长征万里，龙行九天，太空之旅是一场永不止步的接力赛。
11月30日，中国运载火箭队伍迎来一个新的入局者。在打破黑夜的寂静后，长征十二号运载火箭乘风而起，直赴星河。
“新意”无处不在
在航天的赛道上，创新不曾止步。
对于中国航天来说，中国航天科技集团有限公司八院研制的新火箭长十二火箭像是一个胆大心细的入局者，大胆采用涉及各个分系统的新技术，但又从每一个细节之处保证了全箭高可靠性。由上向下，从外到里，火箭设计的新思路无处不在。
长十二火箭全箭约62米，没有助推器，也没有尾翼，不仅一跃成为长征系列运载火箭“又高又瘦”的代表，更成为目前我国运载能力最大的单芯级运载火箭。
翻开长征系列运载火箭的“族谱”，各型火箭“胖瘦不一”，除了长征五号火箭划时代的5米箭体直径，大多数长征火箭箭体直径都是3.35米。这次长十二火箭却风格迥异——首创了4米级箭体直径。这样一来，火箭不仅可以继续满足铁路运输的条件，还可以容纳更多发动机，实现运载能力提升的目标。
贯穿长十二火箭发展历程，最重要的就是“设计”，总体设计思路明晰后，火箭各个分系统的改进目标也确定下来。
首先是测发模式的改进，长十二火箭采用水平总装、水平测试、水平转运的“三平”测发模式，建成了国内最大的“三平”测发模式液压起竖系统。在这个模式下，无论是在马路上转运时，还是起竖后矗立在海边，形态挺拔的长十二火箭都十分显眼。
运力更强，才能飞得更远、带得更多，长十二火箭在动力系统上做了多项革新。对新入局者来说，更强的动力系统也意味着更多机遇。长十二火箭近地轨道运载能力不小于12吨、700公里太阳同步轨道运载能力不小于6吨，从底部来看，3.8米直径的箭体恰好容纳4台发动机，每台推力可达1250千牛，而且都是创新型的泵后摆液氧煤油发动机。“这种设计有助于让结构更紧凑，在同等火箭直径内布局更多的发动机，有效提高火箭运载能力。”航天科技集团赵志杰解释。
但动力系统的“新意”不止于此，长十二火箭增压输送系统也完成革新。利用温度越低密度越大的原理，长十二火箭巧妙将增压气瓶放到液氧箱，首次实现与液氧相容的冷氦增压技术，改善了推进剂的增压和输送操作。
火箭腾飞，起竖架移开，首次亮相的长十二火箭因为“零秒脱落”技术的应用而科技感拉满。
从发出点火指令到火箭起飞，长十二火箭有将近10秒钟的“冷静期”，看似安静实则繁忙无比。从0秒到8.5秒，发动机达到75%推力，火箭会用0.3秒通过故障诊断系统判断4台发动机是否都处于正常工作状态，随后，火箭同时下达“脱、放、倒”3个动作指令，动作完成，发动机推力拉满，长十二火箭直冲云霄。
“脱”即“零秒脱落”，指火箭加泄连接器、空调连接器的脱落。“倒”即“零秒后倒”，起竖臂快速后倒，为火箭起飞腾开空间。“放”即“牵制释放”，这是长十二火箭提高发射安全性的创新举措，不仅要能牵住，更要能放开，点火之后，发射台会先牵住火箭，确认发动机状态无误后，才会给火箭放行。
“‘零秒脱落’的3套系统必须在限定时间内完成指定动作，且彼此要互不干扰，对可靠性要求非常高，火箭为3套系统都设计了多路冗余。”赵志杰说。
造火箭也是做产品
如果给长十二火箭打个标签，就是兼具可靠性和经济性。
“虽然长十二火箭上新了很多技术，但是所有的技术都不是为了新而新，所用的都是可以明显提升火箭性价比的产品。”赵志杰说。
造火箭也是做产品。长十二火箭整流罩的设计融入了产品化思路，可适配4.2米、5.2米直径整流罩，本次跟随火箭首次亮相的就是5.2米直径整流罩。
“省钱”是长十二火箭走向市场要算好的一笔经济账。长十二火箭通过打造标准模块和自身减重，实现成本的降低。
为了降低投产和验证的成本，长十二火箭还率先采用了全箭综合电子技术，将箭上电子产品梳理出5大类标准模块，打造统一的“积木块”供整机选用，简化功能模块种类，为进入高密度发射状态做好准备。
对火箭来说，护送卫星入轨的火箭二级，每减轻一吨自身的重量，就可以转化为一吨推力的提升。因此，在长十二火箭所有的创新改进中，一级结构通过减少焊缝、缩减部组件数量来提高可靠性，提升生产效率，二级的技术上新则以使用更多轻质结构为主。
“航天领域往往可以折射国家工艺水平的先进性。”航天科技集团陈鸣亮介绍，长十二火箭一级通过提升贮箱焊缝质量、减少焊缝数量提升了火箭制造效率和结构可靠性，二级应用的铝锂合金、级间段和箱间段应用的复合材料都是国内首次实现箭上应用。
想要适应市场需求，长十二火箭还要算一笔时间成本账。为了提高研制效率，长十二火箭打破原有研制流程，别出新意地将方案阶段和初样阶段合并，实现研制工作的快速迭代。此外，火箭选择的“三平”测发模式，可大幅缩短发射工位占位时间，更加适应当前商业发射时间紧迫的市场环境。
产品要交给市场一定要性价比高，但作为火箭，更要安全可靠。为了提高产品可靠性，让首飞更放心，长十二火箭可谓“软硬兼施”。
来自八院内成熟火箭的“两总”及重要专业的专家，组成护航长十二火箭首飞的专家组。“有经验丰富的专家坐镇指导，对于整个队伍的成长十分有帮助。例如，他们对于波动数据的敏感性，给大家起到很好的示范作用。”航天科技集团谢立说。
要确保火箭的高可靠性，长十二火箭每个重要系统都进行了足够的试验，例如牵制释放系统历时4年研制，进行了上千次可靠性试验。火箭进场后，除了接受各方的审查外，进行了多次安全性评审，覆盖了火箭发射涉及的所有风险项目，还针对火箭采用的新技术进行了诸多技术性风险审查。
火箭构型越简单，固有可靠性越高，在箭体结构设计上，长十二火箭采用了两级最简构型，且没有尾翼。“没有尾翼，会导致火箭容易飞得不稳定，我们通过给控制系统上新自适应控制等技术来填补这一变化带来的问题，改进之后全箭省重量又省钱。”谢立说。
为了让上箭的每个产品都绝对安全可靠，长十二火箭的研制采用了“A+B”的模式。A指成熟产品，基于八院运载领域的统一管理机制，长十二火箭从中选择性能优良的通用产品，把好验收关即可。B指新研产品，除了关键技术攻关做扎实外，质量管控也更严格，对箭上采用的新材料、新工艺都会进行完整的试验考核，保证试验充分性和测试覆盖性。赵志杰介绍，“长十二火箭始终注重效率、成本、质量之间的平衡。”
曲折中迎来黎明
尾焰点亮了夜空，那是经过多年默默摸索后，长十二火箭的前行之路。
2024年2月份，《中国航天科技活动蓝皮书（2023年）》发布，其中提到2024年将完成长征十二号运载火箭首飞任务，“长征十二号”似乎就这样要横空出世了，但其实八院为此已经扎实做好了铺垫工作的每一步。
以八院先前承担的课题研究为基础，2020年5月，长十二火箭项目完成院级立项。研制团队陷入深思，究竟打造一款什么样的新火箭？
在经过充分的调研之后，火箭瞄准了“高可靠、高安全、高效费比、使用便捷性”这4个目标。最终，这些目标全部实现，长十二火箭做到了高可靠，全箭可靠性达0.98，采用了以牵制释放为代表的提升全箭安全性的新技术，选择了减轻结构质量、提升总体性能等可以提升效能且能同时降低费用的新技术。此外，“三平”测发模式的应用实现了测发流程更短、发射区占位时间更短，让火箭更“好用”。
长十二火箭用4年左右完成全部研制工作，其中还包含一次大“调头”。按照最初的方案，长十二火箭计划采用“一平两垂”测发模式在内陆发射场完成首飞，但工位协调问题始终未能确定。2022年10月，海南商业航天发射场二号发射工位开工建设，商业航天呈现大好的发展势头。综合考量后，研制团队把首飞出发地落在了海南商发，已经进入试样研制阶段的火箭及时“调头”，测发模式由“一平两垂”调整为“三平”。
“为了适应海南的环境，火箭要重新进行箭体载荷的设计。整流罩的状态也从4.2米调整为5.2米。‘三平’测发模式带来地面发射支持系统的改变……火箭状态要进行比较大的调整。”航天科技集团曾文花介绍，为了不耽误总体进度，火箭也在研制流程上进行了调整优化。
2024年6月，一切准备就绪的长十二火箭通过了出厂评审，7月正式转运到海南商业航天发射场。“这次首飞，主要是考核火箭方案的正确性。当然，这也是一次对新模式和新队伍的考验。”曾文花说。
2024年9月2日，突如其来的超强台风预警，打破了原定的工作节奏，刚刚结束合练的长十二火箭正静静待在厂房。收到预警后，大家迅速开始一场“火箭保卫战”，赶在断电之前，把火箭移到了更安全的位置。“我们必须一直守在火箭旁，箭在人在！”陈鸣亮和几位队员在台风正式登陆的当夜留守厂房，与火箭共抗台风。
对长十二火箭来说，整个研制工作在曲折中前进，但又处处带有幸运。
最终，这枚经历了研制工作“调头”、扛住了十七级台风考验的火箭，在经过数不尽的测试、考核、复查后腾空而起。
（顾航瑜）
