科技日?qǐng)?bào)記者 付毅飛

9月5日，北京星河動(dòng)力航天科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“星河動(dòng)力”）成功實(shí)施谷神星一號(hào)（遙十五）運(yùn)載火箭發(fā)射任務(wù)，將開(kāi)運(yùn)一號(hào)、馭星三號(hào)08星、云遙一號(hào)27星共3顆衛(wèi)星，以及愛(ài)神星留軌試驗(yàn)平臺(tái)送入預(yù)定太陽(yáng)同步軌道。

截至目前，星河動(dòng)力研制的谷神星一號(hào)運(yùn)載火箭已實(shí)施21次發(fā)射。其中，今年3月17日和3月21日，該火箭在5天內(nèi)先后實(shí)施“一箭八星”和“一箭六星”任務(wù)，展示了其密集發(fā)射能力。

高密度發(fā)射之路是怎樣闖出來(lái)的？日前，谷神星一號(hào)、二號(hào)運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師張軍鋒接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪，講述高密度發(fā)射背后的創(chuàng)新與突破。

“航天工程里沒(méi)有小問(wèn)題”

記者：想讓谷神星一號(hào)運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)高密度發(fā)射，您和團(tuán)隊(duì)要面對(duì)哪些挑戰(zhàn)？

張軍鋒：挑戰(zhàn)主要來(lái)自以下三方面。一是產(chǎn)品可靠性。在設(shè)計(jì)階段，我們需通過(guò)多維度仿真模擬與極限工況測(cè)試，確保各分系統(tǒng)在復(fù)雜太空環(huán)境下的適配性。

二是生產(chǎn)管理和任務(wù)統(tǒng)籌。從一年執(zhí)行一次發(fā)射任務(wù)到如今高密度發(fā)射，生產(chǎn)管理與任務(wù)統(tǒng)籌方面的壓力倍增。這不僅是任務(wù)量的簡(jiǎn)單疊加，更涉及全鏈條的協(xié)同攻堅(jiān)。我們需建立穩(wěn)定且有彈性的配套體系，確保發(fā)動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)等核心部件的產(chǎn)能可以隨發(fā)射頻次同步提升。

三是發(fā)射流程優(yōu)化。我們從火箭進(jìn)場(chǎng)開(kāi)始拆解全流程節(jié)點(diǎn)，將傳統(tǒng)準(zhǔn)備工作拆解為上百個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化子步驟，通過(guò)數(shù)字化系統(tǒng)實(shí)時(shí)追蹤每個(gè)節(jié)點(diǎn)的完成狀態(tài)。比如，在箭體轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)，我們采用自動(dòng)化導(dǎo)航與定位技術(shù)，將對(duì)接誤差控制在厘米級(jí)，較傳統(tǒng)方式節(jié)省40%的時(shí)間。

記者：截至目前，谷神星一號(hào)已實(shí)施5次海上發(fā)射。研制這款海陸通用火箭有哪些難點(diǎn)？

張軍鋒：海陸通用火箭要同時(shí)適應(yīng)陸地與海上兩種截然不同的發(fā)射環(huán)境，最主要的是要適應(yīng)海上高溫、高濕、高鹽霧的“三高”環(huán)境并應(yīng)對(duì)高海況帶來(lái)的多重挑戰(zhàn)。海上惡劣環(huán)境極易侵蝕箭體結(jié)構(gòu)、影響電子設(shè)備性能，甚至干擾衛(wèi)星載荷的穩(wěn)定性。

對(duì)此，我們從兩方面進(jìn)行突破：一是對(duì)箭體進(jìn)行全密封強(qiáng)化設(shè)計(jì)，采用特殊防腐涂層與密封材料，提升整體環(huán)境適應(yīng)性；二是為發(fā)射系統(tǒng)配備智能溫控保溫艙，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)艙內(nèi)溫濕度，為火箭和衛(wèi)星打造恒溫恒濕的過(guò)渡環(huán)境。

記者：從最初立項(xiàng)研制到實(shí)現(xiàn)高密度發(fā)射，您和團(tuán)隊(duì)都遇到了哪些難“啃”的“硬骨頭”？

張軍鋒：“硬骨頭”主要集中在兩個(gè)階段。

第一階段是“從0到1”的階段。2018年星河動(dòng)力剛成立時(shí)，我們團(tuán)隊(duì)連固定的辦公場(chǎng)地都沒(méi)有，幾十個(gè)人在臨時(shí)租來(lái)的辦公室里畫(huà)圖紙、做仿真。當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)商業(yè)航天的配套體系還不成熟，很多核心部件找不到供應(yīng)商。火箭設(shè)計(jì)方案更是幾易其稿。為了優(yōu)化方案，團(tuán)隊(duì)曾連續(xù)45天泡在實(shí)驗(yàn)室，每天只睡3個(gè)小時(shí)。2020年谷神星一號(hào)運(yùn)載火箭成功首飛那天，火箭沖破云層的瞬間，大家都激動(dòng)不已。

第二階段是“從1到N”的階段，即從單次發(fā)射邁向高密度發(fā)射。星河動(dòng)力前3發(fā)火箭發(fā)射間隔比較長(zhǎng)，團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備時(shí)間相對(duì)充足。在進(jìn)入高密度發(fā)射階段后，整個(gè)體系都面臨重構(gòu)。比如生產(chǎn)環(huán)節(jié)，原來(lái)單批次零部件生產(chǎn)可以慢慢打磨，現(xiàn)在要同時(shí)保障3發(fā)火箭的總裝，供應(yīng)鏈稍有脫節(jié)就會(huì)斷檔。更關(guān)鍵的是團(tuán)隊(duì)能力的迭代，原來(lái)一個(gè)工程師負(fù)責(zé)一個(gè)分系統(tǒng)，現(xiàn)在要同時(shí)對(duì)接3個(gè)批次的測(cè)試任務(wù)。

記者：2023年9月21日，谷神星一號(hào)運(yùn)載火箭在九連勝之后遭遇了目前唯一一次發(fā)射失利，當(dāng)時(shí)出了什么問(wèn)題？此后團(tuán)隊(duì)采取了哪些措施？

張軍鋒：當(dāng)時(shí)，火箭一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管擴(kuò)張段燒蝕異常，導(dǎo)致火箭姿態(tài)出現(xiàn)異常，最后發(fā)射任務(wù)失利。事后，我們立刻啟動(dòng)歸零程序，組織專家對(duì)箭體殘骸進(jìn)行逐層拆解分析，最終發(fā)現(xiàn)噴管擴(kuò)張段某一個(gè)螺絲孔內(nèi)壁存在細(xì)微裂紋。這是供應(yīng)商在鉆孔時(shí)因進(jìn)給速度控制不當(dāng)產(chǎn)生的應(yīng)力損傷。就是這個(gè)肉眼難以察覺(jué)的缺陷，在高溫高壓環(huán)境中被迅速擴(kuò)大，導(dǎo)致噴管燒蝕異常，最終引發(fā)姿態(tài)失控。

這次失利給了我們沉重一擊，但也讓我們清醒認(rèn)識(shí)到：航天工程里沒(méi)有小問(wèn)題。過(guò)去九連勝讓團(tuán)隊(duì)成員多少有些松懈，當(dāng)時(shí)的工藝文件對(duì)螺絲孔加工的進(jìn)給速度、冷卻方式等細(xì)節(jié)規(guī)定得不夠明確。

痛定思痛后，我們從三個(gè)維度進(jìn)行全面整改：一是聯(lián)合相關(guān)單位對(duì)工藝規(guī)程操作進(jìn)行優(yōu)化，組織開(kāi)展相關(guān)人員培訓(xùn)；二是啟動(dòng)質(zhì)量提升工程，在設(shè)計(jì)端增加30%的極限工況驗(yàn)證，驗(yàn)收端建立“雙人雙機(jī)”復(fù)核制度；三是改革外協(xié)管理模式，對(duì)核心供應(yīng)商實(shí)施“派駐工程師+過(guò)程審計(jì)”，每季度開(kāi)展質(zhì)量追溯演練。

“站在‘前輩’肩膀上創(chuàng)新”

記者：請(qǐng)介紹未來(lái)一兩年谷神星一號(hào)運(yùn)載火箭的任務(wù)規(guī)劃。

張軍鋒：未來(lái)一兩年，谷神星一號(hào)將繼續(xù)深耕商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)，預(yù)計(jì)每年執(zhí)行10發(fā)左右的發(fā)射任務(wù)。技術(shù)創(chuàng)新方面，我們不會(huì)對(duì)火箭主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行顛覆性改動(dòng)，而是主要以“存量挖潛+功能延伸”為抓手，提升其太空服務(wù)能力。

記者：在谷神星一號(hào)運(yùn)載火箭日趨成熟的基礎(chǔ)上，星河動(dòng)力正在研發(fā)谷神星二號(hào)運(yùn)載火箭。為什么要研發(fā)新火箭？其具備哪些技術(shù)特點(diǎn)？

張軍鋒：研制谷神星二號(hào)主要是為填補(bǔ)市場(chǎng)運(yùn)力空白。當(dāng)前商業(yè)航天市場(chǎng)中，中小型星座的發(fā)射需求正在快速增長(zhǎng)，很多客戶需要將1噸左右的載荷送入特定軌道，而且對(duì)“專箭發(fā)射”的時(shí)效性要求很高。目前我們的產(chǎn)品矩陣?yán)铮壬裥且惶?hào)運(yùn)載火箭主要覆蓋300公斤以下的載荷，智神星一號(hào)液體火箭則聚焦2.5噸至7噸的中大型任務(wù)，1噸級(jí)左右的運(yùn)力區(qū)間急需填補(bǔ)。研發(fā)谷神星二號(hào)運(yùn)載火箭就是為了填補(bǔ)這個(gè)空白。

從技術(shù)特點(diǎn)來(lái)看，谷神星二號(hào)運(yùn)載火箭是“站在‘前輩’肩膀上創(chuàng)新”。它繼承了谷神星一號(hào)運(yùn)載火箭成熟的技術(shù)框架，使研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)顯著降低。同時(shí)，我們?cè)诳煽啃陨献觥凹臃ā保呐履骋幌到y(tǒng)出現(xiàn)異常，其他系統(tǒng)能立刻接管控制。陸海通用能力的升級(jí)是另一大亮點(diǎn)。相比谷神星一號(hào)運(yùn)載火箭，谷神星二號(hào)運(yùn)載火箭的“陸海同型”設(shè)計(jì)更徹底，一些關(guān)鍵技術(shù)得到了升級(jí)。

最關(guān)鍵的創(chuàng)新體現(xiàn)在運(yùn)載效率上。我們對(duì)四級(jí)軌姿控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使其運(yùn)載效率比谷神星一號(hào)運(yùn)載火箭提升40%以上。以700公里太陽(yáng)同步軌道為例，谷神星二號(hào)運(yùn)載火箭一次能將4顆250公斤級(jí)衛(wèi)星送入不同軌道面，相當(dāng)于用更少的燃料完成更復(fù)雜的部署任務(wù)。

記者：目前谷神星二號(hào)運(yùn)載火箭的研制進(jìn)展如何？

張軍鋒：谷神星二號(hào)運(yùn)載火箭的研制工作已開(kāi)展一年多，整體上進(jìn)展順利。目前工程研制階段的設(shè)計(jì)工作已完成，項(xiàng)目正處于單機(jī)性能考核與系統(tǒng)集成驗(yàn)證的關(guān)鍵期。這一階段工作就像給一臺(tái)精密儀器安裝核心零件，既要確保每個(gè)零件運(yùn)轉(zhuǎn)正常，又要驗(yàn)證零件組合后的協(xié)同效果。該型火箭計(jì)劃今年首飛，年內(nèi)大概會(huì)安排兩三次發(fā)射任務(wù)，明年我們計(jì)劃將發(fā)射頻次提升至5發(fā)至10發(fā)。

記者：目前中國(guó)商業(yè)航天發(fā)展已步入快車(chē)道，您如何看待其發(fā)展趨勢(shì)？

張軍鋒：這幾年中國(guó)商業(yè)航天的發(fā)展速度確實(shí)令人振奮。從2018年商業(yè)火箭首次嘗試發(fā)射至今，短短幾年間已有多家企業(yè)實(shí)現(xiàn)固體、液體火箭入軌，加上國(guó)企和混合所有制企業(yè)的全面入局，整個(gè)行業(yè)形成了“多元主體競(jìng)合”的格局。這種態(tài)勢(shì)背后，是國(guó)家政策的持續(xù)加碼——從商業(yè)航天發(fā)射場(chǎng)的布局到太空資源利用的規(guī)劃，再到地方政府設(shè)立的專項(xiàng)扶持基金，都為行業(yè)注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。

從發(fā)展路徑看，中國(guó)商業(yè)航天正在從“單點(diǎn)突破”邁向“系統(tǒng)成熟”。早期大家更關(guān)注“有沒(méi)有火箭能上天”，現(xiàn)在則聚焦“如何更高效、更低成本地把衛(wèi)星送入預(yù)定軌道”。我預(yù)測(cè)，未來(lái)3到5年，隨著低軌衛(wèi)星星座的密集組網(wǎng)，商業(yè)發(fā)射需求或?qū)⒈l(fā)，進(jìn)一步倒逼行業(yè)提升效率。

“多往車(chē)間跑、多去試驗(yàn)場(chǎng)看”

記者：請(qǐng)您介紹下所在研發(fā)團(tuán)隊(duì)。

張軍鋒：目前我們團(tuán)隊(duì)已經(jīng)接近500人，覆蓋火箭總體設(shè)計(jì)、動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)、總裝測(cè)試等專業(yè)。回想2018年公司剛成立時(shí)，整個(gè)團(tuán)隊(duì)只有幾十人，每個(gè)專業(yè)小組只有一兩人。

那時(shí)最大的挑戰(zhàn)是“觀念融合”。團(tuán)隊(duì)成員背景不同，工作思路各異。記得討論箭體連接方式時(shí)，老專家堅(jiān)持用螺栓剛性連接，而年輕工程師主張用柔性鉸鏈減震，雙方爭(zhēng)論不下。不過(guò)，這種“在爭(zhēng)論中找共識(shí)”的氛圍，反而讓團(tuán)隊(duì)成員快速熟悉，逐漸擰成一股繩。

隨著公司不斷發(fā)展，我們團(tuán)隊(duì)規(guī)模擴(kuò)大。這幾年我們把招聘重點(diǎn)轉(zhuǎn)向應(yīng)屆生，2024年入職的120名新員工，大多是應(yīng)屆畢業(yè)生。這并不意味著我們不需要成熟人才，而是因?yàn)橐呀?jīng)搭建起“導(dǎo)師帶徒+項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)”的培養(yǎng)體系：新員工先在設(shè)計(jì)崗跟導(dǎo)師做半年仿真，再到試驗(yàn)場(chǎng)參與火箭試車(chē)，最后獨(dú)立負(fù)責(zé)某個(gè)分系統(tǒng)的測(cè)試任務(wù)。現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)里30歲左右的青年骨干占比超過(guò)40%。

記者：您如何培養(yǎng)年輕科研人才？

張軍鋒：在培養(yǎng)年輕科研人才方面，我摸索出一套模式。剛?cè)肼毜哪贻p人，理論基礎(chǔ)扎實(shí)但工程經(jīng)驗(yàn)欠缺。我們先從“補(bǔ)短板”開(kāi)始，針對(duì)不同崗位設(shè)計(jì)“定制化課程包”。比如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)崗的年輕人，除了要學(xué)有限元分析軟件的進(jìn)階用法，還要系統(tǒng)掌握材料力學(xué)在箭體承力分析中的實(shí)際應(yīng)用。

不過(guò)，真正的成長(zhǎng)，一定是在工程實(shí)踐里“摔打”出來(lái)的。我們推行“項(xiàng)目帶教制”，讓每位年輕人跟著具體任務(wù)走，從方案論證階段就參與進(jìn)來(lái)。比如，去年入職的幾名應(yīng)屆生跟著我們團(tuán)隊(duì)，從畫(huà)第一張控制流程圖，到記錄地面試車(chē)參數(shù)，再到在發(fā)射場(chǎng)做箭上設(shè)備調(diào)試，每個(gè)環(huán)節(jié)都盡可能讓他們參與。

我的成長(zhǎng)也離不開(kāi)工程實(shí)踐。剛上班時(shí)，一位學(xué)長(zhǎng)給了我一份總體參數(shù)表，上面寫(xiě)了幾十種設(shè)備。當(dāng)時(shí)，我看著那些名稱根本沒(méi)概念，也記不住。后來(lái)，我去總裝現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)了幾天，很快就把這些設(shè)備名稱記熟了，還把它們?cè)诨鸺系膶?shí)際用途、工作方式對(duì)應(yīng)起來(lái)，對(duì)它們的功能也有了更深入的理解。因此，現(xiàn)在我要求年輕人多往車(chē)間跑、多去試驗(yàn)場(chǎng)看。

記者：為滿足航天未來(lái)發(fā)展要求，您認(rèn)為青年航天人才應(yīng)具備哪些素質(zhì)和能力？

張軍鋒：航天行業(yè)門(mén)檻很高，年輕人進(jìn)入這個(gè)行業(yè)，首先理論基礎(chǔ)要扎實(shí)，同時(shí)必須具備嚴(yán)慎細(xì)實(shí)的工作作風(fēng)。另外，要具備系統(tǒng)協(xié)作能力。一枚火箭涉及上百個(gè)分系統(tǒng)，如果只盯著自己的“一畝三分地”，很容易出現(xiàn)銜接漏洞，優(yōu)秀的青年人才得有“全局觀”。

此外，年輕人還要有敢闖敢試的創(chuàng)新魄力與持續(xù)學(xué)習(xí)的意識(shí)。商業(yè)航天技術(shù)迭代快，年輕人不能滿足于“按流程做事”。同時(shí)，要盯著國(guó)際前沿，知道同行在做什么、技術(shù)拐點(diǎn)可能出現(xiàn)在哪里，才能避免閉門(mén)造車(chē)。

記者手記

2018年10月，藍(lán)箭航天空間科技股份有限公司研制的朱雀一號(hào)火箭從甘肅酒泉升空，雖然未能將衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，但這成為我國(guó)商業(yè)火箭首次軌道發(fā)射嘗試。

彼時(shí)，星河動(dòng)力成立僅8個(gè)月，行業(yè)內(nèi)知道張軍鋒的人并不多。沒(méi)人知道，這個(gè)后來(lái)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)闖過(guò)無(wú)數(shù)難關(guān)的總設(shè)計(jì)師，當(dāng)時(shí)正對(duì)著滿桌的火箭方案草稿，琢磨著如何在一片空白中蹚出一條路。

再見(jiàn)張軍鋒，是在2020年11月谷神星一號(hào)首飛成功后。那天火箭沖破云層，將天啟星座十一星送入500公里太陽(yáng)同步軌道。人群中的張軍鋒沒(méi)有太多激動(dòng)的表情，只是反復(fù)核對(duì)數(shù)據(jù)。

之后幾年，谷神星一號(hào)成了商業(yè)航天的“明星”。從陸地發(fā)射到海上“一箭四星”，從單次發(fā)射到5天內(nèi)連續(xù)完成“一箭八星”“一箭六星”，九連勝的戰(zhàn)績(jī)讓業(yè)內(nèi)驚嘆。可2023年9月21日，一次發(fā)射意外打破了這份順?biāo)臁Ｄ翘斓膹堒婁h，眼中滿是疲憊，卻沒(méi)回避任何問(wèn)題。

聊起那次失利，張軍鋒總說(shuō)“是警鐘，也是轉(zhuǎn)機(jī)”。之后的日子里，他帶著團(tuán)隊(duì)重新梳理工藝規(guī)程，在設(shè)計(jì)端增加30%的極限工況驗(yàn)證，在驗(yàn)收端建立“雙人雙機(jī)”復(fù)核制度。

現(xiàn)在的張軍鋒，肩上多了谷神星二號(hào)的研發(fā)任務(wù)。和記者聊起這款新火箭，他會(huì)翻出手機(jī)里的測(cè)試視頻，指著屏幕里的箭體說(shuō)個(gè)不停。

從首飛成功的忐忑，到失利后的重整旗鼓，張軍鋒的故事，其實(shí)是中國(guó)商業(yè)航天的縮影——沒(méi)有捷徑，只有“啃硬骨頭”的執(zhí)著。而中國(guó)商業(yè)航天的穩(wěn)步發(fā)展，正是由無(wú)數(shù)個(gè)張軍鋒托舉而成。