三年磨一箭他們為科學衛星搭“天梯”

▲“力箭一號”遙二運載火箭發射任務圓滿成功。

▲中國科學院“力箭一號”試驗隊的“CAS”合影。

▲“力箭一號”運載火箭星箭聯合體合罩。

■本報記者 孟凌霄 田瑞穎

“孩子，你非常棒，等會兒好好飛……”

2022年7月27日上午11時許，酒泉衛星發射中心場內，“力箭一號”巍然矗立，楊毅強抱了抱它，做了出征前最后的“叮囑”。萬里晴空下，箭體上的“中國科學院”5個字更顯光潔耀目。

楊毅強曾是“長征十一號”火箭首任總指揮，數十年來多發火箭在他的目送下成功遠征。但如今作為中國科學院力學研究所（以下簡稱力學所）空天飛行科技中心主任，對于這次飛行任務，他卻感到壓力倍增。“力箭一號”是當時國內直徑最大、起飛重量最大、運載能力最大、運載系數最高的固體運載火箭，肩負著推動我國運載技術和研制模式變革和創新、促進空間科學發展的重要使命。

12時12分，伴隨著“點火”口令，“力箭一號”噴射出熊熊烈焰，騰空而起。來自中國科學院微小衛星創新研究院（以下簡稱衛星創新院）的5顆衛星和1顆南粵科學星，搭乘專屬“天梯”，成功入軌。中國科學院參與此次研制的數百名科研人員在屏幕前高聲歡呼。

力學所是我國火箭技術的發源地之一。1960年，中國第一枚探空火箭T-7M在力學所和上海市雙重領導的上海機電研究院誕生。那時，錢學森正擔任力學所所長。62年后，起源于力學所的火箭，以“力箭一號”為名在力學所圓夢。

如今，“力箭一號”首批搭載的6顆衛星，正為我國開展空間探測、大氣密度探測等相關技術驗證及試驗應用持續提供重要科學支撐。

1“這件事，中國人必須干！”

“航天領域風險過高，還涉及中國科學院的名聲，萬分之一的失敗風險都難以承擔。”

“成本投入過大，目前火箭采購服務即可滿足需求，何必大費周章？”

2019年初，當中國科學院第一個助推器項目，也就是后來的“力箭一號”固體運載火箭項目立項討論時，反對聲不絕于耳。

彼時，中國科學院承擔了許多自主研制項目，亟須進入太空進行驗證，卻由于火箭發射成本、衛星平臺成本等方面的原因無法“上天”。

“‘上天’太難了！”

衛星創新院研究員張永合一直視衛星載荷為自己的“孩子”，每當歷數這些因缺乏“天梯”無法進入太空驗證的新材料、新技術、新產品時，他都深感痛心。

在和“力箭一號”運載火箭副總師、力學所高級工程師廉潔交流時，他們共同的感受是，國內衛星發射通常以國家遙感、導航、通信等空間基礎設施建設為主，有固定的用戶、場景和應用目標，而很多新技術和新產品難以納入國家任務型號的火箭和衛星發射任務中，即使借助國內商業航天的力量，也不能滿足中國科學院上百家院屬單位的科研需求。

“我們要在降低成本的前提下，實現噸級運載能力，讓我們國家的火箭實現快速、遠程支持和一鍵式發射，具備在線容錯等功能，達到世界先進水平。”力學所黨委書記劉桂菊如是說。

2019年12月，中國科學院正式審議通過“助推運載器系統設計與集成”立項建議和實施方案，并指出進一步加強助推運載器系統的設計與研究，對于推動我國運載技術和研制模式的變革和創新、推動空間科學發展意義重大。

在商業航天競爭中，“力箭一號”將肩負重要出征使命。

在國際低軌衛星市場競爭中，中國面臨的形勢嚴峻。2015年、2016年時，中國航天行業討論的議題還是單星或少數幾顆星的技術驗證，幾千顆星、幾萬顆星的低軌衛星星座在當時是天方夜譚。

高度400公里到2000公里的近地軌道，總共可以容納大約6萬顆衛星。2019年10月，美國SpaceX公司正式啟動星鏈計劃，計劃發射4.2萬顆衛星。

“這件事，中國人必須干！”楊毅強深知太空對世界大國而言已成戰略要地，因此心里始終憋著一股勁兒。

2創新、創新、再創新

創新、創新、再創新。這是“力箭一號”研制團隊一直以來追求的目標。

從項目啟動之初，“力箭一號”就計劃對標歐洲正在研制的世界最大固體火箭“織女星”運載火箭。歐洲航天局于2014年啟動“織女星”火箭研制，意大利、法國等13個國家參與研發，耗資近10億歐元，歷時近10年。而“力箭一號”團隊組建之初核心骨干不過幾人。更大的挑戰是，他們需要在3年多的時間內，將圖紙上的火箭變成大國重器送上太空。

為了盡快完成追趕，力學所圍繞項目研究需求、整合優勢科研力量，組建了多學科跨部門的科研攻關團隊。

這支敢啃“硬骨頭”的隊伍平均年齡只有30多歲，50多名骨干成員中45歲以下的占80％。

“力箭一號”運載火箭副總師、力學所高級工程師朱永泉介紹，航電系統相當于火箭的大腦和神經，在運載火箭飛行過程中控制其穩定飛行并采集傳輸飛行數據。該團隊20多名骨干成員中，90％是“80后”“90后”。

在集中攻關航電系統問題的300多天里，面對200多項難題，這支年輕的小分隊白天配合開展正常測試，晚上加班加點排查，每天都要靠朱永泉“轟”，他們才肯走。為了趕工期，辦公室的行軍床就是他們的“家”。

這支年輕小分隊的力量源泉是“堅毅的老兵”，但堅毅的老兵也有脆弱的一面。有一次，楊毅強一進辦公室，就看見又多了許多白發的朱永泉抱著頭一言不發，良久后才抬頭嘆氣道：“200多個問題，啥時候才能解決完……”

四目相對，兩位“老戰友”都沉默了。他們知道，必須堅持、唯有堅持；他們更知道自己并不孤單，因為身后還有一個強大的后方。

“‘力箭一號’可以說是集中國科學院全院力量建造的，我們充分利用建制化優勢，組建了一支多學科、跨部門的科研攻關團隊。”楊毅強介紹，“力箭一號”由力學所抓總，衛星創新院、中國科學院軟件研究所、中國科學院空天信息創新研究院等多個單位參與研制，合力攻克了國內首創大噸位箭體水平模態試驗等技術難題。

2020年12月，“力箭一號”在陜西白鹿原進行固體火箭發動機地面試驗。研制團隊爭分奪秒地抓緊攻關，終于突破了大噸位固體運載器總體優化設計與試驗技術、先進動力系統與推力矢量控制技術、集中分布式現代航天電子技術、低成本箭體結構與分離技術、智慧飛行控制技術、大噸位固體火箭地面使用及熱發射技術等六項關鍵技術。

2022年4月，春和景明，“力箭一號”正式進入飛行試驗階段。在入駐酒泉衛星發射中心前，這支即將奔赴“戰場”的團隊成立了臨時黨支部。在力學所舉行的出征儀式上，劉桂菊代表力學所黨委將一面嶄新的黨旗鄭重地交到了他們手上。

3駐場百日，一飛沖天

2022年4月20日，酒泉衛星發射中心130號工位。楊毅強目力所及，是“力箭一號”的專有發射工位場景。當裝載著“力箭一號”的運輸車徐徐駛入場坪時，他心里只有一個念頭——向前。

但入場首日，發射中心就傳來某公司商業運載火箭發射失敗的消息，“不管是哪個公司的商業運載火箭發射失敗，我們的心情都很沉重，這意味著某些技術還存在問題。”楊毅強說。

基于“舉一反三”的航天傳統，酒泉衛星發射中心基地當即要求“力箭一號”等駐場火箭緊急重新排查風險。這也使得原定40到50天內發射的計劃，不得已延長到了百天，整個團隊在戈壁上創下了最長的駐扎紀錄。

為了護航衛星創新院的主星安全進場，衛星總師張曉峰帶領17名隊員從上海乘坐大巴趕來，在歷時74小時、跨越3000公里后抵達酒泉衛星發射中心。

一切就緒后，力學所與中心試驗技術部、發射測試站、衛星創新院、上海航天空間技術有限公司共同組建成立了臨時聯合黨委。在黨旗下，他們為了圓滿完成發射任務而莊嚴宣誓。

張曉峰不止一次護航衛星進入發射基地，但此次“力箭一號”任務與以往不同，無論運載試驗隊、衛星試驗隊還是載荷試驗隊，所有隊員都穿著印有中國科學院標識的服裝，服從統一指揮、統一調度。在這里，他們有一個共同的名字——中國科學院“力箭一號”試驗隊。

端午節前夕，劉桂菊帶隊前往發射中心。整個測試房內，一切都在有條不紊地進行著。她再次叮囑隊伍把問題想在前面，不帶隱患上天，“用必勝的信念迎接試驗任務的圓滿成功”。

經過漫長的等待，時間終于來到發射前夜。

開完最后一次晚間總結會，楊毅強叮囑團隊成員10點前必須睡覺，但他自己卻輾轉反側，腦海中預演著一個個發射時刻。他甚至在腦海中預演了最壞的情況——如果發射失利，他們需要在最短時間內排查故障、判斷數據，并在12小時內查明原因。

2022年7月27日6時許，出征時刻。楊毅強一如往常晨起沖涼，穿上試驗隊服。出門前，他鄭重地戴好黨徽和臂章，又來了張自拍。

11時許，楊毅強最后一次擁抱即將遠行的“孩子”，在開啟這趟“一去不返”的旅程前，他不舍卻堅定。

回到指揮室，那短短10秒倒計時，卻讓身經百戰的總師、副總師們感到時間仿佛靜止了一般。

84秒，一、二級分離！

180秒，二、三級分離！

225秒，三級發動機點火！

605秒，四級發動機點火！

……

發射成功！隨著指揮大廳傳來火箭發射成功的廣播，現場歡呼聲、掌聲雷動。而楊毅強站在原地，激動得說不出話來。

他們成功創造了歷史。“力箭一號”遙一運載火箭，這枚起飛重量135噸、起飛推力200噸、總長30米、芯級直徑2.65米、500公里太陽同步軌道運載能力1500公斤的火箭，是當時我國最大的固體運載火箭。它的成功發射，讓我國在運載能力、入軌精度、設計可靠性、性價比等方面均邁入世界固體運載火箭領域先進行列。

1303天，151項、761次地面試驗，27.73萬行代碼，646張圖紙，850余份項目文件……回憶“孩子”的成長歷程，楊毅強坦言，這是試驗隊200余位航天人勠力同心、三年磨一“箭”取得的共同成果。

發射次日，一切歸零。楊毅強像往常一樣召集團隊成員開會，對此次發射過程進行復盤，舉一反三。

“失敗是差一點點成功，成功是差一點點失敗”，這是懸掛在酒泉衛星發射中心主禮堂前的大幅標語，也是深深刻在“力箭一號”團隊每一個航天人心中的警語。

歸零，對楊毅強來說，意味著下一個更大的挑戰的到來。

4聚“星”成鏈，逐夢空天

浩渺寰宇中的科學衛星，正源源不斷向地面科研人員傳送科學數據。

2023年7月27日，“力箭一號”發射的衛星在軌運行一周年之際，“‘創新X’首發星在軌試驗總結會”在上海舉行。

首飛發射任務搭載的衛星，分別是衛星創新院抓總研制的空間新技術試驗衛星、軌道大氣密度探測試驗衛星、低軌道量子密鑰分發試驗衛星、電磁組裝試驗雙星，以及上海航天空間技術有限公司研制的南粵科學星。

在這一年間，這些科學衛星在驗證新型探測技術的同時，還獲得了令人振奮的科學成果。“創新X”首發試驗星搭載了20余項新載荷與新技術產品，在軌完成了44項空間新技術驗證，部分技術產品已實現推廣應用。

由中國科學院國家天文臺（以下簡稱國家天文臺）研制的EP-WXT探路者“龍蝦眼天文成像儀”萊婭（LEIA）已完成第一輪軟X射線全天天圖繪制，為后續發射的愛因斯坦探針衛星（EP）積累了寶貴數據和經驗。

由中國科學院高能物理研究所研制的高能爆發探索者（HEBS），初步形成了我國首個高能爆發天體監測網。2022年10月，HEBS載荷發現了當時最亮的伽馬暴。

由國家天文臺研制的46.5納米極紫外太陽成像儀SUTRI，可以對50萬攝氏度左右的太陽過渡區開展全日面動態成像觀測，這是人類近半個世紀以來首次在46.5納米波段拍攝太陽的完整圖像，也是我國首次開展太陽過渡區探測……

與此同時，“力箭一號”運載火箭團隊正書寫著更廣闊的未來。

2023年6月7日12時10分，“力箭一號”遙二運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射升空，采取“一箭26星”方式，將搭載的衛星順利送入預定軌道，刷新了當時我國一箭多星的最高紀錄。這批衛星主要用于技術驗證試驗和商業遙感信息服務。

2024年1月23日12時03分，“力箭一號”遙三運載火箭在酒泉衛星發射中心發射升空，5顆用于科學研究、空間探測、環境普查等領域的衛星成功入軌。

3次發射，搭載運送37顆衛星成功入軌，發射成功率100%，“力箭一號”已經成為我國商業航天主力火箭之一，其技術狀態成熟度和可靠性不斷提升，將加快我國商業運載火箭航班化發射的步伐。

楊毅強知道，這只是一個開始。未來，“眾籌式”“航班化”理念將為更多科研實驗提供“上天”的機會。

2024年2月，一則“班車征集令”在力學所科研人員的朋友圈廣泛傳播：兩趟“力箭一號”固體火箭班車將于2024年7月至9月發車，“箭穩價優，預訂從速”。

未來已來，但楊毅強從未忘記初心。

“力箭一號”遙一運載火箭發射前夕，楊毅強特意回到力學所，在錢學森的雕像前鞠上一躬，這也是他每次執行火箭發射任務前最重要的儀式。

接過航天先驅的接力棒，一代代航天才俊勇攀科技高峰，共鑄大國重器，為一顆顆熠熠生輝的科學衛星搭建堅實的“天梯”，照亮科技強國的新征程。

力學所供圖 郭剛制版

《中國科學報》(2024-07-26第4版專題)