神八發(fā)射成功 長沙鋼結(jié)構(gòu)公司關(guān)注神八鋼結(jié)構(gòu)發(fā)射塔
在茫茫戈壁灘上，高高矗立的除了發(fā)射塔架，最引人注目的應(yīng)該就是距離發(fā)射塔架1500米遠(yuǎn)的垂直總裝測試廠房。神六、神七、天宮一號等重要航天發(fā)射任務(wù)都是從這里進(jìn)行總裝，然后再轉(zhuǎn)往發(fā)射塔架等待發(fā)射的。這一幢神秘的建筑，平日里很少對外開放。在進(jìn)行重大發(fā)射任務(wù)時，更是戒備森嚴(yán)。
11月即將上演的“天神之吻”，屆時神舟八號將與天宮一號在太空進(jìn)行兩次交會對接實(shí)驗(yàn)。在神舟八號發(fā)射之前，南方日報記者有幸獲批進(jìn)入垂直總裝測試廠房參觀，揭秘飛船、火箭總裝全過程。
1
超高層大跨度無隔斷空間廠房高93米，寬26米多，進(jìn)深38米多
亞洲最高單層建筑
垂直總裝測試廠房是發(fā)射場的核心建筑，由于其建筑技術(shù)難度高，目前世界上只有少數(shù)發(fā)達(dá)國家能夠建造。
眺望垂直總裝測試廠房，樓體主色調(diào)為純白，兩側(cè)嵌有淡藍(lán)色的巨幅捆綁型火箭圖案，在戈壁灘深邃純凈的藍(lán)天下顯得淡雅而恢弘。
10月28日上午，南方日報記者獲得許可進(jìn)入了垂直總裝測試廠房參觀。陪同參觀的技術(shù)人員介紹，這棟建筑高93米，內(nèi)高85米，是亞洲最高的單層建筑。
為什么要建一個這么高的單層建筑？陪同人員告訴記者，這是由于船箭塔組合體總高近60米，加上吊裝需要，廠房內(nèi)部必須留有81米多高、26米多寬、38米多進(jìn)深的超高層大跨度無隔斷空間。
中國載人航天發(fā)射場系統(tǒng)副總設(shè)計師、北京特種工程設(shè)計研究院院長周鳳廣透露，這種特殊要求的廠房，國際上通常采用鋼結(jié)構(gòu)體系，但為了降低廠房造價、減少用鋼量，北京特種工程設(shè)計研究院的專家創(chuàng)造性地運(yùn)用了鋼筋混凝土多筒體框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計，不僅降低了成本，而且具有變形剛度小、密封程度高、保溫性能好等特點(diǎn)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，在全球航天發(fā)射場中獨(dú)具特色。
仰頭上望，高大的廠房房頂似乎直指蒼穹，東西兩邊密布鋼架的工作平臺，肉眼難以數(shù)清到底有多少層。陽光從高大的玻璃窗戶傾瀉而入，照在這些鋼鐵設(shè)備上，而在最內(nèi)部的地方，光線比較昏暗，光線的明暗，深淺變化，讓這廠房更加增添了神秘的氣氛。
陪同人員介紹，垂直總裝測試廠房一至十二層為標(biāo)準(zhǔn)層，每一層都有向中央伸出的工作平臺，完全伸展開后，中間留出火箭直徑大小的圓形區(qū)域，兩邊的平臺能夠?qū)釉谝黄穑ぷ魅藛T能夠在平臺上面對火箭實(shí)行安裝和檢查測試。其中第七層為飛船吊裝入火箭的位置。廠房的第十三層為非封閉式箱型屋蓋，第十四層為設(shè)備層。
陪同人員介紹，箱型屋蓋由24根框架柱及九個鋼筋砼筒體作支承，在其中6個筒體內(nèi)有20個勁性柱。另外，懸挑大梁支承的固定平臺、活動鋼平臺等為國內(nèi)獨(dú)有的結(jié)構(gòu)形式。
記者隨著樓梯，一層層走上工作平臺，從不同角度縱覽廠房的恢弘氣勢。
陪同參觀的負(fù)責(zé)人介紹，考慮到將來航天器空間交會對接對航天發(fā)射的要求，廠房內(nèi)設(shè)計了兩個總裝測試工位，可同時總裝測試兩發(fā)火箭。
記者看到，這兩個總裝測試工位的設(shè)計一模一樣。據(jù)介紹，其中東邊的第一個工位正是神舟八號飛船總裝測試的地方，神八也正是從這里出發(fā)前往發(fā)射塔架。由于船箭組合體已經(jīng)于前兩天轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射塔架，這間廠房內(nèi)現(xiàn)在空蕩蕩的，每一層淡黃色的工作平臺都已經(jīng)收起。
另一個測試工位的地面上安放著一個活動發(fā)射平臺。陪同人員介紹，這個活動發(fā)射平臺正是發(fā)射“天宮一號”時使用的。||
2
運(yùn)送火箭飛船部件專列鐵軌穿過廠房
垂直總裝只需幾小時
中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射場采用的是具有國際先進(jìn)水平的“垂直總裝、垂直測試、垂直運(yùn)輸”及遠(yuǎn)距離測試發(fā)射控制的先進(jìn)模式，可以兼顧未來大型航天器發(fā)射的需要。
據(jù)介紹，火箭與飛船本來是橫著組裝的，裝好后用車水平拉到發(fā)射架，再想辦法豎起來發(fā)射。不僅麻煩，在這個過程中還容易出現(xiàn)問題。后來經(jīng)過不斷的實(shí)踐、摸索、研發(fā)，才發(fā)展出“垂直總裝、垂直測試、垂直轉(zhuǎn)運(yùn)”的技術(shù)。
據(jù)介紹，垂直總裝測試廠房主要完成運(yùn)載火箭的豎起、裝配、氣密性檢查；單元測試；分系統(tǒng)測試和總檢查；完成飛船、運(yùn)載火箭、逃逸塔對接總裝及人、船、箭聯(lián)合檢查；待機(jī)整體垂直運(yùn)往發(fā)射區(qū)。
在垂直總裝廠房的地面上，有一條鐵軌延伸穿過。這就是用來運(yùn)送火箭和飛船部件的專列鐵軌，陪同人員笑著介紹說，“這條鐵軌是直通北京的。”
火箭和飛船的部件經(jīng)過專列運(yùn)送到酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心之后，經(jīng)過卸車，部件再被運(yùn)送到水平組裝廠房，進(jìn)行水平組裝。水平組裝好之后，經(jīng)過各項精密測試，火箭和飛船各部分繼續(xù)沿著鐵軌運(yùn)送至垂直總裝廠房，吊車將水平狀態(tài)的箭體和船體垂直吊起進(jìn)行垂直總裝。
為了對火箭和飛船各部分進(jìn)行豎起吊裝，兩個大廳內(nèi)分別設(shè)有一臺起重量的特種非標(biāo)橋式吊車，吊車最大起吊高度為75.5米。
技術(shù)人員透露，神舟八號飛船在總裝前，軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙是分別進(jìn)行組裝和測試的，在垂直總裝時，才最終組裝在一起，與火箭成為渾然的一體，其中跟火箭相連的部分是推進(jìn)艙。總裝完成后的火箭上一共有控制、動力、利用、故障檢查10個系統(tǒng)。
雖然聽起來很復(fù)雜，但因?yàn)樵诳傃b之前已經(jīng)各自經(jīng)過了非常嚴(yán)密的測試，其實(shí)垂直總裝只需進(jìn)行幾個小時就可以組裝測試完畢，然后就靜候轉(zhuǎn)場，再驚艷亮相。
到了轉(zhuǎn)場的時候，位于大廳南側(cè)的大門將緩緩拉開，船箭組合體裝載在活動發(fā)射平臺上，緩緩運(yùn)出廠房。
陪同人員介紹，這座大門是國內(nèi)最大升降推拉鋼大門，16.6米寬、74米高，以供組裝件整體垂直運(yùn)出。這道大門由6塊巨大的鋼板組成，利用輪滑杠桿作用升降推拉，一塊鋼板就重20噸。
在廠房內(nèi)部的地面上，記者看到了那條用于船箭塔組合體轉(zhuǎn)運(yùn)的無縫軌道的起點(diǎn)。這條20米寬的轉(zhuǎn)運(yùn)軌道為世界最寬的無縫鋼軌，從廠房通往發(fā)射塔架。||
3
轉(zhuǎn)運(yùn)使垂直總裝測試廠房成為世人矚目焦點(diǎn)
航天人要求確保萬無一失
10月26日的轉(zhuǎn)運(yùn)，令垂直總裝測試廠房成為世人矚目的焦點(diǎn)。之后，大家都把關(guān)注的目光投向了緊緊包裹著船箭組合體的發(fā)射塔架。但在空蕩蕩的垂直總裝測試大廳，進(jìn)行此次交會對接任務(wù)的緊張嚴(yán)肅氣氛，此刻隨處都可以感受到。
記者在廠房內(nèi)看到，兩條長長的條幅高高垂下，左面的條幅上寫著“當(dāng)科技尖兵”，右面的條幅寫著“做航天先鋒”，巨大的條幅和標(biāo)語顯示了航天人的自豪感和精英意識。
陪同人員透露，天宮一號和神舟八號飛船的發(fā)射任務(wù)花費(fèi)都超百億，各部門的工作人員都為此付出了巨大的心血。而且由于交會對接實(shí)驗(yàn)任務(wù)在國際引起的巨大關(guān)注度，航天人都在暗暗發(fā)力：“一定要保證只能成功，不能失敗”。
記者在廠房附近的各個辦公室之間走動的時候，工作人員行走均步履匆匆，嚴(yán)肅沉穩(wěn)。
為了保證各環(huán)節(jié)的嚴(yán)絲合縫，垂直總裝廠房左側(cè)的建筑就是測發(fā)樓，樓內(nèi)配置了完備的計算機(jī)測試發(fā)射系統(tǒng)，可兼顧技術(shù)區(qū)的綜合測試和發(fā)射區(qū)的發(fā)射控制，實(shí)行自動化巡回檢測和對關(guān)鍵部位的監(jiān)測控制。
這些先進(jìn)的現(xiàn)代化設(shè)施以及航天人對工作一絲不茍的要求，為確保發(fā)射任務(wù)提供了強(qiáng)有力的保障。
交會對接
挑戰(zhàn)人與飛船
載人航天工程總設(shè)計師周建平詳解――
“天神之吻”即將在11月上演。此次交會對接技術(shù)對飛船、運(yùn)載火箭等各系統(tǒng)以及航天員的素質(zhì)提出了挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)包括什么，需要攻克哪些難關(guān)？對此，南方日報記者專訪了中國載人航天工程總設(shè)計師周建平。
挑戰(zhàn)一
載人飛船
須能在目標(biāo)飛行器上停靠數(shù)月
周建平總設(shè)計師告訴記者，目前我國載人航天第一步任務(wù)研制的神舟飛船已經(jīng)具備了三人七天自主飛行能力，能夠較好滿足天地往返和出艙活動需求。在交會對接任務(wù)中，神舟飛船除要增加交會對接功能外，還要具備在像天宮一號這樣的目標(biāo)飛行器上停靠數(shù)月的能力以適應(yīng)未來空間站任務(wù)的要求。
為了實(shí)現(xiàn)交會對接，目前我國已經(jīng)研發(fā)了基于無線電和光學(xué)的高精度相對測量設(shè)備、導(dǎo)向器內(nèi)翻式對接機(jī)構(gòu)、平移發(fā)動機(jī)組以及相應(yīng)的交會對接自主測量、自主和人工控制技術(shù)，并利用新技術(shù)對電源等分系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)完善，提高了性能、可靠性和在軌工作壽命。具備交會對接功能、并進(jìn)一步提高了性能、可靠性和安全性的神舟飛船，未來將服務(wù)于我國空間站。
挑戰(zhàn)二
目標(biāo)飛行器
比美俄的試驗(yàn)成本要低
天宮一號是在8噸級飛船技術(shù)基礎(chǔ)上研發(fā)的目標(biāo)飛行器，用于進(jìn)行交會對接試驗(yàn)，而這與美國、俄羅斯在交會對接試驗(yàn)階段主要以飛船作為交會對接目標(biāo)不同。
周建平表示，這主要是考慮到：一個目標(biāo)飛行器可以支持多次交會對接而飛船不行，也就是說，在目標(biāo)飛行器壽命期內(nèi)，進(jìn)行N次交會對接飛行試驗(yàn)僅需N+1次發(fā)射，而利用飛船作為目標(biāo)飛行器則需要2N次發(fā)射。因此，這樣可以降低飛行試驗(yàn)消耗。另外，天宮一號可以增加航天員中短期駐留、在軌維修和空間科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)等項目，驗(yàn)證部分空間站關(guān)鍵技術(shù)。因此，以目標(biāo)飛行器為對接目標(biāo)可以顯著提高飛行試驗(yàn)效益，降低成本。
麻雀雖小，五臟俱全。周建平表示，天宮一號目標(biāo)飛行器將可直接用作空間實(shí)驗(yàn)室，完成進(jìn)一步的空間站技術(shù)驗(yàn)證。
挑戰(zhàn)三
運(yùn)載火箭
主要是提高其入軌精度
為了完成交會對接任務(wù)，研發(fā)團(tuán)隊已經(jīng)對天宮一號、神舟八號宇宙飛船的運(yùn)載火箭進(jìn)行了大量的改造。
周建平表示，運(yùn)載火箭的主要改進(jìn)是提高入軌精度，以保證升交點(diǎn)赤徑、軌道傾角和周期、近地點(diǎn)高度、入軌時間等軌道根數(shù)滿足飛船系統(tǒng)要求。而提高入軌精度可降低飛船交會對接過程中修正軌道偏差的推進(jìn)劑消耗。為此，運(yùn)載火箭需要提高慣性測量系統(tǒng)和制導(dǎo)導(dǎo)航控制算法的精度。運(yùn)載火箭助推器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計，增加了推進(jìn)劑的加注量，提高了運(yùn)載能力。
周建平還表示，交會對接飛行任務(wù)期間相對較高的發(fā)射密度對運(yùn)載火箭和航天器設(shè)計、生產(chǎn)、測試能力亦提出了更高的要求。
挑戰(zhàn)四
航天員
對接出現(xiàn)故障航天員要人工完成
神舟九號或者十號有可能將女航天員送上天宮一號，這一消息讓很多女性激動萬分。完成這樣的交會對接任務(wù)，對于航天員又提出了哪些挑戰(zhàn)？
對此，周建平表示，載人航天交會對接過程中，需要航天員進(jìn)行大量狀態(tài)監(jiān)視和關(guān)鍵指令操作，在故障情況下還需要航天員人控操作完成交會對接。對接完成后，航天員要打開艙門，進(jìn)入目標(biāo)飛行器，完成駐留任務(wù)，其間將進(jìn)行有效載荷實(shí)驗(yàn)、艙內(nèi)維修試驗(yàn)、航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)等。“這些項目是未來空間站階段實(shí)現(xiàn)長期載人飛行、充分發(fā)揮人的作用的重要基礎(chǔ)。”周建平說。
周建平還告訴記者，交會對接人工控制是載人航天交會對接控制技術(shù)的兩大主流方向之一，在地面建立高可信人工控制試驗(yàn)和訓(xùn)練設(shè)施并對航天員進(jìn)行充分訓(xùn)練是保證任務(wù)成功、降低任務(wù)風(fēng)險的重要措施。交會對接還對航天員處理緊急情況下的操作和判斷能力提出了更高要求。
