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火箭訂單接踵而至!海上發射平臺是這樣“煉”成的

2024-08-24 16:01 大眾·半島新聞閱讀 (62302) 掃描到手機

半島全媒體首席記者 高芳

2019年6月5日,長征十一號火箭從山東海陽海域發射飛天,這標志著我國成為世界上第三個掌握海上發射技術的國家。

5年過去,東方航天港的火箭訂單接踵而至,負責研發海上發射平臺的技術團隊已成為國內技術標桿。從海上發射平臺技術一片空白,到出征茫茫大海屢次圓滿完成發射,研發團隊經歷了常人無法想象的困難。

可否做個海上發射平臺?

山東省海上航天裝備技術創新中心主任滕瑤的辦公室,靠近走廊一側的玻璃被當作了“黑板”,上面布滿了用黑色筆畫畫出的火箭剖面圖,圖形旁邊還標注了數字,“有時候我們在辦公室開會,大家就隨手用筆在玻璃上畫圖來做演示。”滕瑤解釋說。

滕瑤翻動著桌子上一個文件夾,里面是火箭發射平臺的訂單,每發火箭都有各自的技術要求,而滕瑤的團隊需要根據這些訂單,設計相應配套的火箭發射平臺,“接訂單接到手軟。”有人這樣開玩笑地說。

滕瑤

對于滕瑤來說,火箭的海上飛天夢不是空談,而是一步一個腳印踏出來的道路。

他的辦公桌上放著一本書,是錢學森于20世紀60年代撰寫的航天專業教材《星際航行概論》,其中《運載火箭的海上發射》章節中有這樣一句論述:海面遠離人口稠密地區,通過海上航行可以靈活選擇發射點和航落點,有效解決了火箭飛行過程中殘骸落區的安全性問題。

“近年來船舶業的發展,讓海上發射火箭變為可能。”這一直是滕瑤的夢想。

契機來自于一場千里之外的聚會。2017年陰歷臘月的一天,在北京的一次行業聚會上,滕瑤結識了中國航天科技集團的工作人員,他們正在為長征系列火箭的海上發射尋求一個解決方案,當得知滕瑤是船舶與海洋工程領域的知名專家時,他們把一個問題拋給了滕瑤:“可否做一個海上發射平臺?”

滕瑤團隊曾接過很多海上項目的首制訂單,從研發、試驗到交付都有一定的經驗。一切充滿未知,更充滿了挑戰,滕瑤決定“應戰”,并馬上帶團隊再次趕赴北京,向火箭方做了詳細的PPT演示。“火箭在陸地上是四平八穩的,而海面不是靜止的,風、浪、流、涌都會影響平臺的穩定性。浪在幾級時,晃動的幅值是多少,我們給出了一個定性、定量的說法。”滕瑤團隊拿出的解決方案贏得了火箭方的信任,兩個團隊正式開始磨合。

“首先,我們要像小學生一樣,學習火箭的相關知識;其次,火箭是非常精密的,我們做發射平臺設計有一個原則:不給火箭添麻煩。”為節省成本,滕瑤團隊決定用一個現有平臺進行改裝,它的尺寸是寬79米、長110米、型深8米。

長征11號火箭發射時的固定架

設計方案改了近一年

“火箭能升空,用的材料肯定是足夠輕的,所以它比較脆,發射船受多大晃動才能保障火箭不損壞,晃動的幅值要在合適的維度之內。”因為國內沒人做過火箭的海上發射平臺,這樣類似的未解問題還有很多,來往方案反復修改了近一年。

還有一個難題擺在眼前,航天發射都要在發射場內、經過嚴格審批后才能進行,而海上發射還是一片空白。“2018年國家各相關部門正式會議就開了4輪。”對火箭海上運輸的安全性、海上發射的可靠性、公海上發射的安全方案等問題,進行反復論證。那一年,滕瑤飛北京的航班班次足有四五十趟。

在國家和山東相關部門的積極支持下,2018年12月好消息傳來:批準2019年6月5日,在黃海海域發射長征十一號火箭,以一箭七星的方式,將七顆衛星送入預定軌道。

“2019年2月14日發射平臺正式開工,我們定下了‘大干100天、7(一周七天)乘以24(一天24小時)、白+黑’的工作進度。”項目負責人劉金程還記得那些日子里闖過的難關。

劉金程

首先要解決海上的通訊問題。以往在陸地發射火箭,都是通過光纜來完成對火箭的控制和監測信號的傳輸,但是這個辦法在海上卻行不通。火箭發射用的是經駁船改造的一個特殊發射平臺,而發出火箭點火指令的,卻是在距離這個發射平臺3公里的保障船上,兩者之間利用無線信號進行通訊。在測試中,海上多變的天氣與船體的運動,讓發射平臺和保障船之間的通訊信號出現了不穩定。

“為了解決信號穩定問題,保障船和發射平臺間的距離成了關鍵。距離太遠影響信號穩定,但距離太近又無法保障人員安全。經過論證,最終確定保障船與發射平臺距離縮短至2.3公里。”滕瑤形容這像闖關一樣,大家在摸索中前行。

其次平臺設計還要做好熱防護,“火箭在起飛瞬間,能量非常大,噴出來的尾焰溫度在幾千度,尾焰的速度大概在2400m/秒。也就是說,尾焰的破壞力非常大,我們要保證研發的設備耐熱性要強,不要被尾焰搞壞了。”劉金程自恃干了20多年船舶設計,經驗還是很豐富的,但是在火箭發射船時,一切都要從頭來。

劉金程還回憶起一次幸運的經歷:“還有一次,我們加班到晚上11點半,安裝遇到的難題是兩個設備接口高度不一致,需要24塊墊板,當時機加工的班組早已下班,沒有墊板完不成設備安裝,就會影響第二天的設備調試,進而影響項目總體計劃達成。萬幸的是那天負責保障的班組前幾天加工了一批墊板,因為技術修改,用不上了,結果立馬拿出了來一看,長寬高和材質都合適,而且24塊墊板的數量剛好滿足,一下子解決了這個問題。如果不是因為那個班組,很難短時間正好找到這么多塊墊板。”

就這樣,火箭船從空白開始做起,攻克了一個又一個難題。

劉金程說,“光調試實驗就干了一個月,我們一百多號人輪流加班,每天基本上都要干到晚上11點。但是能給火箭做配套服務,大家都很興奮,干得斗志昂揚。”

滕瑤說,“航天要求萬無一失,比如一個叫起豎架的設備非常關鍵,火箭發射前靠它把火箭從水平狀態托舉起來,成豎直發射狀態,我們每天要做50次起豎試驗。” 航天港碼頭的夜晚被燈火點亮,海風如筆,在黃海海面上記錄下船舶人趕工忙碌的身影。

長征11號火箭固體冷發射的發射筒

拋第一口錨花了8個小時

2019年6月2日,距離發射還有3天,火箭裝船啟程,經歷一天一夜的航行,于6月3日晚抵達預定發射海域。但剛抵達目的海域,就趕上了惡劣的天氣,海上9級風,錨拋下就被風浪卷走了,發射船無法停泊。

由于火箭發射的位置和軌跡都是經過精確計算后提前確定好的,所以要保證火箭順利進入預定軌道,發射平臺必須準確停泊在預定位置。

那天晚上,滕瑤一夜沒合眼,他站在甲板上看浪花,“直到6月4號早晨看到浪花少了,心里才覺得有底了。”作為船舶技術專家,也是氣象、海況專家,他預判出風浪正在減弱,果斷指揮火箭船下錨,但是風浪中作業還是艱難的,“拋第一口錨花了8個小時。”


2019年6月5日中午時分,中國航天首次海上發射試驗圓滿完成,標志著我國成為世界上第三個掌握海上發射技術的國家。

滕瑤團隊作為海上發射海面總指揮與航天一院合作,共同完成海上火箭發射技術方案論證及實施,與航天火箭團隊一起共同啟動我國海上航天事業的新紀元。主持完成的“運載火箭海上發射技術及裝備”成功應用于我國首次火箭海上發射試驗及海上商業發射應用等海上任務,填補了國內空白,并獲2020年中國優秀工業設計獎金獎。

2024年5月29日,谷神星一號運載火箭的第12次飛行在山東日照附近海域進行,成功發射谷神星一號海射型遙二運載火箭,這枚火箭的發射平臺也是滕瑤團隊負責的項目,“我們正在開拓更多的海域發射條件,以滿足不同火箭對發射角度的要求,將來海上發射條件會更加完善。”滕瑤驕傲地說。

從2019年的首次成功,到如今“天上有星、陸上有箭、海上有船”,海陽東方航天港長約6公里的航天大道,串起了沿途不同的功能區,包括火箭制造組團、衛星產業組團、海上發射組團等,這意味著衛星上天更便利,火箭“走幾步”就能去發射,山東已經初步形成海上航天產業發展核心能力。