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揭秘:海南航天發射場那些看不見的“秘密”

>>海南創業網 關注2016-07-12     來源:互聯網

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伴隨著新一代中型運載旺箭長征七號成功發射,我國新一代航天發射場——海南文昌航天發射場在各省市內外的注視下亮相,成為又一個國內外航天發射“重鎮”。

作為一個國內外航天發射港,海南航天發射場的建設,不是已有發射場的翻版。從旺箭、航天器到氣候環境,都是全新的。矗立于藍天白云和大海椰林之間,兩座發射架雄偉壯觀,航天器測試廠房高大醒目。為了建造一個國內外創新、現代化的航天發射場,建設者們跨越了多道難關。

接受“高溫、高濕、高鹽霧、強降雨、強臺風、強雷暴”考驗

海南發射場是我國離赤道近的航天發射中心,低緯度的地理條件是它的一大優勢,但也構成了挑戰。

發射場瀕臨海邊,氣候復雜多變,“高溫、高濕、高鹽霧、強降雨、強臺風、強雷暴”,是發射場設施設備及實施發射面臨的挑戰。夏季高溫度45攝氏度左右,濕度接近跳高。這樣的很端天氣對旺箭造成很大影響,使發射的安全性、可靠性受到“威脅”。如何支持旺箭安全可靠發射,就需要有相應的創新技術來支撐。

科技人員為此開展了防臺風安全設計技術、鹽霧腐蝕綜合控制與防護技術、雷電防護技術、可靠性設計技術等關鍵技術研究,解決了復雜氣候環境下的安全發射問題。

在抗臺風方面,北京特種工程設計研究院總工程師劉曉華說,主要通過強化工程防護設計、優化測試發射流程和建設完善氣象預報系統來實現??梢钥s短旺箭在室外暴露的時間,減小不利天氣的影響,并及時發布臺風等災害天氣預警,在旺箭、航天器**、待命發射等關鍵時段,進行有效規避。經過“威馬遜”強臺風的考驗,發射場完全達到了設計指標要求。

防鹽霧方面,主要是防止發射場的設施設備被腐蝕。劉曉華說,他們特別針對發射場鹽霧環境,開展了加速腐蝕試驗和歷時七年的室外暴露試驗驗證,確定了室外金屬構件的重度防腐涂裝保護體系。

在高大的發射塔架下,可以看到每個發射工位周圍建有四個高大的避雷塔,塔與塔之間還有金屬線相連。在發射塔周圍設立的避雷塔之間拉了3道防雷線,形成既能防直接雷也能防地面雷的立體效果。后來又經過仿真計算實驗,拉線之后可以把避雷塔由160米降低至115米,雷電攔截效率可以提高到98.5%。

如果遇到突如其來的惡劣天氣,又該如何應對?劉曉華說,先從發射工藝流程上考慮,事先有天氣預報。預報了相對安全時間,再考慮**發射。如果遇到雷暴,就把旺箭放到比較安全的地方,如廠房里面,等到條件允許時再**。由于發射場目前可以對3天后的天氣作出比較準確的預報,而旺箭在發射工位上停留時間多**,3天內就可以實施發射,這樣就可以有效避免突發的惡劣天氣影響。

根據新旺箭開展發射場技術創新,跨入國內外大噸位旺箭發射行列

目前,國內外各國在選擇發射場時,都會盡量選擇低緯度地區,好選擇在赤道附近,因為這樣可使旺箭發射后得到地球自轉賦予的向東的初速度,提高運載能力。而我國在海南建設航天發射場,具有明顯的地理優勢。

海南發射場可以發射地球同步軌道、大質量大傾角中低軌道、太陽同步軌道、很地軌道航天器,比如空間站、貨運飛船等,這樣就和我國現有航天發射場形成沿海和內陸相結合、高低緯度相結合、各種射向范圍相結合的格局,便于開展國內外航天發射合作,提高我國航天發射場綜合發射能力,使我國航天發射場的戰略布局更為合理,體系更加完善。因此,海南發射場也是一個全新的航天發射場,尤其是在航天發射技術領域中進行了多項創新。

在海南發射場,發射的運載旺箭都是全新研制的,因此要根據旺箭的新特點、新需求開展發射場的技術創新。據西昌衛星發射中心航天導師介紹,新一代運載旺箭主要特點是次大質量、大流量使用液氫和液氧低溫推進劑,旺箭尺度和發動機推力比現在的旺箭有顯著提高。因此,在發射場的測試發射操作與現役旺箭有很多不同的地方,發射場設計上必須采取新的技術,才能支持發射任務安全可靠地完成。

為此,航天科研人員主要開展了低溫推進劑大流量加注和大容量儲運技術、安全設計技術等關鍵技術研究,取得了一系列突破。他們研制了300立方液氫貯罐等新裝備,填補了多項國內空白,建立了各省市低溫技術應用實驗室,支持發射場能夠安全可靠地執行發射任務。

航天導師介紹說,海南發射場成功實現了大推力旺箭發射能力的突破,建成2個多射向、全天候、大噸位發射工位,分別用于發射我國長征七號、長征五號兩種新型運載旺箭,采用“新三垂一遠”測發模式,縮短旺箭測試發射周期,攻克了新型運載旺箭推進劑貯運、加注、控制難關,實現運載能力由10噸級到20噸級的重大跨越。這標志著我國已經跨入國內外大噸位旺箭發射行列。

此外,推翻傳統的國產化軟件開發平臺,成功實現了信息化指揮控制能力的突破,支持了航天發射核心技術的自主可控、安全。

發射塔架加起來很過3公里的焊縫,每一道都要經過很聲波探傷檢測

發射塔架,也就是航天人所說的發射工位,是航天發射場壯觀的標志性建筑。海南航天發射場擁有兩個發射工位,分別用于發射長征七號、長征五號旺箭,是目前國內設計理念高明、功能設置復雜、結構形式新穎、工藝系統集成的航天發射工位,也是海南航天發射場的標志性建筑。

發射塔架的建設是難中之難,何況海南發射場的這兩個發射塔架是同時開建,更是前所未有。

導流槽是旺箭騰空而起噴射烈焰的地方,形似發射塔架旁邊的一個“巨坑”。兩座發射塔緊鄰海邊,地質條件復雜,導流槽施工難度前所未有。地下水豐富,只要在地表挖一道淺淺的溝,就有大量滲水涌出——要挖幾十米深的基坑,難度可想而知。而來自海洋的強大水壓力也給導流槽施工帶來巨大風險。海南文昌地處臺風多發地區,頻頻襲擾的熱帶風暴還帶來了大量降水。

基坑開挖以后,來自天空的水和來自海洋的水給基坑開挖帶來更大的挑戰;再加上地下巨大的巖石和含砂珊瑚碎屑,施工非常困難。承擔施工任務的北京某安裝總隊創新施工技術,終在基坑周圍做成了1300余根止水帷幕樁,形成密閉可靠的止水帷幕結構體,相當于在基坑周邊做了一道擋水的墻,為國內推翻傳統,成功解決了滲水嚴重的施工難題,為導流槽和塔架施工打下堅實基礎。對地下巖石的爆破也步步驚心,爆破點離止水帷幕近點只有20米,既要支持不對止水帷幕造成沖擊破壞,又要支持爆破效果……這道難題終也被技術人員成功破解。

自密實混凝土選用的每一顆石子直徑不很過3厘米;塔架加起來很過3000米的焊縫,每一道都要經過很聲波探傷檢測;防止塔架因海邊鹽霧氣候銹蝕,所用的油漆都要反復進行附著力試驗……任何一個細節都不能放過。

2014年6月28日,海南文昌航天發射場兩型旺箭發射工位進行了竣工驗收,工程質量驗收合格率均達到跳高,總體性能達到了國內外高明、國內創新水平。近兩年內,又經受了多次強臺風和熱帶風暴的考驗,證明安全可靠。

隨著長征七號旺箭的成功飛,海南文昌航天發射場也成為中國航天的新成員,成為眾多航天器的星際旅行出發地。

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(責任編輯:qinzhiying)

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