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全身黑科技 “胖五”打贏翻身仗

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2019-12-31 01:33:32    瀏覽次數(shù):71
導讀

第二次發(fā)射失敗墜入至暗時刻 從頭再來第三次發(fā)射迎來重生全身黑科技 “胖五”打贏翻身仗距離海邊約800米的發(fā)射平臺上,長征五號運載火箭白色箭體上,鮮艷的五星紅旗格外醒目。有20層樓高的火箭筆直站在那里,

第二次發(fā)射失敗墜入至暗時刻 從頭再來第三次發(fā)射迎來重生

全身黑科技 “胖五”打贏翻身仗

距離海邊約800米的發(fā)射平臺上,長征五號運載火箭白色箭體上,鮮艷的五星紅旗格外醒目。有20層樓高的火箭筆直站在那里,直指蒼穹。

240多項關(guān)鍵技術(shù)突破、15000余秒關(guān)鍵技術(shù)試驗、900多個日夜的磨礪、10余萬航天人的堅守……被稱為“胖五”的中國“最強火箭”長征五號迎來重生時刻,圓滿完成第三次發(fā)射任務(wù)。

30年追夢

長五二次發(fā)射時曾被澆得“透心涼”

進入21世紀,世界主要航天國家均推出了新一代運載火箭,進入太空的需求與能力與日俱增。美國的宇宙神5、德爾塔4、獵鷹重型火箭,歐洲的阿里安5火箭,都是這一賽道的“重量級選手”。

早在20世紀80年代中期,專家們就開始積極呼吁國家研制使用液氧煤油環(huán)保推進劑的運載火箭。

2006年,國家正式立項研制長征五號新一代大推力運載火箭,經(jīng)過10年攻堅,長征五號于2016年實現(xiàn)首飛。

然而,在第二次發(fā)射任務(wù)中,長征五號經(jīng)歷了至暗時刻。當火箭發(fā)射升空后,當人們還沉浸在興奮與激動之中……第346秒,長征五號芯一級液氫液氧發(fā)動機突發(fā)故障,發(fā)動機推力瞬時大幅下降,發(fā)射任務(wù)宣告失敗!“當我們正要邁向更強的路上,被一盆冰水澆得‘透心涼’。”中國航天科技集團長征五號火箭總指揮王玨回憶當時的感覺,真有一種“天要塌了的想法”。

走出至暗時

“萬人一桿槍”打贏“翻身仗”

“航天歸零”——中國航天人應(yīng)對眾多復雜困難和挑戰(zhàn)的法寶之一,就是“從頭開始、重新再來”,用嚴慎細實的態(tài)度和一絲不茍的作風面對困難和挫折。

王玨告訴記者,在歸零過程中,通過建立“故障樹”,“胖五”研制團隊對50多個可能造成推力下降的事件進行了逐一的排查,從長征五號第二發(fā)失利到第三發(fā)成功,累計進行了40余次、15000余秒關(guān)鍵技術(shù)試驗,總計超過20000余次各種地面試驗,只為磨礪出一枚更強壯、更健康的“胖五”。

2019年4月4日,長征五號第三發(fā)火箭的總裝工作進入到最后階段,一臺用于后續(xù)任務(wù)的芯一級氫氧發(fā)動機在試驗數(shù)據(jù)分析過程中出現(xiàn)異常。研制人員通過“蛛絲馬跡”,順藤摸瓜找到問題“癥結(jié)”。

發(fā)生這一情況后,中國航天科技集團一院黨委書記李明華臨危受命,擔任長征五號火箭“第一總指揮”。在中國航天史上,只有當任務(wù)面臨巨大挑戰(zhàn)時,才會增設(shè)這一崗位。

李明華和同事們反復研究比較,最終選擇進行局部改進,同時組織全國優(yōu)勢資源聯(lián)合攻關(guān),其中既有清華、北航、北理工等高校的研究資源,也有航空、船舶等領(lǐng)域的院士專家,大家齊心協(xié)力再攻關(guān)。

問題少一個,勝算多一分。在文昌航天發(fā)射場,任務(wù)失利后,“超越最高標準”成為發(fā)射場全線的質(zhì)量新目標。“長征五號火箭在飛行過程中要完成的動作總共有2000多項,其中任何一個出現(xiàn)問題,都會對火箭飛行造成嚴重影響,甚至造成發(fā)射失敗。我們只有做到完美,才能坦然面對。”李明華說。

“顆顆螺釘連著航天事業(yè),小小細節(jié)決定任務(wù)成敗。”中國航天科技集團五院技術(shù)顧問、“人民科學家”葉培建院士曾直言,航天是一項“10000-1=0”的事業(yè),“萬人一桿槍”是航天事業(yè)的真實寫照。

全身黑科技

國內(nèi)展開面積最大、翼展最長的太陽翼

很多人都把太陽翼比作衛(wèi)星的“翅膀”,不過它的作用可不是用來飛行,而是為衛(wèi)星提供能源。

實踐二十號衛(wèi)星身軀龐大,它的“翅膀”是我國迄今為止面積最大、翼展最長、展開方式最復雜的太陽翼,雙翼展開比波音737飛機的翼展還要寬10米。盡管這雙“翅膀”十分巨大,但是卻“身輕如燕”。

太陽翼面積的大大增加,就能帶來源源不斷的超強電流供給,讓實踐二十號衛(wèi)星始終擁有充沛體力,為更多的小伙伴提供廣播電視服務(wù)、移動通信服務(wù)等。

“小關(guān)節(jié)”力氣大和“大心臟”品質(zhì)高

實踐二十號衛(wèi)星巨大的太陽翼雖然不能像翅膀一樣上下?lián)]舞,但是能夠低速轉(zhuǎn)動,保證始終朝向太陽,從而最大限度地獲取太陽能。而帶動太陽翼轉(zhuǎn)動的則是一個“小關(guān)節(jié)”——太陽翼驅(qū)動機構(gòu)。

別看太陽翼驅(qū)動機構(gòu)個頭嬌小,卻是一個耐冷耐熱耐沖擊的“大力士”,它能輕輕松松承受巨型太陽翼展開帶來的沖擊載荷,驅(qū)動百來斤的質(zhì)量轉(zhuǎn)動也不在話下。

實踐二十號衛(wèi)星巨大的太陽翼能夠提供超強電流。如何讓這些電流既不過大也不過小,而且能聽話地流到衛(wèi)星每一個角落,維持衛(wèi)星的健康運轉(zhuǎn)呢?為此,研制人員為衛(wèi)星配備了一顆“大心臟”——國內(nèi)功率最大的電源控制器。與第一代電源控制器相比,它在功率增大3倍以上、功率密度提升2.5倍的情況下,重量卻只增加了40%。

在天地間架起信息傳輸高速公路

隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的增加,用戶對于大容量通信衛(wèi)星的需求越來越迫切。實踐二十號衛(wèi)星搭載的由航天科技集團五院研制的甚高通量通信載荷,涵蓋了Q/V頻段載荷、寬帶柔性轉(zhuǎn)發(fā)器等。

“提高衛(wèi)星通信容量主要手段在于提高可用頻段帶寬。如果把靜止軌道比作太空中的一條高速公路,那么這條高速公路是所有太空高速公路上最為擁擠的。而使用Q/V頻段相當于把這條高速公路拓寬了4-5倍。”中國航天科技集團五院實踐二十號衛(wèi)星總設(shè)計師李峰說。

激光高速通信從夢想照進現(xiàn)實

激光通信是天基信息網(wǎng)上的骨干節(jié)點及導航衛(wèi)星組網(wǎng)運行的重要手段,近年來一直是航天領(lǐng)域研究的一個熱點問題。

實踐二十號衛(wèi)星搭載了五院研制的激光終端,將實現(xiàn)在軌的星地通信,通過雙通道信號傳輸,可以實現(xiàn)10G左右的通信容量,相比于傳統(tǒng)的微波通信,實現(xiàn)了指數(shù)級的增長。

相比于目前在軌應(yīng)用的單一體制的激光終端,實踐二十號衛(wèi)星搭載了三種體制的激光終端,將進行長期的星地通信驗證,為后續(xù)不同體制的激光終端的研制積累大量的在軌數(shù)據(jù),為這項“黑科技”在空間站等未來航天器上的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

“混合推進”讓衛(wèi)星飛行更穩(wěn)定、更精準

隨著科技進步和對環(huán)保的重視,很多人在買汽車時都喜歡選購油電混合動力汽車,兼具汽油發(fā)動機和電池發(fā)動機的雙重優(yōu)勢。實踐二十號衛(wèi)星采用的正是這樣一套混合推進系統(tǒng),由化學推進和電推進提供混合動力,相當于衛(wèi)星里的 “油電混動汽車”。

化學推進力量大,效率低,適合快速變軌和調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài),盡快將衛(wèi)星送入既定工作軌道;電推進力量小,但推力精度高、效率高,適合在軌長期精確軌道調(diào)整。實踐二十號衛(wèi)星的化學推進系統(tǒng)使用了最新的板式貯箱、超聲波流量計、高精度壓力傳感器和熱容法等產(chǎn)品和技術(shù),實現(xiàn)了對燃料的精確測量和管理,確保一滴推進劑都不浪費。

“降溫神器”可展開式熱輻射器

實踐二十號衛(wèi)星尺寸大、體積大、重量大、功耗大,產(chǎn)生的熱量多,如果不及時散熱,就可能“上火”,造成各種設(shè)備失效從而無法正常工作。怎么辦?研制人員為它準備了一個“降溫神器”——基于單相流體回路的可展開式熱輻射器。

專家介紹,這個“神器”在“胖五”發(fā)射時,緊緊收攏在衛(wèi)星內(nèi)壁上,一旦衛(wèi)星準確入軌,它就會自動解鎖并向外展開。“形象地說,就像小狗熱了吐出個舌頭一樣,這扇特殊的窗戶就相當于衛(wèi)星的舌頭。”

此次隨實踐二十號衛(wèi)星搭載飛行成功,證明了這個“神器”能夠有效解決航天器功耗增大和散熱面積不足的矛盾,為我國未來萬瓦級衛(wèi)星平臺的研制提供了有力的支撐。

文/新華社

 
關(guān)鍵詞: 長征 二十 實踐 太陽 發(fā)射
(文/小編)
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