首戰告捷!我國首個“智慧發射場”圓滿完成
“我國新一代中型運載火箭長征六號改首飛圓滿成功!”
“我國首個‘智慧發射場’首戰告捷!”
3月29日17時50分,伴隨著長征六號改任務在太原衛星發射中心圓滿完成,又一項進軍太空的中國高度被刷新。
春回大地,萬物復蘇。發射之前的太原衛星發射中心9A工位上,50米高的長征六號改運載火箭巍然矗立。乳白色的巨型火箭、鮮艷的五星紅旗、碧藍的天空,勾勒出一幅中國航天的壯美畫卷。
長征六號改是我國首款固液捆綁式中型運載火箭,采用無毒無污染的液氧、煤油作為推進劑,填補了我國太陽同步軌道運載能力空白,突破了我國現有常規中型火箭最大運載能力。
此次任務,是我國首個“智慧發射場”的“首戰”。它運用物聯網技術,對地面各設施設備進行統一數據采集和整合,并通過大數據技術進行梳理融合,實現全系統態勢感知、全過程智能管控以及全流程驅動保證支持,對未來中國航天簡化發射流程、提升發射效率、增強發射穩定性及安全性具有重大意義。
為了“雙首次”圓滿成功,他們精心準備400多天
“各號注意,1小時30分鐘準備!”指揮大廳內,1號指揮員張鑫在向各系統下達倒計時指令。
此時此刻,參試人員心潮澎湃:為了護航長征六號改首次飛行任務,他們已精心準備了400多天,終于迎來正式進入發射程序的時刻。
該中心領導介紹,這次任務,是我國第一個“智慧發射場”——太原衛星發射中心9A工位的首次使用,也是新一代中型運載火箭長征六號改的首飛任務。新工位、新型號,“雙首次”使太原衛星發射中心科技人員面臨的挑戰前所未有。
“此次任務是中心近年參試系統最多、流程最復雜、風險壓力最大的一次,全體參試人員不僅要克服技術狀態管控難、風險隱患消除難、質量安全保證難、物資精準保障難等多重困難,還要突破一系列關鍵技術。”1號指揮員張鑫如是說。
時針回撥到2021年7月31日,長征六號改合練產品進場,此時離首飛時間僅有8個月。為了加快發射準備進度,太原衛星發射中心創造性采取發射場合練任務與9A工位建設同步進行的方式,邊建邊練、邊學邊干。
9A工位是我國首個“智慧發射場”,它大量運用物聯網技術,將地面各專業設施設備進行統一的數據采集和整合,從指揮流程到運行模式,從操作方式到系統原理,都產生了深刻變化。
2021年1月,9A工位塔勤分隊正式組建。這支平均年齡僅有23周歲的團隊,從分隊長到操作手,從零起步,跟學塔架構造及平臺、吊裝、發射臺等7個專業崗位的新知識,對新工位幾百條管路、上千臺設備逐一進行檢測調試。
為了多爭取一些向設備廠家學習的機會,參試人員爭分奪秒搶抓學習時間。冬天,在零下二三十攝氏度的嚴寒條件下,不少同志在室外一干就是七八個小時。大家凍得實在挺不住了,就蹦一蹦、跑兩圈繼續干;夏天,強烈的紫外線一次次灼傷他們的皮膚,紅色安全帽曬得泛白,但沒有一人叫苦叫累。
20余項創新成果,為神箭一飛沖天注入強勁動力
“打開三聯平臺!”伴隨70號地勤指揮員的指令,任務進入1小時準備。操作手王濤熟練地按下按鈕,控制著三聯平臺緩緩向外張開。在與9A工位打交道的這一年,王濤幾乎每天都要上下塔架十幾趟,對各平臺狀態了如指掌。
2021年8月底,距離長征六號改合練產品轉運吊裝任務還有兩天時,有幾臺重要設備仍未調試完畢,尤其是三聯回轉平臺還處于無法打開狀態。為了不耽誤合練任務進度,王濤和同事們連續36小時鉚在塔上調試設備、檢查狀態,終于趕在正式吊裝前順利打開了所有平臺。
任務繼續進行,發射場上空響亮的口令此起彼伏。隨著塔架各平臺全部打開完畢,長征六號改這枚“巨無霸”完整呈現在眾人視線里。
火箭助推器重達幾十噸,發動機需要保持在零度以上的溫度環境里。為了保溫,在助推吊裝時不能開塔,只能采取閉塔條件下的穿塔吊裝。
穿塔吊裝就是讓助推火箭從100多米的塔頂穿過整個封閉的回轉平臺,完成與主箭的結合。吊裝時,左右空隙僅有十幾厘米。如此大重量、高精度的吊裝,在國內發射場尚屬首次,難度前所未有。
當助推器吊至近百米的塔架上方時,強烈的高空風吹得助推器來回擺動。穿塔吊裝要求助推器左右晃動不能超過4厘米,在與主箭對接時,助推器懸空停放精度更需要達到毫米級。面對挑戰,吊裝指揮周軍通過與各操作手密切配合,確保了整個吊裝過程的“四平八穩”。
為了避免助推器長時間懸在空中,提升對接效率,發射場革新攻關班組連夜開展技術攻關。三室技師魏曉光帶著同事設計出一款精準吊裝激光定位裝置,利用激光筆和激光水平儀實現了助推器高度及角度位置快速定位,降低了塔吊多余動作,有效縮短了助推器的對接時間。
在長征六號改合練任務中,太原衛星發射中心參試人員以“找短板、解難題、謀成功”活動為抓手,深入查找各系統存在的問題隱患。各崗位人員集思廣益、創新革新,一項項小發明、小創造破解了崗位中的大難題,20余項創新成果應用于任務一線,為神箭一飛沖天注入強勁動力。
更加高效的智慧發射系統,對指揮員能力提出更高要求
作為我國首個“智慧發射場”,9A工位改變了以往火箭臨射前需要大量工作人員在近端操作的傳統模式,實現了火箭發射前4小時內無人值守。液氧、煤油加注開始后,全部操作均由智慧發射系統遠程集中控制。
對于這項技術變化,在發射場從事加注工作28年的技師吉坤深有感觸。他說,之前加注過程中,操作手要在火箭旁開展管路連接、狀態核對、軟管拆卸等工作,尤其是低溫液氧沸點達到一定溫度時,一旦噴濺到人身上,將會引起嚴重燒傷、凍傷。如今,新發射工位無人值守技術的應用,確保了加泄連接器自動對接和自動脫落。這是航天科技飛速發展的縮影。
在一排排電腦前,參試人員正聚精會神地確認設備狀態、核對技術參數。與此同時,一組組參試數據快速匯集到智慧發射系統,供各級指揮員指揮決策。
大數據的交互、分析,大大提升了指揮系統的智能化程度,一組組數據將一線各系統的設備狀況、人員操作情況、任務實施情況實時回傳到指揮中心,為各級指揮員提供了科學及時的決策依據。
智慧發射系統更加高效的同時,也對指揮員能力提出了更高要求。1號指揮員張鑫介紹,以往任務中出現故障,很多前端崗位人員可現場臨時解決。如今無人值守,考驗的不僅是后端各級指揮員精準預判問題、提前處理問題能力,還對各系統指揮員全面把握任務進度、掌握任務流程提出了更高要求。
3月29日17時50分,伴隨著火箭點火、起飛信號發出,記者透過監控大屏看到,箭體上二級液氧和煤油加注連接器、整流罩空調連接器的數十根軟管順勢自動脫落,長征六號改火箭正式擺脫塔架懷抱,搭載著衛星一飛沖天。
“北海飛行正常、遙測信號正常”“太原飛行正常、遙測信號正常”……隨著各測量站陸續傳來火箭飛行正常口令,1000多秒鐘后,衛星順利進入預定軌道,長征六號改首飛任務取得圓滿成功。
看著火箭壯美的飛行軌跡,發射場任務指揮長李彬一顆懸著的心終于放下。他告訴記者,二級液氧、煤油連接器及整流罩空調連接器零秒脫落是這次長征六號改任務的關鍵技術。在合練階段,專業崗位人員反復進行模擬脫落試驗、檢查,才有了現在的萬無一失。