航空航天

勇当中国商业航天的探路者

大家好!长期以来,说到航天事业,大家首先想到的都是“国之重器”,似乎是专属于“国家队”的舞台。

我想先问大家一些问题——

如果航天只是国家队的战场,为什么需要你我?最近几年,美国的商业航天发展迅猛,通过可重复使用火箭的创新突破改写了航天业的经济账本,而全球航天业正逐步把目光聚焦于具备低成本可重复使用特性的下一代液氧甲烷火箭,美国的航天公司SpaceX、相对论、ULA、蓝色起源、火箭实验室都在争相研发液氧甲烷火箭。

面对这些行业变化,我们又能做什么?我们是否也能“干”出属于自己的东西,推动行业的变革和发展。这几个问题,我用了很多年时间去寻找答案。

一、初心如炬:从航模少年到航天梦想

兴趣是支撑一个人前行的最大动力,我第一次和火箭结缘是在小学四年级暑假参加少年宫的航模班。老师让我们用硬纸壳组装火箭模型,搭配微型固体燃料发动机,火箭能飞到70-80米高,顶端弹射出塑料降落伞缓缓回落,那次经历让我对火箭产生了浓厚兴趣。2003年高考前几个月,我偶然在学校聆听了清华大学工程力学教授的公开课,课上教授提到,祖国面临的国际形势需要年轻人为中华民族伟大复兴奋斗,投身国防军工行业,唯有国防军工持续发展,国家才能维护持久和平。那一刻,我被深深打动。高考后,2003年9月我顺利被清华大学工程力学系录取。

入学一个多月,国庆假期结束后的微积分大课课间,前排同学翻开报纸,整版报道我国首个航天员杨利伟飞天成功的消息,报纸上印满航天员照片。清晨的阳光斜洒在报纸上,上面的五星红旗格外耀眼。这个消息震撼人心,也让我开始认真关注国家航天事业进展。幸运的是,2004年学校以工程力学系为主体组建航天航空学院,入学一年后的我成为航院学生,从此与航天结下不解之缘。

在清华大学本科和硕士的学习期间,老师们的严谨作风为我树立了好榜样。我特别感谢学校的培养,不仅是扎实的理论知识打下基础,更重要的是思想上的引导与教育。清华大学重视党团教育和学生思想引导,形成了为国家民族贡献力量的家国情怀,后来我发现,这也是军工行业所有军工人的共同特点,大家心中都有一个大国梦。我印象深刻的是,航院老师曾组织我们观看BBC纪录片《SpaceRace》,讲述上世纪50-70年代美苏太空竞赛。这部纪录片深深感染了我,我想在座的同学也应该大部分都看过。硕士期间,它让我坚定了毕业后从事航天事业的决心,也推荐感兴趣的大家观看。

二、笃行实干:从国家使命到商业开拓

毕业后,我进入中国运载火箭技术研究院工作,后来主要负责长征五号箭体结构系统设计,在新建的海南文昌发射场,见证了我国最大规模的300多立方液氢加注。发射工位距海岸线仅几百米,海天一线间,火箭升空的身影格外醒目,宛如从地球升起。

这段工作经历中,我想分享一个小故事:入职半年后,我负责当时我国直径最大的整流罩设计研制。这是我毕业后首次作为设计者完整参与,从方案论证、设计出图到产品生产,再到处理生产问题,看着产品从图纸变为现实,最终装配成完整整流罩。我站在整流罩内,其空间如小房子般,心中满是震撼与感慨。之后,整流罩经历了各种工况的静力试验与分离试验,我跟着型号队伍送它去发射场首飞。发射前倒计时,我手心直冒汗——此前看航天发射是“看热闹”,唯有身处其中,才能体会这份压力与责任,尤其是面对自己设计的产品。最终飞行圆满,听到指挥员播报整流罩成功分离时,我才长舒一口气。

第一次看着自己设计的产品飞向蓝天,那种震撼与成就感终生难忘。这次发射是国家重要项目,也让我首次深切体会到主流大平台带来的荣誉感:你做的事已是行业顶尖任务,在某些领域站在了最顶端。正是这样的平台,让我毕业短短几年就能接触如此重要的任务,这就是平台的力量。

随着国内商业航天兴起,经过2016年春节的思想斗争,我离开工作多年的中国运载火箭技术研究院,加入蓝箭航天。当时我想:若我们这些有行业经验的研发人员不出来做商业航天,国内还有谁能做?中国发展商业航天,不能指望汽车或船舶行业的人,仍需行业内有经验者承担,我们本身就肩负着历史责任。航天难度大、风险高,但总要有人为中国商业航天发展贡献力量。

近年来,美、欧、俄都在争相研发液氧甲烷火箭——运载火箭从一次性使用走向可重复使用是行业趋势,而液氧甲烷在低成本和重复使用上优势明显:甲烷即液化天然气,价格低廉,且燃烧不易积碳,对发动机重复使用维护更友好。液氧甲烷发动机作为全新动力技术路线,突破离不开点火试车,蓝箭浙江湖州的发动机试车台,是我们自主建设的国内首个民营火箭发动机试车台。

这个试车台是从无到有的过程。2018年公司团建,我们穿过湖州美女山的竹林,只见几台挖掘机刚刨出坑,试车台建设负责人张昉站在挖掘机斗上,为大家慷慨朗诵诗歌。如今回想,当时场景虽“魔幻”——深山里一群人围着土坑,听人念诗后却坚信10个月后能实现国内首台大推力液氧甲烷发动机点火——但大家怀揣共同梦想:从这里起步,开创国内液氧甲烷火箭的未来。

液氧甲烷作为新型推进剂,应用在火箭上需攻关诸多无参照的关键技术。这里,我想和同学们分享另一个小故事:最初研制液氧甲烷发动机时,需清洗喷管冷却槽道,却始终无法洗净。一天,同事吃饭时偶然看到小龙虾店用超声波清洗机洗虾,一位同事灵光一现:这或许能清洗发动机喷管。他找到老板询问能否租借,老板起初拒绝:“这机器借你,我没法开店了”。同事解释:“我们在研制国内首台液氧甲烷发动机,正遇喷管清洗难题”。老板一听是搞航天,当即拍板:“没问题,不用付钱,拿走!就当我支持中国航天”。

借回机器一试,清洗效果极佳。这件小事给了我们极大鼓舞:作为大国,人民蕴藏着智慧和聪明,多向人民学习。

2019年10月26日,蓝箭在浙江湖州发动机试车台进行国内首台80吨大推力液氧甲烷发动机200秒长程试车点火试验,相关单位的主要领导都到场观看。试验成功后,领导们对民营航天研制的大推力液氧甲烷发动机给予充分肯定,鼓励蓝箭科研人员大胆创新,做中国航天力量的有益补充。

液氧甲烷是国际商业航天公认的最适合商用的低成本推进技术,蓝箭的80吨液氧甲烷发动机填补了国内相关领域空白。让我感动的是,民营企业的成果仍得到主管机关高度认可,这让我再次明白:社会对一个群体的评价,取决于其为国家、民族和社会做了什么。若能拓展国家进入太空的能力、降低入太空成本、拓宽太空活动范围,这正是国家希望看到的。也只有在主流中做正确的事,才能得到国家与社会认可。时至今日,我愈发理解学校“立大志、入主流”的深刻含义与背后的职业发展观。

三、干出突破:从挫折中走出的全球首飞

2022年12月14日,我们研制的朱雀二号遥一火箭,作为全球液氧甲烷火箭的首次入轨发射,备受关注。法国人的卫星拍到了我们在发射场进行火箭模拟演练的照片,法国的一些媒体还专门报道了朱雀二号的进展。朱雀二号将向“人类首次”发起冲击,如果成功意味着人类首次将“天然气火箭”送上太空。当时朱雀二号还肩负着多个“第一”,它是国内第一发完全使用双低温燃料的火箭,第一个在国内新建的液氧甲烷发射工位上起飞的火箭,第一发由民营企业自主研制的液体火箭,第一发以民营企业研制的发动机为动力的火箭……当时看着火箭点火起飞,飞行过程中一些关键动作都非常完美,一级程序转弯,一二级分离,整流罩分离,但最后看到火箭二级游机出现异常,火箭上的摄像头画面里蔚蓝色的地球在深邃的太空中开始旋转的时候,整个测控大厅大家都站了起来,没有人说话,非常安静。那是一种深深的无力感,从火箭起飞到最后入轨只有短短的十二分钟,这中间出现任何的问题,都会造成发射失败,航天就是这样,入轨不入轨只有0和1的区别,没有中间状态,还记得2018年朱雀一号固体火箭发射,距离入轨仅有一步之遥,当时我们在场的人都哭了……有时候我和团队常说,成熟的航天人应该笑看失败,但朱雀二号我们一步一步把它从面变为现实,就像我们的孩子一样,作为家长,那一刻还是很难超脱的……朱雀二号首飞失败后大家并没有难过太久,团队迅速投入到故障排查和归零工作中。航天有一句老话叫做归零使人成长,只有经历过失败的团队才真的能走向成熟,就像马斯克当年一样,液体火箭上他失败了三次,我们失败了一次,我们能不能第二次就把成功拿到手。我们选择做一件事情,从来不是因为他简单而去做,而是因为正确,我们才去做。特别是面对失败的时候,我们真的有理由开心一点,因为你离正确又迈进了一步!

2023年上半年,美国发射的两款液氧甲烷火箭均失败未入轨,创造“人类首次”的历史接力棒交到了我们中国人手中。2023年7月12日,朱雀二号遥二火箭伴着甲烷发动机晶莹的蓝色火焰与轰鸣,从茫茫戈壁升起直冲云霄,中国商业航天迎来历史性时刻。

朱雀二号遥二火箭成功入轨,被载入航天史册:这是全球首个成功入轨的液氧甲烷火箭,也是国内民商航天首款基于自研发动机实现成功入轨的运载火箭,填补了我国液氧甲烷火箭技术空白,意味着我国首款大推力液氧甲烷发动机通过飞行验证,标志着我国率先全面掌握液氧甲烷火箭关键技术。

说实话,这是我经历的所有发射任务中压力最大的一次,团队等待这一刻太久了。这份荣誉,属于全体中国航天人,属于每一个中国人。

四、薪火传递:下一个干出来的,也许就是你

商业航天不只为火箭工程师而设。它需要材料学、软件、结构设计领域的人才,也需要媒体、法律、市场、品牌、社会学领域的力量……

曾有一个大学生小团队,用开源工具设计出微小卫星载荷,被一家民营公司采纳并成功送入太空。

所以我想问大家:你愿不愿意成为那个“干起来”的人?不是“准备好才开始”,而是“开始才有准备”。

我始终记得,第一次看到自己的设计飞上天空时的悸动;也始终记得,失败后凌晨三点的会议室里,那一盏盏不灭的灯。每一克推力,都是实干的分量;每一秒窗口,都是奋斗的倒计时。我们的目标,不一定是星辰大海,但一定是——下一发成功!下一个干出来的,也许就是你!