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副總設計師談北鬥收官幕後:雞爪形小裂紋引全過程核查
2020-06-28 08:23:34 來源: 央視新聞客戶端
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  面對面丨專訪北鬥衛星導航係統工程副總設計師:北鬥收官的幕後故事

  2020年6月23日9時43分,我國在西昌衛星發射中心用長徵三號乙運載火箭,成功發射北鬥係統第五十五顆導航衛星,暨北鬥三號最後一顆全球組網衛星。這標志著北鬥三號全球衛星導航係統星座部署全面完成。

  《面對面》欄目記者在北京專訪中國衛星導航係統管理辦公室主任、北鬥衛星導航係統工程副總設計師冉承其。

  雞爪形裂紋引起的全過程核查

  此次發射的衛星是一顆地球靜止軌道衛星,也是北鬥三號全球衛星導航係統星座部署的收官衛星。按照原計劃,此次發射定于6月16日上午,但當天清晨6點,官方卻發布了發射任務推遲的消息。

  問題發現于6月15日晚八點多鐘,發射現場工作人員發現,控制氧流量的一個穩壓器裏面一個減壓閥出了故障。經過討論,專家們的意見很快得以集中:如果排除測試設備問題,那麼閥門産品是否存在問題需要盡快排查。發射塔架上,操作人員按流程進入火箭艙體中對減壓閥進行檢查,殼體上一個三四公分大小的雞爪形細小裂紋映入眼簾。

  記者:像雞爪一樣的裂紋?

  冉承其:是的,呈放射狀的這種裂紋,我們當時唯一不放心的就是它的機理我們沒有吃得特別準,所以採取的措施就是兩條線並舉,一邊我們繼續更換這個産品,保證它沒有問題,發射的流程計劃按照我們預定的計劃往下走。

  發射場的人員迅速聯係北京的同志,對同批次産品從設計到生産、檢驗進行全過程核查。同時,緊急更換備份産品,並檢查工作狀況是否滿足要求。臨近12點,新更換的同批次産品經檢測工作狀態正常,具備實施任務條件,但任務指揮部沒有很快作出重啟發射的決定。6月16日淩晨1點,北京方面對産品抽檢件的材料分析結果傳來,問題得到復現。

  冉承其:是材料的一種現象,這個方面是以前我們認為不太可能出現的問題,我們認為它可能還有我們沒有完全特別清楚的地方,我們有句話“不帶疑點加注,不帶隱患上天”,就是要把它徹底搞明白,查找原因,最後我們前線任務指揮部決策,中止這次任務發射。

  夜以繼日的徹底歸零工作

  6月16日白天,問題産品被迅速送回北京,接受材料檢測,當晚,經過前後方結果比對,證明了問題發生的機理。已經加注常規推進劑的火箭矗立在塔架上,必須迅速拿出符合要求的替換産品,協調工作隨即展開。與此同時,圍繞問題的研究和歸零工作也在緊張推進。

  冉承其:這個零就是讓這個産品的質量技術狀態回到跟正常産品一樣,不帶任何隱患回到歸零狀態,我們經常講“千萬不能歸而不零,可以歸但不能不到零位,一定要回到最好的狀態”。6月16日中止發射以後,我們技術人員爭分奪秒,幾乎都沒有休息的時間,6月18日完成了這個産品的徹底歸零。

  前所未有的最大規模推進劑泄出及重新加注

  6月18日晚,工作人員加班加點,將從北京運來的替換産品安裝上箭,經測試,指標符合任務要求。但是,由于夏季氣溫較高,已經加注常規推進劑的火箭貯箱內的燃料溫度和氣枕容積出現變化,已不滿足發射實施條件。

  推進劑不泄出顯然不行,但泄出後再重新加注,過程中會不會出現新的問題?經過決策,航天人做出了一個艱難的決定:長三甲係列火箭將進行歷史上前所未有的最大規模推進劑泄出及重新加注。

  冉承其:相對于加注,泄出是一個逆操作。再一個,推進劑特別是它的氧化劑是有腐蝕性的,時間長了對管路對部件會帶來一定影響,並且我們要求保證推進劑泄回的過程中不能有任何閃失,還有一定安全性的風險。

  記者:您指的安全性風險是什麼?

  冉承其:燃燒劑四氧化二氮帶有一定的對人身體健康不利的影響因素,既要控制流速,還要保證所有的管路是完好的,不能有任何泄漏,這中間的操作取決于我們一線的操作人員,而這項工作不是天天都在操練的。我們就要把問題做得足夠細致,風險分析排查我們專門制定了21項應對舉措,關鍵要靠人高度的專業性和責任心來確保。

  從6月19到20日,火箭一級、二級及四個助推加注口以上的氧化劑、燃燒劑分別安全完成泄出操作。粗略計算,泄出量約佔加注燃料總量的3/4,規模之大世所罕見。

  有限時間內的精準拆除和新産品安裝

  然而,一波未平,一波又起。夏季高溫情況下燃料加注後推遲發射,給航天人帶來了新的難題。工作人員在對泄出後的助推器氧箱進行檢查時,發現連接傳感器的法蘭盤螺栓出現輕微腐蝕現象,需要盡快更換。這項操作只能在狹窄的箭體內進行,操作人員要身著防化服從儀器艙艙口鑽進火箭內部,以俯臥的姿勢,在一個小時以內精準完成拆除和新産品安裝工作。

  冉承其:氧化劑有腐蝕性,燃燒劑對人體有些毒副作用,這些都是我們需要研究的問題。我們操作人員就是要膽大心細,還需要有一種舍我其誰的奉獻精神。如果沒有這次特殊的意外的中止發射,我們加注的同志可能就不會碰到這些風險,我們更換部件的同志也不會碰到這些新的不確定因素,但當需要的時候,每個人都義無反顧堅決完成任務。

  最終,工作人員完成了4個助推器氧箱24個螺栓的緊急更換任務,所有人開始為6月23日的重啟發射做著各項準備工作。西昌的雷雨季節增加了發射前的難度。雨中,發射前的各項準備工作有序進行。

  記者:到什麼情況下您心裏有底了?

  冉承其:真正比較托底的是像上一次(6月15日)我們發射前的最後一次總檢查功能檢查,我們線上所有的狀態都是正常的,我們不到9點鐘就完成了發射前各項功能的檢查,一切正常。55顆衛星發射,偏偏在最後一次我們趕上這麼一個小劫。我們有個同事講,就像唐僧西天取經,九九八十一難我們終于把八十一難最後一難給化掉了。

  獨一無二的短報文能力

  6月23日9時43分,長徵三號乙運載火箭點火發射,北鬥收官之星奔向蒼穹。事實上,在2018年年底,隨著北鬥三號基本係統完成建設,我國已經開始提供全球衛星導航服務。如今,隨著最後一顆北鬥三號組網衛星的加入,我國有望提供更為精準的增強服務。

  冉承其:比如這顆衛星上有我們北鬥的短報文能力,比現在天上使用的北鬥二號係統能力大大提升。北鬥二號的能力每次短信120個漢字,北鬥三號每次一千個漢字。除此之外還具備什麼能力呢?可以傳圖像、打語音電話,這是一個重大的突破。這是我們中國科技進步、航天技術進步、北鬥團隊技術攻關重大進步的一個標志,在全世界是獨一無二的能力

  可達厘米級的高精度應用

  北鬥衛星導航係統是我國自主建設,可與世界其他衛星係統兼容共用的全球衛星導航係統。北鬥係統最重要的差異化服務是短報文服務和高精度服務。北鬥三號基本導航服務可向全球提供精度優于5米的定位服務,在精密定位方面,最高精度定位動態可達到分米級,靜態可達到厘米級。

  冉承其:我經常這樣形容,如果出租車裝上這套高精度係統,可以閉著眼睛把車開到你的腳底下,這就是我們北鬥的特色服務。這是一個了不起的變化,也是一個巨大的成就。這個高精度應用目前只能在我們中國境內用,今後還要把它向全世界推廣

  世界最高的授時精度

  目前,北鬥全球衛星導航係統服務由北鬥二號係統和北鬥三號係統共同提供,2020年後將平穩過渡到以北鬥三號係統為主,計劃到2035年以北鬥係統為核心,建設更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體係。

  冉承其:我們北鬥衛星的授時精度也是世界上最高的,十個納秒,就是你收到時間的誤差不會超過十個納秒,一個納秒是十的負九次方。

  記者:我們眨個眼睛這個速度?

  冉承其:多少個納秒過去了,時間的這個應用一般普通百姓感受不到,但金融、電信、電力等等都跟時間分不開,尤其是需要更高精度的時間。這個更高精度的時間由我們中國北鬥係統自己提供,對我們的安全對我們的發展都會有很大的幫助。

  從1994年北鬥一號係統工程立項,到如今北鬥三號組網衛星發射任務收官,中國北鬥人用20多年的時間實現了55顆衛星的研制發射。其間,北鬥人走過了從“埋頭追趕”到“昂首領跑”,從“受制于人”到“自主可控”,從“區域服務”到“全球指路”的艱辛歷程。2020年北鬥全球係統按期建成是大國承諾,也是邁向航天強國的標志之一

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【糾錯】 責任編輯: 焦鵬
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