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“胖五”飞天 “老陕”护航

——记长征五号遥三运载火箭发射任务背后的陕西人

2019-12-29 12:13:32

力气大:一次能扛起16辆小轿车,将我国现役火箭运载能力提升2.5倍 跑得快:10多分钟,就能翻越220多座珠穆朗玛峰的高度

中国未来的月球探测、火星探测、载人空间站建立,“胖五”当仁不让

以上照片均据新华社

田伟

12月27日20时45分,长征五号遥三运载火箭点火升空,经过2220秒的飞行,将实践二十号卫星准确送入预定轨道。担负此次发射任务的西昌卫星发射中心团队中,活跃着很多“老陕”的身影,他们忙碌在各个保障团队和工作岗位上,为“胖五”发射任务圆满成功作出了贡献。

田伟:精心计量,助“胖五”安全飞天

来自陕西富平的田伟,是西昌卫星发射中心技术部计量系统工程师,也是此次发射任务计量保障团队的管理负责人。在文昌航天发射场工作的5年时间里,田伟和同事承担了发射场所有的计量保障工作,计量保障成功率始终为100%。

虽然奋战在幕后,但田伟深知重任在肩。他以更高的标准和更大的热情,投身到任务准备工作中。年初以来,他带领的计量团队每人平均完成了3000多台(块)仪器仪表的检定工作,编写各类试验文书百余份,发现并解决设备仪表故障隐患数十起,为任务顺利实施提供了坚实可靠的硬件保障。

27日晚,当看到“胖五”直刺苍穹的那一刻,田伟和同事真切地感到,所有的付出、所有的辛苦都是值得的。他们坚守着平凡的幕后岗位,执着于航天强国的伟大梦想。

党建涛:观云测雨,为“胖五”寻找腾飞窗口

“长五鲲鹏起文昌,力携希望跨重洋。忍辱复飞惊寰宇,来日深空我为王。”12月27日晚,在长征五号遥三运载火箭发射任务取得圆满成功后,党建涛激动地在笔记本上写下了即兴创作的小诗。

党建涛

来自陕西西安的党建涛,是西昌卫星发射中心技术部气象水文室高级工程师,也是此次发射任务气象保障团队技术总体负责人。他和团队的职责就是观云测雨,为“胖五”寻找腾飞窗口,提供点火决策。

海南文昌航天发射场各个系统各项能力建设几乎全部从零开始。党建涛主动承担起“文昌发射场高分辨率天气预报业务系统”项目建设重任。在他和团队的努力下,2015年,文昌发射场高分辨率天气预报业务系统项目通过了上级验收。经过4年的应用,这套系统为文昌发射场气象保障工作提供了稳定、可靠的预报支持。

“胖五”任务启动后,党建涛带领团队提前半年进驻发射场,坚守在气象工作间,实时对发射场天气变化进行分析、预报,顺利完成了每一个重要节点的气象保障工作。

陈涛:光学跟踪,看“胖五”一飞冲天

12月27日晚,当“光学跟踪正常”的调度指令传来,陈涛一直紧握的双手终于放松下来。他负责的光学测量系统圆满完成了跟踪测量任务。

陈涛

陈涛是汉中人,参加工作后的16年里,先后参与执行了109次航天发射任务。此次,他担任长征五号遥三运载火箭发射场区光学测量系统总体工程师。

2013年,好学上进的陈涛被西昌卫星发射中心选派,参与海南文昌航天发射场的建设。6年时间里,陈涛除了参加卫星跟踪测量任务,还承担起相关的科研、设备质量监督、设备论证等工作。加班对他来说是家常便饭,也让他得到了扎实的锻炼。

今年6月以来,为完成长征五号遥三运载火箭发射任务,陈涛两次赴西沙琛航岛进行测量试验,在岛上待了50多天,撰写了20多份试验报告。虽然工作量和工作强度很大,但他对工作标准没有丝毫降低。在任务进行的各个阶段,他都严格履行职责,严把质量关口,确保光学测量系统圆满完成了各项跟踪测量任务。(记者 母家亮/文 通讯员 何玲/图)

陕西航天人再辟“太空试验田”

除火箭本身值得关注之外,此次搭载长征五号遥三运载火箭发射的卫星,更是令人期待。那就是——我国最新一代静止轨道通信卫星平台“东方红五号”及其首飞实验星实践二十号卫星。

前者相当于汽车的底盘,后续卫星只需要添加各种专用功能模块,根据不同有效载荷做少量适应性修改即可。而后者在完成在轨技术验证之后,可以将通信总容量从20G(此前我国通信卫星的总合)提升到300G至1T。用实践二十号卫星副总设计师周颖的话说:“实践二十号卫星代表了我国民商用通信卫星发展的新高度。”

在这块航天高科技的“试验田”里,航天科技集团第五研究院西安分院培育了代表我国高通量卫星未来发展方向的Q/V载荷,“种植”了能够实现星间、星地更大容量卫星通信的“激光终端”,还栽培了能够实现通信资源灵活分配的“宽带柔性转发器”。

高通量通信卫星是我国通信卫星未来发展的重要方向。我国已经发射的首个高通量卫星实践13号卫星,可以使地面用户能享受到卫星宽带互联网服务。

周颖介绍,“实践二十号卫星上搭载的Q/V载荷是未来高通量通信卫星和超高通量通信卫星关口站主要使用的载荷,代表着未来高通量卫星发展的主要方向,也是国际航天在高通量卫星研制上的重要方向。”

什么是超高通量卫星?以高速公路为例,如果将现有的传统通信卫星比作是普通公路的话,高通量卫星就是高速公路,那么能够实现通信容量在1Tbps以上的超高通量卫星则是现有高速公路通行能力50倍以上的高速公路。使用Q/V载荷的高通量卫星以及超高通量卫星将可以大大地提高在偏远地方实现宽带互联网的能力,并且更为高效、成本更低。

如果说Q/V载荷是实现卫星高通量通信的“新星”,那么西安分院研制的激光终端则可以称为“大牛”。该终端将作为激光通信的主体,通过激光传输实现星地和星间通信。激光通信是未来地面超大容量关口站实现的主要途径,也是未来建设天基信息网络中星间通信的主力。

相比传统的微波传输,光宽带在传输过程中几乎不受带宽的限制,就可以实现大容量的卫星通信和数据传输,并且具备速率高、保密性强等优势。作为卫星通信和卫星数据传输领域的“网红级”产品,激光终端现在是备受青睐,一些国家重大工程项目都瞄准了激光终端的应用潜力和应用价值,纷纷抛出了橄榄枝。未来,随着激光终端研制技术的成熟,小型化和批量化研制将成为其主流。

由五院西安分院为实践二十号卫星所研制的宽带柔性转发器在国际上也属难度较大的载荷产品,代表着一个国家星载数字透明处理的最高水平。卫星通过宽带柔性转发可以将频率资源进行详细划分,并且通过在轨网络管理实现多用户的灵活使用,提升星上通信资源的使用效率。

在轨使用时,宽带柔性转发器通过在轨网络管理自动分配链路,在用户使用结束之后,将链路分配给其他需要使用的用户。就好比地面手机通信基站信号通路的灵活分配一样,如果有1万个用户,由于手机用户不可能同时在线使用,那么有1千条线路就基本可以满足所有用户的使用。而传统的卫星转发方式,只能实现固定用户固定通道的信号传输。(张学良 三秦都市报报记者 石喻涵)

航天科技四院两大“法宝”护航

在这次成功发射的背后,位于西安的中国航天科技集团有限公司第四研究院有两件神秘的“法宝”,虽然个头小不起眼,但全力护航功不可没。他们便是正推火箭和消氢点火装置。

正推火箭是火箭飞行过程中为实现芯一级、芯二级可靠分离而研制的分离发动机,为级间分离提供动力的装置。火箭芯一级工作结束后,正推火箭接到分离指令,开始点火工作,此时,发动机产生推力实现芯二级液体推进剂沉底,确保火箭按照预定程序完成任务。

由航天科技四院41所研制的正推火箭兼具固体发动机和火工品的双重特性,其工作时间长,可靠性要求高,环境条件极其苛刻,是目前运载火箭箭体使用的最大火工品。发动机固体动力推进剂,采用新型配方材料,具备低燃速、低残渣的特点,能够确保发动机产生强大推力的同时,不对火箭芯二级箭体产生损伤,而且比同类发动机更加绿色环保。

为确保遥三火箭质量,航天科技四院开展大量质量复查工作,对4台正推火箭进行产品检查确认及零部件更换工作,并完成全级次供应商统计梳理。为确保“正推火箭”稳定、可靠工作,固体动力源添加了新型功能助剂,并通过大量的配方优化试验,不断提高推进剂的稳定性和燃速控制精度,进而提升发动机工作的同步性和一致性。

“长征五号”运载火箭采用氢氧发动机,在点火前会向发射平台周围环境排放大量低温氢气。当氢气与空气混合浓度达到一定范围时,遇到静电或明火就会产生爆炸或爆轰,不仅损坏发射场的设备和设施,甚至会导致星箭俱毁的严重后果。为消除火箭发射前的大量低温氢气,彻底排除发射前的安全隐患,航天科技四院42所专门研制消氢点火装置。该装置安装在发射平台上,能在火箭氢氧发动机工作前的2~3秒内,点燃火箭发射的“第一把火”,利用喷射的高温、高速燃气金属粒子流,将发射前排出的大量氢气在其未达到可爆炸最低浓度前先行消除,以保证运载火箭发射的安全性。

该装置采用了高安全性的药剂材料,应用了先进的控制技术,确保能够“准确、准时”点火,待消除氢气后又能及时“熄火”。该装置实施双层保护设计,不仅能承受火箭发射时产生的高热流冲击,而且具有防爆功能,能避免装置万一失效可能引起的安全事故。(三秦都市报记者 王嘉) 

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