运载火箭：没有最好，只有更好

<p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>核心提示</strong>：近日，据外媒报道，为了适应国际发射市场的需求，已经是成熟型号的阿里安5运载火箭也将做出重要的设计调整。对于成熟型号来说，改进将不可避免地带来新的风险点，而不断技术改进又是运载火箭发展中所必须要经历的。那么，运载火箭在其生命周期中将会进行哪些改进？而技术改进与稳定可靠这对矛盾又该如何平衡呢？</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">作为一种进入太空的重要交通工具，运载火箭为人类开展空间探索活动作出了巨大的贡献。航天活动是一项极其复杂而又庞大的系统工程，任何一个细微的错误都可能导致整个项目的失败。因此，对于运载火箭来说，一旦定型，诸多设计、工艺都不会轻易改变。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">然而另一方面，为了解决试验中出现的故障和适应发射载荷的变化，运载火箭必须要“ 被动”地做出改进。同时，为开展新技术的验证以及降低发射成本，更好地赢得市场，运载火箭也会“主动”地进行调整。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">下面让我们以阿里安5火箭为例，看看一枚火箭从设计研制到服役过程中会进行哪些改进？</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>屡遭“被动”改进</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">阿里安5运载火箭是欧空局于1982年开始研制的新一代大型运载火箭，其研制耗资约40亿欧元，不过火箭的总体设计制造则由欧洲宇航防务集团（EADS）下属的阿斯特里姆公司负责。阿里安5火箭计划用于取代阿里安4火箭，在国际商业市场上继续“攻城略地”，同时也用于满足欧空局及欧洲各国的发射需求。</p><p style="text-align: center; text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"> </p><p style="text-align: center; text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">阿里安5火箭发射升空</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">阿里安5火箭在研制过程中受到了美国航天飞机的巨大影响，其最早是用来发射欧洲使神号航天飞机的。但随着使神号航天飞机项目的下马，阿里安5火箭原本的“ 铁饭碗”也消失了。因此，为了在运载火箭市场上占据一席之地，“阿里安5”不得不被动地进行改进。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">据当时的媒体报道，由于阿里安5火箭原本是为使神号航天飞机量身定制的，其上面级相对于主级来说偏小了一些，火箭的静地转移轨道运载能力远没有达到大推力火神低温发动机正常情况下应该达到的水平。因此，为了适应其他载荷的发射需求，阿里安5火箭不得不从设计思路上做出改进，以避免该火箭“胎死腹中”。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">可屋漏偏逢连夜雨。经过长达14年的研制，好不容易迎来首飞的阿里安5火箭又“悲剧”了。1996年，阿里安5火箭进行了首次发射，但这次编号为501的发射在火箭升空37秒后就以“自毁”告终。经过一年多的卧薪尝胆，在1997年10月30日的第二次发射中，该火箭仍然遭遇了异常滚转，导致火神发动机提前关机，未能将载荷送入预定轨道。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">对于阿里安5火箭来说，前两次发射就遭遇一次自毁、一次“ 脱靶”的沉痛打击，因此，痛定思痛后的技术大改进就在所难免了。鉴于航天工程的严谨性，类似阿里安5火箭遭遇重大失利后的技术改进、故障归零已经是“ 惯例”了。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>降低成本“主动”出击</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">对于耗资巨大，并且一次性使用的运载火箭来说，降低成本是一条“金科玉律”，如何做到既保证火箭的可靠性又能降低成本，这也是航天科研人员一直不断追求的目标。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">阿里安5火箭研制的首要目标就是进一步降低火箭的发射成本。阿里安4火箭基本构型的第一级是4台使用偏二甲肼/四氧化二氮推进剂的发动机。而阿里安5火箭的第一级只使用了1台火神大推力氢氧发动机和两台大型固体助推器，其上面级更是只有1台“潮汐”常温推进剂发动机。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">此外，阿里安5火箭在生产环节上也采取了多种降低成本的措施。其中主要措施有：围绕成本进行设计和重新设计，简化设计和生产工艺的途径，取消不必要的工序，缩短从订货到交货的时间，降低生产成本；理顺管理机制，减少过多的中间环节以节省人力资源上的开支；调整鉴定计划，将各项改进措施集中起来进行鉴定，减少鉴定飞行次数；给次级供货商施加降价压力，引入供应商之间的竞争机制。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">同时，阿里安航天公司还在火箭的射前操作成本上做了不少文章，该公司官员估计，阿里安5发射操作所需的工时数比阿里安4低25%～30%，因而可使发射操作成本降低20%～30%。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>千方百计适应发射需求</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">为了更好地在国际商业发射市场上站稳脚跟，欧空局和阿里安航天公司研制了新一代的阿里安5E系列火箭。经过改进，阿里安5ECA火箭的GTO轨道运载能力提高到10吨左右，可以一箭双星发射两颗大型通信卫星，这大大提高了阿里安航天公司的商业竞争力，使阿里安5火箭在国际商业发射市场上能够继续“呼风唤雨”。</p><p style="text-align: center; text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"> </p><p style="text-align: center; text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">阿里安火箭家族</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">随着卫星通信技术的发展，通信卫星向有效载荷多、运行寿命长的方向发展，导致卫星平台的质量日益增加。对此，欧空局重新决定研制更大运力的阿里安5ME 火箭，从而使阿里安航天公司继续保持国际商业通信卫星发射市场的领先地位。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">近年来，随着科学技术的不断成熟，使用电推进系统的通信卫星不断出现，波音公司更是推出了全电推的通信卫星。为了适应需求的变化，2013年，阿里安航天公司提出对阿里安5进行升级，主要改进是使用更长的整流罩，以适应新一代全电推通信卫星大体积的要求。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">虽然面临SpaceX公司猎鹰-9火箭的强烈竞争，阿里安5火箭却依然是国际商业发射市场上的主力军。虽然有过首飞失利的阴霾，但阿里安5火箭在不断改进中不仅在竞争激烈的环境中“生存”了下来，而且还“活”得很好。窥一斑而见全豹，从阿里安5火箭的改进之路可以看出，有益的技术改进不仅不会影响火箭稳定可靠，反而能够增强其性能，让它在竞争中常胜不衰。（胡逢超）</p><br />