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苏联N-1F火箭历史事件的背后……

2017-08-10 雨菲 卫星与网络
简单回顾一下苏联登月工程的历史。


苏联N-1F火箭历史事件的背后……


作者 | 雨菲(航天加工程技术研究院常务副院长)


航天从来不是轻松的事情。从明朝的万户飞天开始,几乎每一种火箭和卫星、飞船都遭遇过大大小小的故障和事故。航天技术就是这样跌跌撞撞地前进。跌倒了爬起来,也许还有下一次跌倒,然而,如果在哪里跌倒就在哪里躺倒,此前的努力与付出就成了一场空。苏联的登月工程就是个例子。


N-1F火箭的失利与苏联登月计划的泡汤


苏联登月工程的历史很多人可能还记忆犹新。为了和美国竞争登月计划,苏联在60年代开始研制N-1巨型火箭,这种火箭采用30台发动机作为第一级,比土星五号的推力还大。但在1969年的两次发射和1971、1972年的各一次发射都以失败告终,损失惨重。我们目前还没有得到充分的档案披露,来解释苏联领导层经过了怎样的决策过程,才在1976年正式放弃了登月计划。但苏联航天设计师并没有打算放弃N-1,推出了改进型的N-1F火箭。可是由于失去了高层的支持,两枚已经完工的N-1F从来没有得到发射机会。


N-1火箭第一级的底部密密麻麻的布置了大量火箭发动机喷口


第三次发射失败后,N-1火箭被进行了大规模的修改。主要集中在控制系统上。火箭的底部可以看到工作人员的身影,从此图中可以看出,N-1火箭是多么硕大无朋。


人们一直叹息,也许只要再多坚持一下,再努力一下,N-1F火箭就能成功,进而让苏联的登月计划复活。


这并不完全是我们的脑洞。在被打入冷宫20多年后,N-1F所使用的NK-33和NK-43型发动机(后者是前者的真空推进优化版,用于火箭第二级)重见天日。美国人发现,这种优秀的型号几乎达到了液氧/煤油发动机的理论极限,自己甚至都很难设计出来!于是,NK-33被美国阿罗杰特公司改造后,以AJ-26的名字卖给轨道科学公司,成为“心大星”火箭的第一级。这种火箭先后执行了4次成功的任务。


美国“心大星”火箭发射


2014年10月,“心大星”火箭在执行CRS Orb-3空间站补给任务时发生事故,船箭俱毁,迫使轨道科学公司放弃了这种发动机。听起来,NK-33型发动机似乎还是有问题的,但必须考虑到,它们是在存放了20多年之后重新启用的,而且设计师尼古拉·迪米特里耶维奇·库兹涅佐夫早已在1995年离世,没能够对它进行更多的改进和完善。因此可以说,NK-33在“心大星”上的表现算很不错了。


失败的案例让人伤感,同时,也让我们感叹:放弃这样的重大决策,不知道是在怎样的心情下做出的?而如果不放弃,又需要怎样的勇气和担当去坚持?如果预先想到会留下这样的遗憾,也许,很多人和我们今天一样,会期待当年的决策者怎么做?或者,我们大家会做出什么行动?要知道,如果当年设计师们能够再多得到一点支持,把型号完善下去,如果苏联因此而实现了登月......那么,我们今天所生活的世界,将会有怎样的不同?


今天的每一份成绩,都是决策者的耐心和坚守。在中国发生过一个成功的案例,今天的我们正在享受着成功的果实:这就是东方红四号卫星平台系列。


东方红四号的出台及涉及其中的那些坚持者


在上世纪90年代中期,国内的通信卫星市场面临着非常严峻的局面。一方面,已经研制成功的东方红二号甲性能早已落后,在研的东方红三号性能指标也远远不及国外同期型号。这导致国内用户单位纷纷向欧美先进企业采购卫星,包括美国休斯公司、劳拉公司、洛马公司和欧洲的阿尔卡特公司等等。一时间,中国航天面临着国际市场未能打开、国内市场几乎丧失的状况。


在这样严峻的局面下,中国航天人表现出了极大的勇气和坚韧。在国防科工委、中国航天工业总公司支持下,1998年,中国空间技术研究院启动了东方红四号平台的研制。这种平台瞄准了当时的国际先进水平,打算研制一种5-6吨级发射重量的大型、先进通信卫星平台。


中国空间技术研究院展示的东方红四号卫星模型


大型卫星平台的研制从来都不是容易的事情。即使在欧美航天强国,新一代卫星平台也是在政府和骨干企业共同努力下才能研制出来的。为此,中国航天界的领导和专家们倾注了大量的心血,对东四平台的研制给予坚定的支持。从2000年开始,国家先后向东方红四号平台的研制投入了大量资金,为型号的研制起到了主要的支撑作用。


在东方红四号研制期间,也遇到了严重的技术挫折。由于大型卫星平台是一个全新的领域,许多问题超过了技术团队当时的认知。首发星鑫诺二号发生了太阳帆板无法打开的故障;第一颗尼日利亚通信卫星在运行一年后也在轨失效。团队在各级领导和院士们的支持下,耐心查找问题、寻求方案。特别是戚发轫、范本尧及叶培健等院士在分析问题时指出,一定要把成功的、有效的方法坚持下来,不要轻言放弃。经过努力,东方红四号平台走向了成熟。至今,东方红四号各型已经发射了20多颗,尼日利亚通信卫星1R、巴基斯坦通信卫星、玻利维亚通信卫星、白俄罗斯通信卫星等出口卫星正常在轨运行,成为中国航天的拳头产品之一。


东方红四号的整星成功,也积累了很多分系统方面的技术成果。中国航天科技集团公司第五研究院(中国空间技术研究院)的通信卫星团队决定,用这些成果来改造东方红三号平台,形成一种介于东方红三号和四号之间的新型中型通信卫星平台,也就是东方红三号B。这个想法得到了国防科工局的支持,并向东三B平台投入数亿元研制经费。东三B不但采用了东方红四号的很多技术,还尝试了电推进等新一代卫星技术,取得了良好的效果。在东方红五号平台研制中,移植了东三B上的很多成果。目前,东方红五号的研制正在不断推进,它完全成熟之后,中国将拥有一种达到国际最先进水平的、发射重量8吨以上的重型通信卫星平台,使国内卫星通信产业的技术水平和整星出口竞争力的再上一个台阶。


东三B平台首发星“老挝一号”发射时的电视报道


从这个案例,我们可以发现,围绕东方红四号的跨越式发展和循序渐进相结合,使东方红三号、四号、五号卫星平台联动,建立了良性循环的发展模式。其中的核心工作,就是在东四平台上的坚守与持续推进。


东方红五号卫星


容易实现的,不叫事业;历经磨难的,最终会挑起大梁!风险面前,更需要责任两字,对事业的激情,要在日常工作中转换为责任。这个是事业成功的基础。阿波罗计划在取得成功之前,也经历过相当多的挫折,包括有两名宇航员在火灾中遇难这样的惨重事故,但美国人挺过来了。


能不能再多坚持一下,很大程度上取决于有没有具备国际视野的、能够忘我投入、扛大事的人,取决于决策者和执行者能不能排除干扰、顶住种种压力,坚定目标,坚决而持续地投入资源,直至型号和技术彻底成熟。


伊隆·马斯克不会用没有一技之长的无名小卒


决策者的坚守在一般人听来,似乎不是件难事。但其实不然。我们不说国家重大任务,我们就说说身边的企业,或每个人自己的家庭,不同平台都有不同的“重大决策”,试想想,有哪个“重大决策”是一拍脑门就确定的?如果不是,期间会经历哪些?


换位思考,我们也许会稍微体谅到决策者面临的压力和可能要经历的心理路程。而重大项目的完成,伟大事业的实现,决策层的坚守还只是一个方面,期间从业者的个人坚守同样有着必要性。回忆过往,无论多么伟大的成就,都是由无数个体的付出整合实现的。


我们在这里不得不指出,对真正有志于科学技术的青年来说,体制内航天单位对个人研发能力的重视大大超过对人脉的重视。其中的原因很简单,这是一个强烈技术驱动型的行业,对人才的评价主要取决于能不能解决技术问题。或许在入职之初,青年人还没有建立起自己的学术地位和影响力,会遇到一些让人不快的事情、听到一些伤人自尊的话语,但是与航天所能提供的机会相比,这都是必要的磨难。三藏法师尚要经历九九八十一难,更何况我们凡人?


回望航天的历史,今天成为两院院士的航天科学家,又有哪一位不曾经历过种种磨难甚至政治冲击?对航天的理想,对宇宙飞行的初心,让他们的内心始终坚定,甚至愈发强大。当功成名就之前,对这些院士来说,薪酬、住房、福利之类的待遇等,一直不是他们的初衷,而功成名就之后,这些仍然一直是非常次要的事项。可是,到了今天,这些他们缺乏吗?而他们所获得的荣誉与尊重,及充盈其中的充实与快乐,才是真正的财富。


有些年轻人抱怨日复一日的“干活,检查,开会”,但却没有正确解读这些事件所隐含的实质性意义。首先,剖析自己,职场新人各种经验不足,也肯定难以充分理解各种管理岗位的意义所在。某些看起来反复折腾人的管理岗位,实际上对企业运行有着关键性的作用。另外,既然搞技术的人不多,那么坚持下来成为技术骨干的人,不就有了不可替代的重要价值吗?何愁领导不重视、待遇不倾斜呢?在任何一个健康的组织里,啃硬骨头的人都是最有价值的,难道不是吗?如果你没有脱颖而出,一定是和自己有关,比如,我们认为自己已经做得很好了。


退一万步说,哪怕一位年轻人真的打算闯荡江湖,也要先把功夫练好练扎实了才行。伊隆·马斯克也不会重用一个没有一技之长的无名小卒。


不忘初心,方得航天梦圆


世上没有一蹴而就的成功,马云从投身互联网到阿里巴巴在纽约证交所上市,不算前面好几年的探索与折腾,也经过了超过15年的探索历程。由于型号任务的压力和体制改革的临近,为数不少的年轻航天人在朋友圈里发出了抱怨,槽点无非是基层压力大、工资不够花、琐碎事务多……甚至真的有人离开航天,去寻找更轻松的生活方式。


真有轻松又富足的生活方式吗?今天看起来风光的企业家朋友,有多少人能够看到他们曾经走过的路?他们投资了多少年?期间他们都经历了些什么?问问自己,换作是你,这些问题能够面对多少,能够扛住多少年?资金、人才、业务……竞争对手的恶性挤压、核心业务人员的跳槽或自立门户……不被理解的孤独……无时无刻不在的发展压力……而努力多年无果的创业者和企业家又是什么样的一个基数?他们又因什么原因而退出了舞台?


当我们决定泼冷水,站在一边发表评论时,我们往往还忽略了一个问题,那就是航天事业的可持续性。和任何一份伟大的事业一样,航天事业不仅仅关乎生存和发展,还有挑战。而挑战与创新,不可避免的会遇到各种难题并经历坎坷,而航天事业需要稳健发展与创新突破并举。一个重大事项的决策,面对挫折与失败,没有足够强大的心脏与意志,就有可能会因噎废食。这对创新、混改、航天技术和商业航天的发展,都是不利的。而影响决策的,是我们身在其中的每一个人,也包括受益的身外人。


航天技术促进国民经济发展,与我们的日常生活息息相关,更多高精尖的技术被广泛应用到各行各业,并越来越多影响和改变着高端制造业的业态。这样一份造福四方的事业,如果只能够谈成功,试问可能吗?如果可能,为了换取百分之百的成功(目前还没有过任何一个国家、一个朝代、一个新事物是百分之百成功的),去牺牲本来就压力重重的创新,合理吗?大家都谈互联网+,而互联网及其各个行业都主张企业要试错、容错,主张企业的现有业务与战略布局必须并举。但,如果在高风险、探索性的航天技术上,舆论反而更加苛刻,这是否有失公平?


航天是改变人类历史的革命性技术领域,是通向未来多星球文明的大门。没有持续、坚决、高强度的投入,没有足够多的航天人用整个职业生涯奋勇攀登,一个民族就不可能翻越门槛,进入大航天时代。发生在苏联的N-1F火箭的历史教训,已经很沉重。


加点料:

 东方红四号及其取得的

各种骄人成绩单回顾


这个时期,中国航天的视野已经从传统的国家任务扩展到了商业市场、国际市场。东方红四号的研制模式也发生了很大的改变,从完全的国家拨款演变成为国家拨款+商业投资相结合。东方红四号平台研制团队(以下简称“东四团队”)积极开展商务洽谈工作,积极联系鑫诺卫星公司、亚太卫星公司等运营商,最终拿到了鑫诺卫星公司的首颗卫星订单。


中国空间技术研究院是国内唯一的高轨通信卫星制造商,多少有些垄断优势。那么,到国际上去和那些曾经仰望的高手们过招,行不行呢?那是一群何其强大的对手啊:波音、洛马、劳拉、阿斯特里姆、泰雷斯-阿莱尼亚……长期以来作为跟随者的中国空间技术研究院,能从他们的虎口里抢到一些蛋糕吗?


2003年,澳大利亚运营商奥普图斯公司开始为奥普图斯-D1卫星展开招标。东四团队通过研究,发现东四相当符合招标要求,于是东四团队打算做一个大胆的跃进:去争一下这份合同!当时,北京城正遭受着前所未有的灾害,非典型肺炎正在肆虐。时任院长的袁家军把整个团队集中起来,在北京郊区的一个宾馆封闭工作,用一个月的时间完成了中英文标书和相关文件。一个月后,作为团队负责人的周志成总师飞往澳大利亚,展示了中国航天人的技术和信心。这是中国航天第一次竞标整星商务出口活动,虽然没有中标,但是在所有竞争者中拿到了第二名的成绩,是一个很好的开始。


这次竞标中取得的经验与学到的技巧,为尼日利亚通信卫星的竞标起到了铺垫的作用。尼日利亚没有采购和运营通信卫星的经验,因此和多数非洲国家面临复杂工程时一样,他们请来了西方公司作为监理方。尼日利亚航天局选择的是世界第四大卫星运营商、世界上第一个用卫星服务于国内通信需求的企业——加拿大的电信卫星公司。


尼日利亚1R卫星


电信卫星公司经验丰富,拥有从世界各大制造商采购卫星并加以发射、运营的经验。东四团队这下领教到了国际一流运营商的高标准、严要求。不但有文化、习惯上的碰撞,也有深刻的学习与适应。团队先后准备了100多份英文版的文件,经过严格审查后,最终拿到了合同。但这仅仅是开始,建造期间,电信卫星公司的监造工程师长期驻扎在中国空间技术研究院,严格监督计划、进度和措施。特别是鑫诺二号在轨失效后,电信卫星公司更加严格地监督各种技术改进措施,双方反复交流、反复协调,最终顺利完成了卫星建造和发射。这个案例,也使东四团队成为国内航天领域最具有国际视野和国际合作经验的团队之一。


在这之后,东四真正打开了国际市场,拿下了委内瑞拉通信卫星、玻利维亚通信卫星、巴基斯坦通信卫星、白俄罗斯通信卫星等型号。其中委内瑞拉通信卫星是第一颗完全成功的东四星,至今已经在轨运行将近10年;巴基斯坦通信卫星是第一颗出口到亚洲国家的整星;玻利维亚通信卫星是第一次拿下包括卫星在内的单个国家通信基础设施总体合同的案例;白俄罗斯通信卫星是第一次向欧洲出口整星。


目前,东四团队每年都可以从国际上拿回一颗以上的通信卫星合同,这对于每年只有10多颗订货量、欧美国内采购受到严厉贸易保护的国际市场来说,是非常了不起的成绩。


作者介绍

刘雨菲

航天加工程技术研究院常务副院长

《卫星与网络》杂志总编



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