5月27日，北京航空航天大學(xué)師生在進(jìn)行“北航4號”發(fā)射前的檢測。北京航空航天大學(xué)供圖

　　5月27日，“北航4號”臨近空間火箭動力飛行器發(fā)射。北京航空航天大學(xué)供圖

　　按下“點(diǎn)火”按鈕那一瞬間，北京航空航天大學(xué)博士生高科屏住呼吸，發(fā)射掩體里安靜得仿佛只聽得到自己“怦怦”的心跳聲。約1秒鐘后，300余米外傳來了助推級固體火箭發(fā)動機(jī)發(fā)出的隆隆轟鳴，地面的“震顫”由腳底傳導(dǎo)至心臟，此刻的高科只覺“震撼”“熱血奔涌”，他知道，“北航4號”臨近空間火箭動力飛行器已起航。

　　5月27日11時(shí)01分，一身橘紅色涂裝的“北航4號”在中國西北某地沖天而起，眨眼工夫便扎進(jìn)了云層。這個(gè)全長8.7米、重約1300公斤的家伙，按計(jì)劃在飛行400多秒鐘后降落預(yù)定位置——聽到這個(gè)消息，高科頓覺松了口氣，之前的緊張更多變?yōu)榱思?、興奮。

　　為了這400秒鐘，“北航4號”這一學(xué)生大型綜合項(xiàng)目已籌備多年，先后有21位博士生、49位碩士生以及16位本科生參與設(shè)計(jì)、研制和飛行試驗(yàn)等，可以說是由學(xué)生當(dāng)“主角”、做“總師”來造“火箭”。對于學(xué)生來說，這是怎樣的一種體驗(yàn)？

　　用高科的話來說，很煎熬，也很奇妙。

　　“北航4號”飛行器

　　2014年剛加入這一項(xiàng)目組時(shí)，高科還是探測制導(dǎo)與控制技術(shù)專業(yè)大四在讀本科生。在確定畢業(yè)后將在本校讀研究生時(shí)，他在班主任、未來的研究生導(dǎo)師宋佳的推薦下加入了項(xiàng)目組，并從師兄手中接手了飛控和測發(fā)控相關(guān)任務(wù)，畢竟“來北航的，誰還沒個(gè)航空航天夢”。

　　一年后，劉德元在通過北航的研究生考試后也參與了進(jìn)來，“那時(shí)剛結(jié)束傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)模式，一聽老師說這是個(gè)造火箭的大型工程實(shí)踐項(xiàng)目，我就很想?yún)⒓?，以前從電視上看火箭升空，就很向往”?/p>

　　“從科研角度來講，‘北航4號’是用來驗(yàn)證一些新技術(shù)的實(shí)際飛行性能的。”作為“北航4號”項(xiàng)目組指導(dǎo)老師，宋佳告訴記者，“與此同時(shí)，‘北航4號’這一學(xué)生大型綜合項(xiàng)目是在‘北航1號’固體動力探空火箭、‘北航2號’和‘北航3號’固液動力探空火箭項(xiàng)目的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，也是踐行教學(xué)科研相結(jié)合、進(jìn)一步深化和加強(qiáng)以綜合項(xiàng)目為載體的人才培養(yǎng)模式的一次新的嘗試?！?/p>

　　但那時(shí)初來乍到，劉德元還真沒想到，“我們學(xué)生自己搞的火箭真能成功發(fā)射？！”

　　當(dāng)在戈壁走了200多公里搜到“北航4號”順利降落后留下的殘骸時(shí)，劉德元和其他老師同學(xué)們“像找到失散多年的孩子一樣”飛奔了過去。運(yùn)送殘骸回去的路上，一輪明月正從天地相交處慢慢爬升，月光灑在茫茫戈壁，劉德元感覺，“月亮都在為我們的成功點(diǎn)贊，相信未來的路會越來越好”。

　　他們這次成功了。據(jù)了解，“北航4號”由固體動力助推器和固液動力巡航主級組成。其中，固體助推火箭發(fā)動機(jī)推力約150千牛，工作時(shí)間8.2秒；固液巡航火箭發(fā)動機(jī)最大推力約3千牛，推力調(diào)節(jié)能力3∶1，工作時(shí)間大于200秒。飛控采用GPS/北斗雙模衛(wèi)星導(dǎo)航+光纖慣組的組合導(dǎo)航模式，實(shí)現(xiàn)了有控巡航飛行，且此次飛行完成了有動力臨近空間飛行的演示驗(yàn)證，平飛高度24公里，平飛速度3馬赫，飛行距離近200公里。

　　“‘北航4號’固液混合火箭發(fā)動機(jī)超200秒的工作時(shí)長，是固體火箭發(fā)動機(jī)很難達(dá)到的，并且由于僅有一路氧化劑供給系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，相比于液體火箭發(fā)動機(jī)更易進(jìn)行推力調(diào)節(jié)和控制，這能使飛行器適應(yīng)一些特殊的工作條件，比如長時(shí)間的定速巡航飛行。”高科說，發(fā)動機(jī)一如飛行器的心臟，若它的工作時(shí)間短，可以進(jìn)行定高飛行，但速度的變化會比較大，能夠?qū)崿F(xiàn)長時(shí)間變推力工作的固液混合火箭發(fā)動機(jī)助力了“北航4號”的巡航飛行。此外，“北航4號”固液火箭發(fā)動機(jī)采用98%H2O2/丁羥基推進(jìn)劑組合，無毒無污染，環(huán)保性好，貯存和運(yùn)輸十分安全方便。

　　總體而言，此次“北航4號”成功驗(yàn)證了長時(shí)間變推力固液火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)和大空域、寬速域火箭動力飛行器總體設(shè)計(jì)、導(dǎo)航制導(dǎo)與飛行控制技術(shù)，可應(yīng)用于臨近空間大氣參數(shù)測量、對地觀測和空中數(shù)據(jù)快速傳輸，未來可發(fā)展成為低成本/快速響應(yīng)小型運(yùn)載火箭等新型火箭動力飛行器。

　　歸零后重啟

　　為完成這個(gè)目標(biāo)，86位學(xué)生如接力跑般跑了多年，其中有人已畢業(yè)離校，有的從本科熬成了博士，有的從“小男孩”變成了“孩兒他爸”。

　　“北航4號”從無到有，再到成功發(fā)射，宋佳告訴記者，這是個(gè)“從粗到細(xì)，一步一步接近的過程”，包括任務(wù)提出、技術(shù)要求分析、初步方案的總體設(shè)計(jì)，在初步方案設(shè)計(jì)通過評審后要進(jìn)行詳細(xì)方案設(shè)計(jì)，包含總體結(jié)構(gòu)等各個(gè)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，比如說動力分系統(tǒng)、地面測控分系統(tǒng)等。此外，各系統(tǒng)還會有硬件、軟件方案設(shè)計(jì)，之后要進(jìn)行階段性的試驗(yàn)驗(yàn)證，最后是總體性的試驗(yàn)驗(yàn)證，“型號研制需要的試驗(yàn)我們都需要進(jìn)行，差一個(gè)都不行”。

　　劉德元剛?cè)虢M時(shí)，“北航4號”項(xiàng)目已基本上進(jìn)入了試驗(yàn)驗(yàn)證階段。他一直擔(dān)任電氣分系統(tǒng)學(xué)生負(fù)責(zé)人，相關(guān)試驗(yàn)有時(shí)在北京，有時(shí)也需要他和同學(xué)在西北某地待上一兩個(gè)月，春夏時(shí)皮膚總被曬得黢黑，到了冬天又冷得不行。但最令人煎熬的不是環(huán)境條件，而是各種突發(fā)的、不知原因的故障或問題，“也許理論上是行得通的，但實(shí)踐中并不能”。

　　2015年秋天，劉德元和項(xiàng)目組成員在發(fā)動機(jī)試車臺進(jìn)行發(fā)動機(jī)熱試，做加負(fù)載測試時(shí)，突然發(fā)現(xiàn)測不到電流信號，導(dǎo)致試驗(yàn)不能繼續(xù)。本以為是電氣線纜出了問題，老師們決定先把這套線纜拿回學(xué)校實(shí)驗(yàn)室檢查。直到夜里12點(diǎn)多，他和指導(dǎo)老師測試完了所有線纜，仍沒找到具體原因，便決定先回去休息。

　　但在回家路上，劉德元想著“如果問題不解決，明天的熱試車肯定還做不了，既然是自己負(fù)責(zé)的部分出了問題，那就要找出原因，絕不能拖了團(tuán)隊(duì)的后腿”，于是他又溜回了實(shí)驗(yàn)室。打開電腦里所有有關(guān)電氣資料，他對照著測試數(shù)據(jù)一點(diǎn)點(diǎn)排查，到凌晨4點(diǎn)多找到了原因。之前的焦慮、壓力仿佛一掃而光，劉德元趴在實(shí)驗(yàn)室桌上睡了不到兩小時(shí)，之后又和大家回到發(fā)動機(jī)試車臺完成了試驗(yàn)。

　　一路通關(guān)升級，問題總不斷冒出，直到發(fā)射的前一周依然有故障出現(xiàn)。有的問題可以短時(shí)間搞定，有的問題高科花了兩三個(gè)月的時(shí)間，測試了數(shù)千條數(shù)據(jù)也尋不到癥結(jié)所在，更要命的是，“你也不知道究竟什么時(shí)候能找到原因”。

　　“特別費(fèi)腦?！备呖朴袝r(shí)做夢都夢到自己在復(fù)盤或熟悉操作，常常失眠。但在他看來，科研就是個(gè)不斷“歸零”的過程，即遇到問題、尋找原因、解決問題，歸零后重啟。而這也是科研的意義和樂趣所在，在各種不確定性中摸索前行。

　　“每一次故障都會暴露出產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中的缺陷，每一次故障排除的過程也都是一次學(xué)習(xí)的機(jī)會。”劉德元說，在這過程中，那種從不知所措，到身心疲憊，再到解決問題后的喜悅心情，也是難以言表。

　　點(diǎn)燃航天夢

　　在宋佳看來，這些項(xiàng)目組學(xué)生也鍛煉出了“寵辱不驚”的心態(tài)?！凹幢闶菍σ粋€(gè)研究所的專業(yè)團(tuán)隊(duì)而言，‘北航4號’也是個(gè)壓力很大、很復(fù)雜的研制任務(wù)，更何況是對學(xué)生？”但她沒看到過學(xué)生唉聲嘆氣或不耐煩，“反而經(jīng)常安慰我說‘老師沒事，工作不多，今天肯定很快就結(jié)束’‘一會兒就結(jié)束了’，但事實(shí)上幾乎每天都要到凌晨一兩點(diǎn)鐘才收工”。

　　在任務(wù)特別緊張時(shí)，學(xué)生們自己排班，安排細(xì)致到“前半夜誰干活，后半夜誰接班”“誰計(jì)算，誰校核”。在他們身上，宋佳看到了無所畏懼、沖鋒在前的精氣神兒，肆意生長的青春力量，也看到了國家未來航天事業(yè)發(fā)展的希望。

　　“一個(gè)時(shí)代有一個(gè)時(shí)代的主題，一代人有一代人的使命?！痹诟瓯诖昧?，劉德元越能感受到，老一輩航天人在“天上無飛鳥，地上不長草，遍地?zé)o人煙，風(fēng)吹石頭跑”的條件下，為我國航天事業(yè)開拓出一片新天地的艱辛與崇高。而今，他所在的西北某處的試驗(yàn)場所，條件早已提升不少。天高地闊，云朵仿佛就騎在墻頭，觸手可及。站在前輩們積累的成果上，他們離新時(shí)代航天夢也更近，在他看來，“新時(shí)代航天人更應(yīng)為航天夢努力，這就是我們這代人的歷史使命”。

　　一年前，固液混合火箭發(fā)動機(jī)對北航宇航學(xué)院飛行器動力工程（航天）專業(yè)大四學(xué)生李心瞳來說，還是一個(gè)特別新鮮的名詞。但在參與“北航4號”的研制過程中，原先課本上由條條框框構(gòu)成的試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖變成了一條條管路、一根根測控測量線、一顆顆小螺釘，密封圈也從工圖中打滿剖面線的示意圖躍然眼前，成了發(fā)動機(jī)的“保命神器”。

　　在她看來，這段經(jīng)歷是本科階段理論學(xué)習(xí)知識的生動實(shí)踐，是對系統(tǒng)思維、工程實(shí)踐、交叉融合能力的鍛煉，更是一場生動的愛國教育、信念教育和情懷教育，“在無形中點(diǎn)燃了心中那小小的航天夢”

　　如今，李心瞳已將“北航4號”研究內(nèi)容嵌入到本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中，優(yōu)化研究了原有的輸送系統(tǒng)，并采用電動泵的發(fā)動機(jī)總體方案設(shè)計(jì)。她希望能為后續(xù)的北航系列火箭設(shè)計(jì)提供一些思路和資料。

　　據(jù)了解，“北航5號”飛行器學(xué)生綜合項(xiàng)目已開始策劃和推進(jìn)。

中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 孫慶玲