行选择。这样做的优点在于,点火可靠性高、各部分可拆卸运输方便,此外,这样也可以简化、优化大型运载火箭研制工作,在一定程度上节省科研经费。
1989年年初,国家启动了长征二号F捆绑式火箭的研制工程,并要求整个工程必须在18个月内完成。其中最艰难的一环——“捆绑”技术的研究,就交给了刘竹生。
刘竹生的全家福
刘竹生和同事们不辱使命。
1999年,神舟一号飞船成功发射并返回,用的就是他们研制后改进的长征二号F捆绑式火箭;
2001年,神舟二号发射前的一次小“意外”,再次证明了他们研制出的火箭,是真的牛!
那一年的元旦前夜,距神舟二号原定发射时间还有10天左右,由于机械故障,工作平台一头撞在了原本准备发射的火箭上,导致箭体出现了明显变形,内部元器件也可能受到损伤。
刘竹生听到这个消息,心想:坏了!这对火箭来说是致命的。如果里面的核心元器件撞毁,现场根本没法修,只能装箱回家,发射就别想了。
但大家努力了这么久才等到这一天,刘竹生多少还抱着点侥幸。他打开舱盖一看,虽然箭体外部有变形,但好在内部核心元器件被箭体内的一块挡板挡了一下,并没有撞坏。于是,他立刻带着工作人员对火箭进行全面维修。
这个时候,不同的声音出现了。有人拉着刘竹生,言辞恳切:“老刘,要是现在你说停止发射,咱们把它拉回去,没人会说是你的问题。”
刘竹生听明白了对方的潜台词:如果坚持发射,撞击后的火箭一旦发射失败,他们是要担责任的。
他当然明白,放弃发射,责任风险最低,但此前的研究经费就相当于打了水漂,经济损失巨大。慎重考虑后,刘竹生最终在火箭质量评估报告上郑重写下:火箭技术状态完好,可以发射。
长征二号F火箭
2001年1月20日,长征二号F火箭成功将神舟二号送入预定轨道。
这一刻,一向性格沉稳的刘竹生拍了拍身旁同事,激动地说:“你看看,什么叫‘神箭’!”
神舟五号飞天一刻,是圆梦也是新起点
从神舟一号到神舟四号,发射的都是“无人飞船”。刘竹生一直觉得:只有“载人”成功了,那才叫真正的成功——这个机会,就是神舟五号。
不过,刘竹生没有过多沉浸在神舟五号发射成功的喜悦里。因为杨利伟返回地面后,很快就和他反馈了一个问题:火箭起飞以后,到助推器分离一共有20多秒的时间,火箭震动得非常厉害,让他觉得心脏非常难受。
刘竹生和同事们很快意识到,这是由火箭上升过程中过载引发的共振影响的。但想找到这个引发共振的“元凶”却并不容易——他们需要从火箭一级发动机工作的0~140秒中,逐秒、逐段地查找振动频率而后发现问题。
刘竹生(左)在西昌卫星发射中心发射场
“我们搞了一辈子火箭,我自信在火箭设计的大方向上不会出问题,关键是能否在细节上做到一丝不苟,精益求精。”
于是,刘竹生和同事们做了大量的试验,从发动机输送管辂振动试验、船罩振动试验,到全箭纵向振动试验,一个接一个,足足苦干了1年多,才终于锁定了引发共振的关键系统。随后,他们开始着手修改火箭发动机输送管路上的一个对振动频率有很大影响的装置——蓄压器。2005年6月,最新研制的蓄压器经过测试,输送管路内液体的频率与火箭结构的振动频率完全错开,共振现象消除了,刘竹生这才松了一口气。
因为考虑到承担载人任务,刘竹生要求团队,必须考虑得更加全面。
所以,在神舟六号载人飞船发射前,长征二号F火箭的研制团队又为逃逸发动机增加了一道保险:配备了安全点火机构。而类似的保险机制还有很多,比如早先采用的电气保险措施。用刘竹生的话来说:“因为搞载人航天,必须在高安全、高可靠上下功夫,而我们应该有一种思想,始终认为自己做得还不够,因为安全和可靠没有终点。”
刘竹生院士接受采访
今年上半年,长征二号F遥十四运载火箭搭载着神舟十四号载人飞船成功发射。而全新一代载人火箭也已开始研制。
刘竹生在之前的一次采访中说,他曾有3个梦想。少年时代,是嫦娥奔月的飞天梦;中学时代,是探索星空的航天梦;参加工作后,是他坚持40多年的铸箭强国梦。
这样的梦想,传承着生生不息;我们的登月梦,也不会遥远。
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