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火星环绕器的“问天”之路都经历了什么?
2020-07-28 12:34:12  来源:时动品牌网  编辑:SD-C8116

核心提示:伴随天问一号发射成功的是京、沪、琼三地的欢呼声,这也是上海航天历史上首次在海南文昌基地执行卫星发射任务。

伴随天问一号发射成功的是京、沪、琼三地的欢呼声,这也是上海航天历史上首次在海南文昌基地执行卫星发射任务。火星环绕器的AIT(总装、集成和试验)任务主要由上海航天八院812所负责,首次采用京、沪两地联合研制模式。接下来我们就来说说火星环绕器在“问天”途中经历的那些事儿。

仿真试验:千百次的锤炼

“实践是检验真理的唯一标准,而试验是检验卫星的有效途径。”每一颗卫星在升空前都要经过无数次地面仿真模拟试验,因为卫星难以实施在轨维修,所以地面的仿真试验显得尤为重要,必须反复进行验证。火星环绕器在初样研制阶段,开展了多次满载状态下的振动试验,模拟发射和在轨主动段环境。实际发射时火星环绕器是与着陆巡视器连接在一起的,为了能够尽量真实模拟发射主动段力学环境,812所试验人员专门制备了着陆巡视器配重件,模拟其外形、机械接口、质量特性及力学特性,是实实在在的仿真演练,必须做到与设计给定的环境条件分毫不差。

火星环绕器很重很胖,测点、通道、工况多,试验时间跨度长,与振动台连接状态需按要求不断调整,仅初样期间的一次振动测试,其加速度和应变测量通道就高达372个。超大型振动台设备庞大复杂、紧固部件多,且具有安装精度要求高等特点,使得其变换方向所用时间比小型振动台多出数倍。据812所试验中心副主任张利介绍,为了确保试验成功,试验人员在试验前、试验中、试验后都严格检查产品状态,质量控制、安全控制一个环节也不能少。尤其在试验过程中工况切换时,产品外观、紧固件、试验设备、试验数据、试验结果都要进行检查确认,试验人员把“严慎细实”要求贯穿于详细记录每一个步骤、反复确认每一个结果、认真填写每一张表格之中,不放过任何一个细节。细节彰显品质,细节决定成败,精细不只是说说而已,它时刻烙印在812所每一位试验人员的心中,体现在每一次的试验操作中。

天线展开:环绕器的感官神经

火箭载着火星探测器飞行约37分钟后,便迎来了星箭分离的重要时刻。此时,火星环绕器的太阳翼和各类天线便逐步启动展开模式。火星环绕器共有7个种类12个活动部件,据主任工艺师张则梅介绍,火星环绕器是首个所有机构展开均为812所独立自主承担的型号,首次独挑大梁,火星探测任务又是国家重点工程,整个团队压力空前。

据总装主岗王利民介绍,火星环绕器活动机构和天线展开不仅多,而且都很长,最长的高增益定向天线长达2.5米,安装时需要折叠六次,这也成为环绕器总装过程中最难啃的一块骨头。在火星环绕器的AIT初样阶段,试验过程中发现了天线展开后无法正常合拢的问题,主要原因是精度不够。总装团队立即紧张行动起来,再次复核数据、优化软件算法,量身定制工装,从早到晚忙碌不停,不解决问题决不罢休。经过一个星期的攻关,团队终于解决了这个难题,大家紧锁的眉头再次展开。经过初正样多次装配验证,平衡精度达到了万分之五。据型号调度王克寒介绍,环绕器的天线长,为保护其在展开后不受损坏,在天线安装过程中,操作人员从不停歇,一站就是一整天,甚至通宵达旦。他们小心翼翼地保护着产品,就像呵护自家的孩子,火星环绕器也从一个个零部件逐步成长为“国之重器”。

为环绕器穿衣:冰火两重天的考验

火星探测器发射后历经9个月的长途旅行才能抵达火星。火星最低温度为零下140摄氏度,为了确保火星环绕器在低温下正常工作,对它的“着装”要求非常严格。这件低温下穿的“衣服”被称为热控隔热组件,业内称低温多层,均采用自动缝纫机床及裁割机完成。火星环绕器的舱体结构大,它的“衣服”面积达到了30平方米,是上海航天历史上体表面积最大的卫星产品,而一般卫星的“衣服”面积仅约15平方米。

火星环绕器使用的是目前国内最大的SAST9000平台,安装了3000N的大推力发动机,发动机工作时温度可达上千摄氏度。这对发动机附近的温度防护提出了很高的要求。负责卫星热控实施的工艺师蒋谌立介绍说,中高温多层使用的是不锈钢箔及铝箔,边缘锋利,加工及安装难度非常大,极易割伤操作人员。为了保证操作安全,安装前,操作人员需穿戴防护服、防割手套和护目镜,先在多层标注安装孔位置进行预装,逐个打好孔后再用不锈钢丝穿套安装。操作人员宛如工艺大师在精心雕琢着“艺术品”,每一个角度、每一个缝隙都分毫不差。他们都有一颗匠心,或许“大国工匠”、“上海工匠”就是这样练成的。

火星环绕器还装有2.5m口径的定向天线,这是上海航天八院目前最大口径的天线。天线整体需要包覆锗膜,由于整体面积过大,锗膜材质偏脆,安装过程中极易导致锗膜破损。工艺人员将定向天线锗膜按照结构分为13块模板,器下按照模板逐一加工并安装,最后再两两搭接保证它的导电性能。操作人员变身成一个个手艺精湛的“裁缝”,为环绕器量身定制了一套“衣裳”。测量、加工、安装,检测,每一步都展现了航天人的周到细致和安全可靠。

三地辗转:海陆空联合运输

火星环绕器首次由京沪两地联合研制,期间多次到海南文昌发射基地开展合练,出现了上海航天历史上首次海陆空联合运输,轮船上、火车上、汽车上、飞机上都有它的身影,而八院812所自主研制的运输监测系统则实时为它保驾护航。

因为联合研制的地域原因,火星环绕器在3年时间里辗转于上海、北京和海南,每一次装箱、每一次装车、每一次卸车、每一次开箱、每一次押运都严格按既定计划进行,在繁琐的往复中各环节有条不紊地紧密衔接,为整个研制任务的进程提供了最安全的保障。大家印象最深刻的是火星环绕器正样运往北京联合研制的运输经历:2019年4月14日,正样产品在由八院型号指挥、八院运保部、812所、509所、武警官兵、交警等组成的押运队伍的护送下赶赴北京。由于环绕器体积大,经历了办理超宽证、拆除高速收费站地桩障碍物等一系列繁琐工作,用时整整3天,确保了火星环绕器正样产品毫发无伤地运抵北京。

火星与地球间最近的距离为5500万公里。在一代代中国航天人的努力下,在数个“首次”的加持下,火星变得不再遥不可及。这注定是一段不同寻常的旅程,中国航天正在一步一个脚印地向着实现航天梦前进。火星,我们来了! (作者 姜林)


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