與航天結緣
中國航天事業的起步是艱難的。在那個特殊的年代,范士合在祖國的召喚下,與航天結緣,航天事業成了他一生的追求。范士合是吉林省吉林市人,父親是一名普通鐵路職工,家裡兄弟五人,還有一個妹妹。范士合很小的時候就顯示出與其他孩子的不同,他喜歡讀書,而且喜歡創新,性格又比其他孩子溫和。雖然家裡條件比較困難,有時吃飯都成問題,可倔強的他為了讀書,向別人借錢到早市去買來菸捲和菸絲,等放學後就端著木製的盤子到街上賣煙,掙自己的學費。說起往事,他說:“還記得在解放戰爭進行到最關鍵、最艱苦的時期,我們根本沒飯吃,後來就把父親的幾件衣服賣了,弄了一些錢,但有了錢也買不著糧食。那是個大冬天,在家中排行老二的我,因為大哥的身體不好,只能由我拖著一個小爬犁到農村去買糧。可轉了一圈也沒買到,後來回到家,我凍得直哭。”但即使再難、再苦,范士合都沒有放棄求學,正因如此,在以後從事航天事業的道路上,困難和失敗都沒能嚇倒他。
范士合曾就讀于吉林高中,抗美援朝時期,由於國家需要搞武器的設計人才,他在1950年參乾到東北兵專學院學習武器專業。1951年,中央決定將東北兵專學院和北京工業學院(現北京理工大學)合併,就這樣,在大學一年級的時候,他離開了家鄉吉林,來到了北京這座陌生的城市。
范士合在北京工業學院就讀於火炮專業,一學就是5年。當時的中國沒有火箭,火炮與火箭原理相似的地方就是都要搞彈道設計,但很大的不同就是作為火炮的學生沒有學過“薄壁技術”,所以對火箭的認識仍是很膚淺的。
說起與航天結緣,他說:“1956年大學畢業後,我就到國防部五院工作,那時五院才剛剛成立不久,錢學森是院長。為了學習飛彈的有關知識,成立了一個學習班,把全院有關專業的人員召集一起學習。由錢學森講課,學飛彈概論。一段時間後,為了迎接蘇聯在技術方面的援助,發展我國的航天事業,國防部五院決定在原有10個研究室的基礎上,組建兩個分院。那時候,我們主要是把飛彈的零件拆下後自己畫圖。”過了不久,蘇聯的兩發P-2飛彈和一套地面設備同時抵達一分院駐地。當時還有一種謠傳,說運來了一條“大白蛇”,當時的報紙上還刊登了這件事,其實是蘇聯P-2飛彈運來了。12月,國防部五院和中國人民解放軍炮兵司令部為培養一支型號研製的骨幹隊伍和訓練戰鬥使用、維護、操作人員,在一分院駐地聯合組建了炮兵教導大隊,這個教導大隊下設指揮、技術、發射、運輸4個連。當時范士合他們穿的都是學員軍裝,所有人員都是操作手。從那時起他才對飛彈有了感性認識,真正了解了其結構、原理及使用。在教導大隊學完後,一批學員留下繼續做教員,教一批炮兵學員,這些學員後來大都成為試驗發射基地或二炮的領導幹部。教完這批學員後,范士合才回到一分院一部參加“1059”飛彈的仿製工作,並擔任地面設備使用組組長,負責地面設備設計、發射場的總體試驗安排和火箭測試。
仿製“1059”的片段回憶
“從仿製入手,帶動基地建設,加速人才培養,儘快實現自行設計”,這是中央為縮短中國航天起步階段的一項重大決策。聶榮臻元帥曾告誡所有參加仿製的人員,要先學會走路,然後再學跑步。像爬樓梯一樣,爬完了第一層,再爬第二層。仿製的目的是為了獨創,但必須在仿製中把技術吃透,才能夠獨創。他說:“蘇聯給的東西雖然不是先進的,但卻是我們所沒有的,應當好好學習。學習的目的,是為了研製出自己的東西來,而要研製出自己的東西,關鍵在於學好學透。”實踐證明,我國的航天事業正是從仿製“1059”入手才學會了設計,讓中國的設計人員了解了飛彈的結構、性能和使用。“當時我們主要編制飛彈出場測試時的測試檔案、測試細則、發射場發射的發射細則。在這個室,要對全箭和地面設備都得了解,而且每個設計人員都要會操作。在工廠測試出了問題,我們就要去處理故障;到發射場,我們作為設計代表,要幫助指導進行工作。”
對於那段難忘的歷程,范士合記憶猶新:“印象最深的是解決生產當中和發射當中出現的一些問題,比如氣密性。漏氣量在工廠是有標準的,絕對不漏氣是不可能的,但我們生產的型號要求氣密性是絕對的。當時研製的時候,所有材料都提倡立足國內,鋁合金、電子元器件都是自己研製的,為了成功,技術人員不斷反覆試驗。到了發射場,生活條件很差,但大家沒有任何怨言。”
1960年11月,我國仿製的“1059”首發發射試驗成功。在研製過程中最難忘的就是研製人員不怕苦的精神,還有就是我國的成功是在蘇聯撤走專家的情況下取得的。范士合和所有參加仿製的人員只有一個想法,就是早日擁有中國自己的飛彈,為了這個目標一心一意地工作。
中國的設計人員在仿製“1059”中學會了飛彈設計,把理論套用到實踐是在下一個型號上。這兩個型號為中國航天事業奠定了基礎。
我國自行設計的第一枚飛彈與“1059”差不多,但是有些改進。進行改進後,第一發試驗失敗了,後來總結經驗,發現研製隊伍對飛彈的彈性理論還沒真正弄清楚,還有就是應該做的大型地面試驗沒有做,通過自行設計總結了10多項經驗。後來就把儀器艙改到中間,增加了彈性振動試驗,在試車台進行熱試車、冷試車,靜力試驗、地面發射試驗等,這樣才把完整的設計搞出來。這是我國的設計人員初次認識到在飛行之前要進行地面試驗,為今後的型號設計打下了理論基礎。
情系長征三號火箭
20世紀六七十年代,是世界高科技迅猛發展的年代。到了80年代,世界高新技術一浪接一浪,中國怎樣對待這次高新技術革命?80年代中期,世界航天史上出現了一系列災難性的事故。僅1986年上半年,挑戰者號太空梭凌空爆炸,機毀人亡;接著大力神3D火箭、德爾它火箭以及歐空局阿里安—Ⅱ火箭相繼發射也出現一系列失敗。由此,出現了用戶急於尋找運載火箭的情形,這無疑是中國運載火箭進入國際市場的最好契機。但是,如何進入國際發射服務市場? 既需要機遇,更需要實力。中國航天人進軍國際市場的歷程,是一部以自力更生為主線,從零開始的艱難創業史。
范士合認為,長征三號運載火箭是他一生做得最完整、最系統的型號。從火箭設計到地面設備的配套,直到地面試驗,他都是全過程參加。
長征三號火箭的探索是從1970年開始的,1974年正式進行液氫低溫試驗,到了1977年開始進行全面的設計和生產,1984年第一發試驗。有人說,從開始設計到試驗,經歷了近8年,可以說是“八年抗戰”。
長征三號火箭從1984年到2000年共發射13次,到目前為止它的技術已趨於成熟。可是1996年發射中星7號通信衛星的失敗卻成為范士合永遠的一個“傷疤”。每次反思時,范士合的心情都很沉重,飯也吃不下,覺也睡不著。失敗的剎那間,他的心都快蹦出來,他真不敢相信就這樣失敗了。他的腦子好像和沒有進入預定軌道懸在空中的火箭一樣,思想在那一刻凝固。范士合說:“當時真的很自責!”在科學的道路上誰都不可能說是絕對成功的,但這一次的失敗讓他刻骨銘心。
長征三號運載火箭在經歷了20多年的考驗後,不僅被國內認可,也得到世界航天界的認可。問起長征三號火箭的成功,范士合會說,成功是因為全體設計人員都有一顆熾熱的心,成功是因為全體參與人員共同的努力。要發射中國自己的通信衛星,所有火箭設計人員都很受鼓舞,這無論是在經濟上還是在國際影響上都是有重大意義的。但發射通信衛星是軌道發射中最困難的,因為發射的距離比較遠,一直要到赤道上空。發射其他衛星10來分鐘就結束了,通信衛星要一直飛到赤道,一共要飛20多分鐘,發射的軌道複雜,控制比較困難,而且要用三級火箭。對於設計人員來說最困難的就是低溫系統,發動機、三級氫氧箱和增壓系統,另外就是整流罩,這是研製長征三號火箭要思考的重點問題。
回憶那段歷史,范士合說,長征三號火箭的設計人員在解決問題中不斷進步,在解決問題中不斷成長。其中比較困難的是低溫技術。搞液氫系統必須要有絕熱,讓外面的熱氣傳不進來,必須要找到絕熱的氫箱和氧箱,還要有絕熱的加注液氫、液氧的管路,這都是比較困難的。液氧在仿製中曾經做過,但液氫卻沒有搞過,溫度變化會帶來很多問題。完全靠液氧不行,所以就要按液氫的特性來做。而液氫本身分子小,容易泄露,如果旁邊有火花或靜電就容易爆炸,它的特性就是易漏、易爆、易燃,因為它的這些特點,所以使用起來比較困難。這些問題的解決都是在試驗中一點一點摸索出來的,當時液氫下的鋁合金性能研究在我國還是空白,所以給設計帶來了更多的困難。既要考慮溫度情況下的強度變化,還要考慮結構的外形變化,因此就找有關單位做鋁合金、不鏽鋼等各種金屬在液氫情況下的物理性能試驗。然而這個試驗困難比較大,因為液氫揮發快,不好保存,而且一旦控制不好就容易爆炸,危險大。要使它不爆炸,還要把溫度控制在液氫溫度上,對材料進行強度拉伸試驗。後來想了個辦法就是將液氦提升到液氫溫度,因為氦氣穩定,不怕爆炸,這樣做既安全又可靠。隨著這一問題的解決,結構設計才有了實驗依據。
液氫箱本身的耐壓強度設計出來不見得就實際可行,還要做低溫試驗。液氫箱加上液氧箱一共有9噸左右,如果一爆炸相當於5噸TNT炸藥的威力。這就意味著如果試車台發生爆炸,能波及幾千米以內的建築。為了避免事故的發生,就先用10:1的小型箱體,用遠距離遙控進行爆炸,然後再進行反驗證。用1:1箱進行試驗時就要用液氮代替液氫,在試驗站做液氮的爆破試驗,驗證箱體的耐壓強度,也驗證本身的增壓系統。這也是個新課題。液氫箱用什麼增壓,如果用一般的氣體肯定不行,所以就用氦氣,因為氦氣的溫度比氫低,但是怎么增壓,又是個問題。這就對增壓系統的噴頭設計要求很高,必須要緩慢、平均地增壓,這也要進行1:1箱體的試驗。
長征三號運載火箭從1984年1月29日到2000年6月25日的共13次發射中,失敗3次。每次失敗都帶來新的課題,每次攻克技術難關就前進一步。
回首航天路
范士合是中國第一批火箭專家之一,在中國航天事業發展的50年裡,他始終用自己熾熱的心為中國航天事業工作著。回首50年的航天路,作為一名總設計師,范士合最大的收穫就是能夠帶領大家一起在設計火箭的道路上共同拼搏,能夠在整個型號研製過程中始終和大家融合在一起。正因如此,范士合在擔任總設計師時發揮了廣大設計員的作用,充分調動了大家的積極性,誠心誠意地依靠他們,團吉他們。談起2003年,中國的神舟五號飛船第一次載人飛行獲得成功時,范士合說:“那時候覺得中國真的強大了,中國的航天人真是了不起,中國也能夠載人上天。”他說,還在搞長征三號火箭的時候,在加拿大有位華人曾和他說,中國能夠發射通信衛星,世界各國的華人都感到特別自豪。范士合說,當年選擇航天雖然是服從分配,但從事航天卻讓他受益終生,他與中國航天事業共同成長。
從事航天研製工作50年來,范士合有三點感受最為深刻。一是一定要有紮實的科學技術基礎,這是航天人必備的素質。還要刻苦鑽研,因為航天型號所涉及的知識面很廣,一發火箭能涉及幾十項甚至上百項專業,作為火箭總體設計人員,只有懂得很多專業知識才能把工作做好。
二是要有頑強的意志,要有奮不顧身的精神。在第一次長征三號火箭試車的時候,發動機排氣管爆燃,下面就是液氫箱和液氧箱,如果發生爆炸,就相當於數噸炸藥爆炸引發的危害,就在排氣管著火的一剎那,根本沒有考慮的時間,范士合和另一位同志二話沒說就帶頭沖了上去。因為搶救及時,雖然儀器艙的整個儀器燒壞了,但因為液氫箱的頂部和箱體都有絕熱層,所以液氫箱沒有受到影響。可是絕熱層是不耐燃的,燃燒時間過長肯定發生事故。范士合說:“當時有的人真的不敢上,如果上去後發生爆炸,那人肯定就完了。”回憶起這件事,他說後來都會覺得有些後怕。當時的情況,如果不滅火,那爆炸就是肯定的,後果是不可想像的。但在那一刻,航天人的本能告訴他不論怎樣也要先滅火,因為那一刻,火箭的分量在他心中實在太重了。
三是航天人一定要艱苦奮鬥。航天事業開始的時候,不論是研製條件還是生活條件都是很艱苦的。吃苦大家都不怕,有時候,一乾就是連續兩三天,這種艱苦奮鬥的精神不論在什麼時候都不能丟。
范士合說,航天人要經得起失敗,但是航天事業經不起失敗。航天人經得起失敗,是因為航天人有頑強拼搏的精神。失敗了不可怕,我們還可以再來。因為科學試驗是沒有百分之百成功的,總會有失敗的時候。但是航天人一定要正確對待失敗,在失敗中總結經驗教訓,不斷解決問題,不斷克服困難。任何人在失敗的時候心情都會沉重,但航天人在失敗的時候不能一蹶不振,一定要奮起。航天事業經不起失敗,失敗不起。質量是政治,質量是生命,質量是效益,做到把質量放在首位,才能永保成功。
他就是這樣,為每發火箭的成功一生奮鬥。
他也就是這樣,為祖國的航天事業奉獻出了無怨無悔的一生……