11月12日，由一竞技科技集团一院抓总研制的长征七号运载火箭在中国文昌一竞技发射场顺利升空，将天舟五号货运飞船送往中国空间站，这也是长七火箭第六次成功将一竞技器送入太空。两小时后，天舟五号货运飞船采用自主快速交会对接模式，成功对接空间站天和核心舱后向端口。
长七火箭试验队现场01指挥员、主任设计师邵业涛介绍，要保证两个一竞技器顺利“牵手”，就要求火箭必须按照预先计算好的时间，分秒不差地点火升空，也就是官方下载说的“零窗口。”
“它的难度在于发射时间精确到秒，如果发射前系统某个环节出现问题，就只能推迟到下一个发射窗口，重新组织推进剂加注和发射工作，给发射任务带来比较大的影响。”邵业涛表示。
长七火箭作为低温火箭，与常规火箭相比，还面临低温推进剂加注问题和复杂的发射前流程。因此，要实现“零窗口”发射，难度更大。为了更好地适应故障情况，提高火箭按时发射的能力，长七火箭试验队为火箭上了三道“保险”。
10项改进，可靠性再提升
长七火箭整体状态较为稳定，但追求高可靠性没有止境。在本次发射任务中，试验队对长七火箭开展了10项技术状态改进。
为适应后续空间站在轨建造和运营阶段的发射及交会对接需求，长七火箭试验队综合考虑各项方法误差、工具误差以及射前目标轨道参数变化的影响，根据实测箭体重量及发动机性能等参数对飞行弹道及制导算法进行了优化设计。
邵业涛介绍，火箭采用了自动获取起飞时间进行入轨目标参数在线迭代修正技术，可以对飞行弹道、落点等进行评估，分析不同工况、不同起飞时间对入轨精度和运载能力的影响，并通过大量的数字和半实物仿真，将精确到秒的“零窗口”拓展为2分钟左右的“窄窗口”。
“这有点像汽车的自动驾驶技术，如果火箭起飞时间的偏差在2分钟以内，火箭就可以根据起飞时间自行修正飞行轨迹，保证货运飞船仍然能够进入核心舱所在的轨道面。”邵业涛说。
此外，本次任务还进行了箭上产品元器件国产化更改、箭上电缆网部分设计更改以及发动机可靠性更改等10项改进措施。
“后续，故障诊断及容错技术是提升火箭飞行可靠性和安全性的智能化手段。”长七火箭副总师马忠辉表示，未来，长七火箭会在现有技术基础上增加动态的轨迹规划，并对部分非致命故障下的飞行任务进行挽救，以最大程度满足发射任务的需求，确保发射任务圆满成功。
“还能抢回1分钟时间”
长七火箭采用全低温液氧煤油动力系统，射前流程复杂，特别是进入负40分钟流程后，动力、控制、地面发射支持等系统项目多、耦合严重，任何一个环节出问题将会错过发射窗口。
在本次任务中，长七火箭试验队重新编写了发射日重大预案，详细梳理火箭在发射前1小时到发射前6分钟的关键节点，分析可靠性保障措施，并制定岗位协同处置方案，确保出现问题时处置快速、得当、高效。
“原来的发射日重大预案没有将各系统统筹起来，出现故障后各系统各司其职，这样各系统在处置故障过程中可能会受其他系统工作的影响。”长七火箭控制系统指挥张远东告诉记者，本次预案的编写包括各系统技术文件的准备、备品备件的更换、故障处置时间以及对后续流程的影响等内容，共有370多个可能出现的故障模式、520余条处置措施，这一切都是为了确保火箭可以准时点火。
“这样就算在发射前遇到问题，官方下载也能做到心中有数。”张远东说。
理论与实际结合必须紧密。长七火箭系统复杂，射前各项流程种类繁多，为保证“零窗口”点火，长七火箭试验队总结发射经验，进行多轮次发射前故障演练，让各系统人员熟练掌握每一项操作内容，以应对突发情况。
邵业涛还带领团队反复细化射前流程，将发射前工作精确到分钟，发射前6分钟甚至精确到秒，确保射前每一节点、每一项操作精细精准。
“若射前6分钟发现问题，在保证可靠的情况下，官方下载还能通过压缩射前工作流程再抢回1分钟时间，将火箭准时准点发射出去。”邵业涛说。
打通风修正诸元设计传递链路
对于火箭来说，高空风就像拦在空中的一道“生死通行关卡”，必须闯过这道关卡，才能使火箭顺利入轨。
“多年来，研究人员对影响火箭发射的高空风进行了深入研究，试图在火箭设计时就将这一因素考虑周全，但仍需依据发射日的实际高空风，进一步提高飞行可靠性。”张远东介绍，新一代运载火箭为了实现轻质化和�？榛⒉荒芄谝揽考忧拷峁估闯械８呖辗缭斐傻木薮笫芰�，还需通过精确的算法应对高空风。因此，长七火箭常常要通过风场检测及预报获取发射时准确的风向和大小，以避开高空风过大的时刻，并使用最准确的飞行诸元保证火箭顺利发射。
一般情况下，在火箭发射日当天，发射场会采用气球测风和风廓线雷达测风相结合的方式，对高空风实现精准观测，并给出高空风数据。但在过去，火箭控制系统的岗位人员想要拿到这些数据，可不是一件“容易”的事。
发射场观测出的高空风数据，首先要刻盘传递给总体部弹道设计人员，再由弹道设计人员进行计算后，将数据传递给控制系统诸元计算人员，通过半实物仿真计算出结果，传递给总体部设计人员，最后将文件刻盘入库至资料库。控制系统的岗位人员要得到数据，只能从资料库中借阅。
“发射日当天，整个流程操作起来要1个多小时，各个传递过程和比对过程都是通过人工完成，在分秒必争的射前流程中比较浪费时间。”邵业涛说。
如今，风修正诸元设计与传递工作打通了网络传输链路，所有数据互联互通，消除了繁琐的“4部门7步骤”的人工传递环节，实现了发射日风修正诸元传递工作全流程无纸化、无光盘刻录传递，大幅提升了射前工作效率。
“数据还可通过网络在‘北京—文昌’之间快速传递，增强了应对紧急情况的应变能力及处置效率。”邵业涛表示，这个系统还改变了以往三岗唱读的数据校对方式，如今通过软件算法可以实现各环节诸元与风修正程序角的自动校对，进一步提高数据的准确性与可靠性。（邓雨楠）
