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今日头条-详解中国航天“三垂一远”,究竟是怎么一回事?

作者:今日头条 来源:今日头条 日期:2023/5/30 15:41:25 人气:8 加入收藏 标签:发射 火箭 飞船 航天 测试 吊装

现在,各系统已经做好准备,神舟十六号瞄准明天9时31分发射。垂直总装、垂直测试、垂直转运、远距离测试发射都是什么概念?接下来,我们就来连线酒泉卫星发射中心场区我的同事劳春燕,请她带我们详细了解一下发射过程。酒泉卫星发射中心是最早采用三垂一远测发模式的航天场。什么叫“三垂一远”?从空间站任务开始,为了确保航天员的安全,长二F火箭和神舟飞船都会采取“双发并行、一主一备”的模式。

详解中国航天“三垂一远”究竟是怎么一回事,跟随小编一起看看吧。

央视网消息:本次任务,总台也在酒泉卫星发射中心发射场区设置了增强现实报道点,通过增强现实技术介绍载人航天发射任务的相关情况。现在,各系统已经做好准备,神舟十六号瞄准明天(5月30日)9时31分发射。飞船和火箭在进入发射程序前要经历哪些过程?垂直总装、垂直测试、垂直转运、远距离测试发射都是什么概念?接下来,我们就来连线酒泉卫星发射中心场区我的同事劳春燕,请她带我们详细了解一下发射过程。

总台央视记者劳春燕:我现在所在的位置就是酒泉卫星发射中心载人航天发射场区,具体一共是两个区域,塔架所在的叫发射区,我现在所在的是技术区,距离塔架大约1.5公里,这里也是火箭发射时人允许停留的安全区域的最前沿。

神舟飞船和长二F火箭就是在技术区完成总装测试,然后垂直转运到塔架进行发射的。酒泉卫星发射中心是最早采用三垂一远测发模式的航天场。什么叫“三垂一远”?首先就是垂直总装。远处这栋带有红色屋顶的白色建筑就是飞船的总装测试厂房。神舟飞船抵达后,会在这里完成三舱的总装测试,当然是在垂直状态下进行的。之后还要进行分系统及系统间的匹配测试,并完成整船模拟真实飞行的总检查。

作为新一批次神舟飞船的首发,神舟十六号还是沿用了之前神舟飞船的“三舱结构”。

位于飞船最上方的是轨道舱,在飞船单独飞行的时候,轨道舱就相当于一个多功能厅。轨道舱的前端有交会对接机构,飞船就是通过这里与空间站进行对接的。

飞船中部这个像一口大钟一样的舱段就是返回舱,返回舱也是整个飞船的控制中心,航天员就是乘坐返回舱往返天地的。

返回舱下面就是推进舱,这里装载着飞船的推进系统和电源、热控、测控等设备,能够为飞船提供能源、动力和通信保障。侧面还长了一对太阳翼。

细心的观众可能已经发现,神舟飞船三舱颜色不一样。之所以如此,是因为三舱对温度控制的要求不同,所以需要不一样的散热涂层。

在完成总装后,神舟飞船会进行燃料加注。最后套上最大直径3.8米的整流罩,这上面还印有鲜艳的五星红旗。

装上了整流罩,神舟十六号就可以准备与火箭合体了,这项工作在哪里进行呢?就是在这栋蓝白相间的高大厂房中,它就是酒泉卫星发射中心的标志性建筑——垂直总装测试厂房。

厂房高93米,能够同时容纳两发火箭进行总装测试。它的大门设计非常独特,由六个升降门和两个推拉门扇组成。跟随镜头进去看一看。

进入厂房内,首先映入我们眼帘的就是巨大的活动发射平台,火箭的总装、测试、转运以及发射都是在它上面进行的。整个平台重约750吨,它有几个特点,一是力气大,是个“大力士”,能稳稳地托住加注推进剂后重量近500吨的火箭;二是不怕热,哪怕火箭发射时喷出的尾焰高达2500摄氏度,对它来说也不成问题;三是能行走,自带电机和轮子,可以沿着轨道去塔架。

90多米高的厂房一通到顶,中间有十多层工作平台,方便工作人员进行操作。

长二F火箭怎么进行组装的呢?第一步是火箭芯一级起吊固定在平台上。

然后四个助推器与它实现捆绑连接,用一个形象的说法,有点儿像是挑担子。

第三步,芯一级上再加上一个芯二级。这样火箭就成了一个整体。

那火箭什么时候和飞船合体呢?

您可能不知道,它们的合体其实并不在目前火箭所在的这个工位中进行。为了与飞船“见面”,火箭还需要经历一个“换房间”的过程。从现在的画面中,您也可以看到,此时火箭从左边的02大厅移出,在活动发射平台的托举下转移到右边的01大厅。到这里,船箭合体的准备工作才算是完成了。

到达01大厅后,火箭和里面装着神舟飞船的整流罩完成总装,正式上岗。最后一步,在整流罩上方吊装上逃逸塔。这里还要补充一个知识点:为什么火箭上岗前要换房间?这是为了给备份火箭腾地方。

从空间站任务开始,为了确保航天员的安全,长二F火箭和神舟飞船都会采取“双发并行、一主一备”的模式。也就是说,在这一发火箭和飞船正式上岗,执行发射任务的同时,还有一组火箭和飞船也已经分别完成了总装测试,在厂房里进行应急值班,随时待命发射。

说完了垂直总装、垂直测试,咱们再来看第三垂——垂直转运。每次垂直转运都是发射场的大日子。

随着垂直总装测试厂房的70多米大门的开启,活动发射平台托举着组合体缓缓驶出厂房。

厂房大门就正对塔架,中间以两根1.5公里长、相距20米的无缝钢轨相连。船箭组合体加上平台高约70米,而且组合体头重脚轻,因此转运过程对于风向、风速有严苛的要求,移动速度也要严格控制,中途还要根据实时风力等情况变频调速。

“三垂”最大的好处就是能最大限度保持火箭状态不变,缩短了火箭在发射区的准备时间。

最后再来看“三垂一远”的远,也就是远距离控制发射。

我身后这栋白色矮楼就是测发指挥楼,这里堪称火箭发射的神经中枢。每次火箭发射,0号指挥员就是在这里下达“发射”口令,这里距离塔架1.5公里远,既能保证安全,也可以精准控制任务程序的每一步。

目前,神舟十六号飞船和长征二号F火箭组合体已经进行全面体检,确认状态良好。出征在即,我们也期待发射任务取得圆满成功。

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“长征”冲云霄,“神舟”跃银河。作为中国航天的发祥地,酒泉卫星发射中心拥有中国唯一的载人航天发射场,是国人千年飞天梦的起点。

走入载人航天发射场,只见高达93米的垂直总装测试厂房巍然矗立,与通体蓝色的发射塔架遥相对望。每一次腾飞前,所有火箭飞船均“躺”进这座亚洲最高的单层厂房进行组装测试,再“站”着转运至发射塔架。

高达数十米、重达数百吨的火箭如何“站”起来?在这背后操控“钢铁巨臂”的人,正是神秘的“火箭吊装手”。

吊火箭从吊焊条、水桶练起

“预备,开始!”一声令下,石创峰挥动红旗,吊装操作手坐在12米高的控制室内,开始驾驶着载重16吨的吊车,将装满水的水桶吊离地面约50厘米,沿S形路线依次绕过地上一排木杆,最后准确放到指定圆圈内。

这是吊装操作手们日常训练的一幕,而眼前皮肤黝黑、身材魁梧的石创峰,正是威名远播的“神舟第一吊”。作为酒泉卫星发射中心的第一批火箭吊装手,42岁的石创峰扎根大漠24年,先后参加了全部“神舟”飞船和多颗卫星的发射任务。

1992年,党中央高瞻远瞩,决策启动载人航天工程,发射场选定在酒泉卫星发射中心。三年后,18岁的石创峰登上西行的列车,“我刚来时,发射场开始建设不久,发射塔架位置才挖了一个大坑,放眼望去尽是茫茫戈壁。”

石创峰回忆,他分配到吊装岗位后要学开吊车,因为发射场没有相关设备和参考资料,他们就从厂家、施工单位要来资料,一点点摸索学习。为了训练出精准定位吊装的本领,他和同事想出一个方法——从吊焊条插啤酒瓶学起。

这要在吊钩上系着一根焊条,再操作吊车从高空放下,准确插入地上口径仅1厘米的啤酒瓶里。起初,他们控制不了起吊、落位的速度,砸坏酒瓶无数。石创峰反复训练了4个月,才在3分钟内成功完成这项高难度动作。

吊装火箭是每次航天发射的关键环节,不仅要求定位准确,还要求运行平稳。于是,石创峰自创更严格的训练方法,把吊焊条升级为吊水桶。他在吊钩上挂了一桶满满的水,在地上一排S形木杆之间绕行,练到滴水不洒。

“吊火箭,吊的是一个国家任务,责任特别重大。操作设备要做到稳、准、快,必须达到人机合一的程度。”石创峰说,练到最后,他和同事甚至能够吊着插筷子、倒红酒,挥动笨重的吊车铁臂,就像挥动自己的手臂一样灵活自如。

1998年9月,“神舟一号”飞船进场等待发射,磨炼了三年的石创峰等来了第一次吊装火箭的机会。面对20多米长的火箭,石创峰和同事一个个都看傻了眼,“没想到,火箭几乎跟厂房一样大”。尽管紧张得满头大汗,但凭着过硬的技术,石创峰最终还是出色完成任务。

助力全部“神舟”发射升空

石创峰介绍,酒泉卫星发射中心以往采用的是“分段水平组装、水平运输起竖”的传统模式,自载人航天工程启动后,苦战三年创立了全新的“三垂一远”发射模式,即垂直总装、垂直测试、垂直整体运输和远距离测试发射。“这一创举最大限度地保持火箭和飞船的状态不变,提高测试的可靠性和安全性,达到了国际先进水平。”

但离地数十米操作吊车,将卫星、载人飞船与运载火箭一级级对接,并垂直组装到活动发射台上,并非易事。稍有不慎,极易造成火箭箭体磕碰,损坏内部元器件,造成无法估量的损失。

“数十人的吊装团队协同执行任务,每一步操作都不能出错,吊装对接误差不得超过一毫米。”石创峰称,每个产品只允许一次吊装落位成功,没有重来的机会,不能有丝毫闪失。像是吊装对接火箭,一圈数十个爆炸螺栓要一次性全部对准连接。

时至今日,石创峰依然对多年前的一次险情记忆犹新。2003年,“神舟五号”载人飞船的吊装前夕,石创峰和同事照常到厂房检测起吊设备。在测试设备时,石创峰留意到自己操纵的主吊车在六档速度下运行不稳定,便迅速上报。

随后,发射场指挥中心连夜召开专家组会议,商量次日是否能按原计划进行火箭吊装。与此同时,石创峰彻夜不眠进行设备运行测试,反复排查故障,看有无复现情况。

“要是推迟吊装的话,整个发射任务流程都得延后。”在这关键时刻,石创峰挺身而出,“凭我的多年经验和详细观察,我有把握完成吊装,但起吊速度一定要控制在五档范围内。”最终,临危受命的石创峰,顺利如期将“神舟五号”的飞船与火箭组装成功。

2003年10月15日,中国第一艘载人飞船“神舟五号”成功发射,将航天员杨利伟送入太空,中华民族实现了千年飞天的梦想。自此之后,依靠炉火纯青的吊装技术,石创峰先后参与执行全部“神舟”飞船以及多颗卫星的吊装对接任务,无一失误。

“心态归零”迎航天新挑战

早年间,石创峰也把妻儿从陕西富平县接来了东风航天城生活。“一般周末没工作的时候回一下家,其他时间都待在厂房里,见火箭的时间远比见孩子多。”石创峰笑说,这样的拼搏,在酒泉航天人之中已成平常。

这些年,把青春奉献在大漠戈壁的石创峰,看着载人航天发射场一步步建设起来,见证并参与了中国航天事业的伟大跨越。

酒泉卫星发射中心成立61年以来,已经先后执行100多次航天发射任务,承载了测试及发射长征系列运载火箭、中低轨道的各种试验卫星、应用卫星、载人飞船等任务。

近年,中国航天事业进入蓬勃发展的新时代,航天发射高密度常态化。2018年,酒泉卫星发射中心全年执行了18次航天发射任务,成功将64颗卫星送入太空,创下了国内单个发射场年发射次数的最高纪录。

如今,酒泉卫星发射中心已跻身世界航天发射中心前列,而石创峰也成长为技艺高超的火箭吊装指挥,并将宝贵经验分享给新一代的航天人。无数火箭在他的指挥下悬空、翻转、对接,继续助力中国刷新进军太空的新高度。

酒泉航天人秉承独特的故障“归零”制度,而对于坚守24年的石创峰来说,“归零”二字还意味着“心态归零”:“过往功绩不挂于心,每一天、每一次任务都是从零开始。”

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