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长征二号丁运载火箭西昌首飞:一箭四星 闪耀苍穹

发布时间:2020-02-23 |  来源:中央纪委国家监委网站

中央纪委国家监委网站 柴雅欣

图1:图为长征二号丁运载火箭发射前,在西昌卫星发射中心接受检查。(孙公明 摄)

图2:图为星箭组合体在转运途中。(孙公明 摄)

图3:图为星箭组合体在转运途中。(孙公明 摄)

图4:图为长征二号丁运载火箭试验队成员在进行火箭总装检测。(孙公明 摄)

图5:图为长征二号丁运载火箭吊装工作现场。(孙公明 摄)

“3,2,1,点火!”

2月20日5点07分,西昌卫星发射中心。一声令下,浓烟升起,长征二号丁运载火箭尾部喷射出橘红色烈焰,轰鸣声响彻静谧的大凉山峡谷。在巨大推力下,托举着四颗卫星的火箭冲天直上,渐渐消失在黎明前的夜色中。

“星箭分离,卫星太阳翼展开,一切顺利!”5点23分,火箭成功以一箭四星的方式将新技术试验卫星C星、D星、E星、F星送入预定轨道,用于在轨开展星间链路组网及新型对地观测技术试验。

这是一次寻常的发射——这是长征二号丁运载火箭的第46次发射,也是长征系列运载火箭的第326次发射。

这又是一次不寻常的发射——在当前举国上下防控疫情的特殊时期,我国顺利完成今年春节后首次航天发射,振奋人心!

新年首发

实现多项技术突破

2月20日凌晨,夜已深,西昌卫星发射中心依旧灯火通明。指挥控制大厅已进入程序开启状态,发射场工作人员正进行发射前最后的准备工作。

5点07分,火箭点火升空,此时指挥控制大厅内仍是一片安静;5点23分,随着卫星太阳翼顺利展开,激动的掌声、欢呼声在大厅响起。卫星太阳翼展开,这意味着发射任务圆满完成。

1月30日,大年初六,航天科技集团第八研究院长征二号丁运载火箭试验队一行23人踏上了执行任务的征程。同一天出发的,还有各新技术试验卫星发射试验队的成员们,他们来自不同地方,却有着共同的目的地——西昌卫星发射中心。

眼前的任务并不简单。“首先是‘两新’:状态新,首次实施四星串并联发射布局;接口新,火箭首进西昌,新场地、新人员,首次使用新研一体化测发控设备。还有‘两复杂’:任务复杂,一箭四星对入轨精度要求高;流程复杂,整个任务分合练和发射两个阶段,中间横跨春节。”长征二号丁运载火箭总设计师洪刚说,此次发射任务有诸多“首次”,难度大、挑战多,必须突破原有技术限制。

火箭是航天的基础保障,卫星、航天员等都需要借助火箭进入太空。执行此次任务的长征二号丁运载火箭是我国现役的主力火箭,主要应用于太阳同步轨道和低地球轨道卫星发射。

如果将火箭比作驶向太空的“列车”,那其搭载的卫星就是“乘客”。然而,此次新技术试验卫星C星、D星由航天科技集团第八研究院抓总研制,E星由哈尔滨工业大学抓总研制,F星由航天科技集团中国空间技术研究院所属的航天东方红卫星有限公司抓总研制——四颗卫星来自不同厂家,“高矮胖瘦”各不相同,怎么才能让“乘客”坐得安稳舒适?

航天科技集团第八研究院805所总体副主任设计师杨勇接到为火箭设计构型的任务后,仔细研究了四颗星的外观、重量等信息,经过一系列仿真分析和试验验证后决定:本次发射首次实施四星串并联的发射布局。

“为了能放得下它们,我们和卫星厂方前前后后迭代了近20轮。”杨勇告诉记者,这一次的构型主要采用“两舱串联+上层并联”四星串并联方式,在整流罩和箭体之间增加一个过渡舱来放置最重最大的一颗卫星,这样不仅能保证该卫星处于较好的力学环境中,还能减轻其余卫星的构型压力。

安置好最重最大的一颗卫星后,如何妥善安置其余三颗也是设计团队面前的一道必答题。团队新设计了三星并联支承舱,用内外舱加分体式梁的构型替代了原先惯用的整体“井字”梁构型,并为每颗卫星设计了专用“座椅”——转接环,让卫星能够稳定地“坐”在支承舱上。

“之前没采用过这样的火箭构型,也曾担心结构力学、气动力学等问题,但大量仿真和真实试验结果表明,该构型可靠。”型号副总设计师冯淑红说。

根据卫星任务要求,本发火箭入轨精度比以往提高了近一倍。“指标提高近一倍,但任务难度增加可不止一倍。”长征二号丁运载火箭总体副主任设计师郝钏钏说,这好比驾照考试,原先倒车入库要求左右距离在10厘米内,如今的要求是5厘米。

运载火箭入轨精度由控制系统保证,虽然目前长征二号丁运载火箭控制系统使用的八表光纤惯组产品已是性能最优产品,但设计师们仍然精益求精,未曾有丝毫大意。

“我们选取了多套惯组产品,并进行了数百次的入轨精度制导仿真,最后优选了一套能够满足入轨精度要求,且数据最稳定的惯组产品,有效保证了火箭的入轨精度。”长征二号丁运载火箭控制系统主任设计师石志华说。

通力协作

多方团队密切配合

航天工程从来都是“千人一枚箭,万人一杆枪”,成功发射是多家单位、众多航天人齐心合作的结果。

低倾角的发射要求、入轨精度比以往提高近一倍……综合考虑此次任务相对严苛的指标要求后,型号总指挥、总设计师作出决定——进军西昌!

然而,长征二号丁运载火箭此前还从未在西昌卫星发射中心执行过任务。

两者“初遇”,意味着要做更多前期准备,确保火箭快速适应新环境,尤其是要配置适合火箭型号的测发控系统。

测发控系统就像是一位“体检医生”,发射前对运载火箭进行全身检查,诊断健康状况,确保其在健康良好的情况下发射。我国运载火箭型号众多,由于技术、管理、历史等因素,不同型号运载火箭的地面接口千差万别,均各自配置独立的测发控系统,相当于“一把钥匙开一把锁”。

西昌卫星发射中心原先用于长征四号系列运载火箭的地面一体化设备并不适用于长征二号丁。在任务量激增和多发射场执行任务的背景下,通用化、智能化、集成化的新一代测发控系统研制迫在眉睫。

“这次采用了一套新型地面一体化测发控设备,不仅是因为新基地需要新设备,还要借此机会实现长征二号丁和长征四号系列运载火箭地面设备的通用化。”长征二号丁运载火箭副总设计师李建强说。

长征二号丁运载火箭团队与长征四号系列运载火箭团队充分沟通配合,进行适应性更改。最终,设备规模由原来16个机柜缩减为10个,软件配置项目数由31项减少到15项,实现了长征二号丁和长征四号系列运载火箭90%的通用化率,“一把钥匙开多把锁”成为可能。

需要适应的远不仅仅是测发控系统。火箭上的电气系统是个“娇娃子”,怕水怕湿,可西昌卫星发射中心地处四川大凉山峡谷腹地,气候湿润、环境潮湿。总体结构设计师李文杰为此操了不少心。

试验团队在箭体上设计增加防雨层,连接件做灌胶防雨措施,并在重要电缆附近放置防潮沙。为确保转运过程中箭上电气系统的干燥环境,设计团队通过送风管为箭上电气系统输送干燥冷空气,确保其始终保持干燥。

合练,是针对新型号火箭首飞提出的要求,旨在为正式发射进行前期准备和检测。

而长征二号丁运载火箭的上一次合练是在2003年,如今已过去17年之久。可以说,对于这次合练,长征二号丁运载火箭试验团队还是“新手”。但团队成员没有畏难,积极向其他火箭型号团队学习,反复思考每个环节,力争做到不疏漏、不出错。

进入合练阶段后,火箭试验团队、卫星试验团队、发射基地等多方通力协作,克服重重困难:更换一体化测发控设备时,操作台拆了又搭,挖地铺设电缆,临时调整电缆走向,基地工作人员全力配合,才实现设备顺利进驻;由于新构型启用了直径达3.8米大型整流罩,再加上一个过渡舱,这一发长征二号丁运载火箭达到有史以来最高高度——46.7米。试验团队与发射场密切沟通火箭厂房空间、吊车吊装要求、发射塔架上活动平台的调整等,以此适应新构型新高度带来的变化……

两场战役

众志成城确保万无一失

一场突如其来的疫情改变了人们原本的生活节奏,也给此次发射带来了特殊的挑战。

“我们的试验队员来自五湖四海,来自集团各个单位。为了确保安全,我们严格管控进场人员,及时调整人员、优化岗位。同时,各级单位大力协同,积极支持,保证任务不缺岗、防御不缺位。”长征二号丁运载火箭总设计师洪刚说,按照疫情防控要求,试验队员克服种种困难,自觉自愿服从任务安排。

试验团队专门成立新冠肺炎预防控制工作小组,严格管控进场人员,制定出行用车、人员健康等管理要求,做好防疫宣传、卫生防护、巡诊测温等,为顺利实施发射任务保驾护航。

疫情防控阻击战和科研任务攻坚战——这是任务团队必须全力以赴打赢的“两场战役”。

本次航天科技集团第八研究院抓总研制的C星、D星实施了新的研制流程,应用了不少新技术、新器件。然而,受疫情影响,原本69人的试验队伍中,只有40多人能在春节后进入基地执行任务,其余人员须在家自行隔离。

岗位要求高、技术难度大,可人员却不齐。其中,型号总师助理兼发射场阵地副组长因隔离未到期,不能如期归队,组织型号总体及各分系统开展卫星状态确认、与发射基地进行技术协调成为岗位空白。作为型号总体主任设计师,顾桂华看在眼里、急在心里。

“我上吧!”顾桂华主动请缨、顶上岗位,组织总体及12个分系统开展状态恢复、电测、状态确认、加注、转场、联合总检查等,最终以“零问题”高质量完成了发射前的一系列准备工作。

第一次担任型号现场技术负责人、独自承担整星总体及各分系统状态确认工作,顾桂华坦言:“这个岗位责任重,压力大。但是型号总体无限责任,作为总体设计师,越是在困难的时候,越是要扛起来,这是应该的、必须的。”

像顾桂华一样“逆行”的航天人还有很多:总装工艺、调度等岗位人员因疫情影响未能到岗,型号指挥赵红主动接过担子,既负责总装技术工作“无差错”,又保证任务进展“零延误”;卫星发射任务横跨春节,总体副主任设计师陈荷主动申请值守发射场……

正如专门到发射场督战的航天科技集团党组书记、董事长吴燕生所说:“在全国人民抗击新冠肺炎疫情的特殊时期,这不仅是航天发射任务的成功,更是航天科技集团党组以实际行动坚决贯彻习近平总书记重要指示批示精神,认真落实党中央、国务院关于疫情防控的重大决策部署的集中体现。”

任务期间,航天科技集团纪检监察组积极主动履行监督职责:一方面成立纪检监察组疫情防控工作领导小组,压实各级纪委监督责任,督促各级党委、型号试验队落实党组部署,成立疫情防控组织机构,落实联防联控要求,做好基层一线的防控工作;另一方面督促指导各级纪委聚焦疫情防控重点工作和环节,深入防控一线,开展有针对性、差异化的现场监督检查。航天科技集团纪检监察组组长还逐一电话提醒有试验队在西昌卫星发射基地的第一研究院、第五研究院、第八研究院等单位纪委书记,要求务必以严明的纪律保障疫情防控和外场试验任务两手抓、两不误、双胜利。

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