火箭在发射前离不开高耸的“脐带塔”。脐带塔上伸出几根“手臂”扶持着火箭,从手臂引出的管路和电缆,为火箭提供“营养”,直到发射前最后一分钟。再之后,“脐带”脱落,火箭腾飞。
“脐带塔”的操控者之一、北京航天发射技术研究所发射支持电气系统前端岗工程师李道平觉得他们的工作是“辅助”,“比较像加buff的那种法师”。
到发射前最后一分钟,“加buff”才告一段落。这个辅助工作有哪些细节令人称道?在发射前,南方日报、南方+记者专访了“脐带塔”的操纵者们,解读这些给火箭“打辅助”的工作。
解密1:火箭边上的“塔”是干啥的?
火箭从垂直总装测试厂房出发转场,一路上“扶持”火箭的是活动发射平台。平台的一侧立起一高塔,有点类似航空母舰的舰桥,但是更高。从塔上伸出几个“手臂”,支撑着火箭。这就是“脐带塔”。
“如果把火箭比做婴儿,塔就是脐带。从脐带塔上给火箭供气供电加注燃料等。”李道平解读说。
从总装厂房到发射前,脐带塔上的各管路就与火箭相连。在转运的全过程中,连接方式状态不变。这也极大地缩短了发射区测试时间,进一步提高了测试发射的可靠性、安全性和适应性。
解密2:脐带塔伸出的“手臂”什么时候打开?
在发射前,脐带塔上伸出几根“手臂”,扶持着火箭。这些手臂被称为“摆杆”。
“摆杆必须在发射前有效地摆开,否则会影响火箭发射上升的路线。”李道平说,“但是发射前又不能太早摆开,因为火箭的供给还不能断。”
“摆杆”
“摆杆是对应于每个火箭模块设置的,用来配合每个火箭模块需要的功能。长征七号火箭最下方是两个一级和助推的摆杆,往上是一个二级摆杆,再往上是一个电缆摆杆,最上面是两个空调摆杆。” 北京航天发射技术研究所发射支持系统副主任设计师陈山介绍。
六根摆杆的摆开时间不一样。长征七号发射任务中,三根在-30分钟(发射前30分钟)摆开,另外三根摆杆在-2分钟开始摆开,一分钟内完成摆开。
“摆杆承载加注管路、供气管路、电缆,需要最长时限地保障火箭测发功能,然后留出一定的时间让摆杆摆离火箭,空出火箭发射起飞的空间。”陈山介绍。
当“手臂”都摆开后,火箭也就进入发射一分钟倒计时了。
解密3:燃料“不听话”,加注怎么做?
无论是此次发射的长征七号火箭,还是托举空间站舱段、探火探月的长征五号系列火箭,都采用新一代“绿色”燃料。
虽然无污染,但这些“绿色”燃料并不好驯服。
“低温燃料不是那么听话的。”陈山说。而加注燃料,也是发射支持系统的专业。
“液氧的温度低至-180℃,而液氢的温度更是低至-252℃。空气在超低温下会固化,常见的金属也会变脆,容易出现多余固体物质阻塞火箭的气液管路。超低温的推进剂直接加注到常温的火箭贮箱中,两者温差达到200多摄氏度,堪比冰水泼到烧得发红的铁板上,会快速汽化生成大量蒸汽,导致贮箱内部压力过高,从而使火箭发射面临风险。液氢又极易挥发和泄漏,少量氢气就能和空气形成易燃易爆的混合物……”对于给火箭“打辅助”的航天工程师来说,燃料的挑战一个接一个。
陈山表示,这些特性为火箭加注燃料带来了很大挑战,所以都是在临发射前才会加注燃料。
他也透露,为减少火箭发射前的人工操作,提高加注过程的可靠性和加注人员的安全性,“我们一直在积极开展火箭加注过程自动化研究”。
解密4:开“活动发射平台”像开汽车还是开火车?
在文昌航天发射场,从总装厂房到发射塔架,有一条铁轨。那是火箭去塔架的专用路。这段路程,被称为“转运”。
长七遥七火箭正在转运
三公里的转运路程,需要开3小时左右。“因为我们运输的是火箭,对转运的速度和加速度都有一定的要求。”李道平说。
他形容,在发射台里面跟坐火车的感觉差不多。“所以开动发射台我觉得跟开火车可能更像一点,虽然我没开过火车。”李道平笑言。
李道平觉得,这三公里和三小时很重要。“这是火箭正式发射任务开始的一个标志,也是火箭第一次向社会亮相,我理解属于信心之战,必须‘开门红’。”
之所以速度慢,一个因素是对于精度超高要求。“因为对火箭发射的位置有要求,我们能将两千多吨的活动发射平台和火箭定位在毫米级。”李道平说。
解密5:什么是“发射支持系统”?
无论是操作“脐带塔”,还是开发射平台,都属于“发射支持系统”。这一部分是火箭的一个分系统,是发射背后的支持系统。
“我们系统的所有工作都是用来支持火箭发射的:比如火箭需要氧化剂和燃烧剂,我们就要设计加注系统;火箭需要各类气体动作,我们就要设计供气系统;火箭需要承载需要转运,我们就要设计多功能的活动发射平台。”李道平说。
陈山介绍,发射支持系统操作的主要设备包括发射台、运输吊装设备、供配气设备、定位定向设备、各类电气液箭地连接器等。
他表示,该系统的工作贯穿从火箭生产到发射的全流程。
例如,在火箭生产、装配过程中,需要设计各种辅助设备配合火箭生产和试验。
在测发流程中,从天津总装厂到文昌清澜港,再到发射区,都是发射支持系统的设备负责转运火箭。
针对发射场区的发射台、加注设备、供气设备、测控设备、喷水降噪设备、连接器等设备会提前进行检查,确认好设备运行状态;在火箭到达发射场后,配合火箭在发射场总装、测试、运输和发射;而在火箭发射后,各类设备会再进行状态检查及撤收,等待下一次的火箭发射任务。
【南方+记者】王诗堃 刘长欣 段江含
【通讯员】王后
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