助飞“嫦娥奔月”
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作者: 王雄文 殷秀峰 赵燕敏 王同心
西部是一块神奇而广袤的土地,这里不仅有丰富的资源,而且是中国重要的航天工业基地。两弹一星由西部升起,神舟飞船由西部飞向太空,如今中国的“嫦娥”卫星又由西部奔向月球。在这飞天探月的伟大工程中,陕西航天科技工作者,发扬团结协作精神,承担了许多科研任务,做出了卓越贡献。
飞天揽月,是中华民族的千年梦想,自从2003年中国人杨利伟叩响天门,遨游太空。时隔4年,中国人又将绕月探测卫星放飞天际。2007年10月24日,这绝对是一个值得永远纪念的日子,中国人制造的火箭一声长啸,直上九天,开始了向38万公里外月球的远征。“嫦娥一号”月球卫星的升空和顺利变轨,完成各项探测任务,标志着我国航天事业已树起了第三个里程碑。为了将千年传说变为现实,陕西航天人为“卫星助推”,为“嫦娥梳妆”,为“嫦娥添耳目”做了大量工作,付出了艰辛努力。
航天六院
为“嫦娥奔月”供动力
位于西安的中国航天科技集团公司第六研究院,是我国液体火箭发动机的研制中心。嫦娥要奔月,必须有火箭作动力,这动力就是嫦娥飞向月球的天梯。当我们从电视上看到,当长征三号甲火箭喷着橘红色的火焰,托举着“嫦娥”卫星腾空而起,直上云霄的时候,人们不禁欢呼,我们的嫦娥卫星发射成功了。
在“嫦娥一号”卫星发射飞行任务中,航天六院承担了运载火箭一级发动机、二级发动机、三级发动机的研制任务。这个被誉为“中国火箭动力之乡”的科研单位,此前曾圆满完成了我国长征系列火箭102次的研制发射,发动机成功率一直保持在100%的纪录,创造了世界航天史上的奇迹。这次,他们又为祖国立下了新功。
六院研制的绕月工程火箭发动机,对他们来说是一次新的挑战。航天专家知道,发动机是火箭的心脏,是航天器问鼎太空的动力之源。离开高质量、高可靠性的火箭发动机产品,任何航天飞行都无从谈起。过去的卫星发射一般在3.58万公里,绕地球飞行。这次要发射距地球38万公里的路程,使卫星绕月球飞行难度可想而知。尤其是火箭要将“嫦娥”2300公斤庞大的身躯送入太空,飞行要达到每秒7.91公里的第一宇宙速度,必须靠强大推力的液体火箭发动机。“嫦娥一号”卫星加上长征三号甲火箭的总重量250吨左右,全靠发动机托举起来,这就必须依赖成熟的技术和质量。
发射“嫦娥一号”的长三甲火箭,主要包括动力系统、控制系统(平台、计算机等)、箭体结构、地面设备等部分。火箭的顶部是“嫦娥一号”卫星,下边是仪器舱,里面有计算机、控制系统,再下边就是动力系统,一级发动机4台,每台75吨推力,火箭起飞时,4台发动机同时工作,产生300吨推力。二级发动机由一台大发动机和4台游动发动机组成。三级发动机是液氢液氧发动机,是一种低温高能发动机。发动机上部是燃料箱和氧化剂箱,相当于汽车的油箱,那么长的火箭筒子,主要是为发动机提供腾空的燃料。
新的技术要求,对航天六院提出了新的考验。他们以稳妥可靠、万无一失为唯一选择。以独具特色的航天质量管理体系和措施,确保为“嫦娥一号”提供安全、高效、强大的动力。火箭发动机上焊缝数量多达6700多条,任何一条都不能有丝毫缺陷。为确保质量,科技人员要对所有的焊缝进行X光射线检查,以保万无一失。对生产装配的全过程进行分级检查确认,即在工序“三检”的基础上,质量部门、工艺部门的主管技术人员再进行一次检查后,提交主管设计进行检查确认。就是一个小螺丝帽都要经过自检、互检、抽检等7次检查,全面表格化管理,全程记录,全程监控。
航天六院为绕月探测工程发挥了科技优势,付出了巨大努力,也涌现出了一批先进典型人物。如液体火箭发动机学术技术带头人、六院院长谭永华,火箭副总指挥、科技委副主任肖厚德,发动机专家、火箭副总设计师段增斌,发动机试验技术带头人史峰章,技术工人的代表、全国青年岗位能手张勇峰,发动机装配班班长王萍,以及全国质量信得过班组、发动机总装车间一班、大型火箭发动机设计室等优秀集体。
正是有了这些优秀科技人员和技术工人才造就了长三甲火箭顺利升空,飞向远方。
771研究所
为“嫦娥奔月”造大脑
“嫦娥一号”卫星,是我国实施探月工程的前哨站,它将对月球进行全方位的探测,为下一步卫星落到月球并回归做前期准备。
西安771研究所,是我国唯一的集计算机与集成电路科研生产为一体并互相配套的大型专业研究所。在“嫦娥一号”工程中,771研究所承担了长三甲运载火箭的箭载计算机和“嫦娥一号”卫星的中央处理单元(简称CTU)的研制任务。这就像人的大脑,它控制着火箭与卫星的每一个动作。箭载计算机就是安装在火箭上的计算机,其中配套的半导体集成电路有7个品种、143只,混合集成电路18个品种、1896只。通过这些系统,指令火箭点火,起飞和推进,火箭飞行过程中方向的控制,速度的调整,从一级火箭、二级火箭到三级火箭的过渡,直至进入预定轨道飞行,全靠计算机来控制。作为长三甲火箭的关键部位――三冗余箭载计算机,曾参加过7次火箭发射,从未出现任何问题。这次“嫦娥”顺利升空,又一次验证了他们可靠的技术和质量。
CTU中央处理单元,是“嫦娥一号”卫星数据管理分系统的核心,其中配套的半导体集成电路有7个品种,532只,混合集成电路有11个品种,498只。要确保这颗大脑百分之百的运转,才能完成卫星平台数据管理以及部分控制任务。
在承担这一艰巨工程中,771研究所研发部成立了一支工作作风严谨、勇于吃苦的队伍,由一名主任设计师、二名副主任设计师及三名主管设计师组成的6人攻关小组,从接受任务到拿出产品,仅用了三年多时间。在时间紧、任务重的情况下,攻关组放弃了节假日休息时间,持续加班加点,为的是“嫦娥”早日飞天,为中华民族争气。
作为这次研制任务的主任设计师、年轻的研究员唐雪寒,处处以身作则,他不顾自己身体的病痛,坚持超负荷工作,带领全组人员攻克了一个个技术难关。他们将全身心投入到设计、生产和调试之中,并首次提出了计算机无盲区设计,大大增强了在空间辐射环境下的故障检测和自主恢复能力,从而更好地保证深空探测卫星测控任务的顺利完成。
对于CTU攻关组副主任设计师伊岚,这是她首次参与从设计到生产的卫星,刚担任副主任时非常兴奋,认为这是大显身手的好时机,但随着工作的推进,感到压力越来越大,她认真细心地干好每一道工作,生怕出现什么问题,就在发射前十分种,她还捏着一把汗,直到长三甲发射成功,她才松了一口气,露出了欣慰的笑容。
箭载计算机研制组主任设计师赵向荣,在技术攻关中,凭着自己的不懈努力,解决了许多核心问题。在进入关键阶段,他和妻子同在一个科研组,工作起来常常是一周都顾不上家,他们照顾不了孩子,就把4岁的儿子送到奶奶家去。
为了使箭载计算机万无一失,运转可靠,研制人员要经过几百次的检测,放到100多摄氏度的高温下和零下100多摄氏度的低温下进行检测,还要经过几百小时的震动,将安全率提高到万分之九千九百九十八,可以说是百分之百,以确保“嫦娥”成功奔月。
771研究所就是这样以高度负责的精神,严谨务实、精益求精地干好每一个部件、每一道工序,使我国的航天技术跨入国际先进行列。
504研究所
为“嫦娥奔月”添耳目
“嫦娥一号”卫星在飞向天际之后,在远离地球38万公里之外,怎样知道它的飞行状态,如何联系及指挥这个天外使者,所有这些都是通过卫星上的测控全向天线来完成。西安空间无线电技术研究所,即中国航天504研究所,承担了此项任务。
测控全向天线是卫星上的关键项目,它起着传输信息、接受信息的重要作用,这就如同“嫦娥”的眼睛、耳朵和嘴巴,卫星哪里不舒服了,周围环境有什么冷暖变化,宇宙射线的强度如何等等,都是通过全向天线来与地面沟通。同时要求天线实行全球波束覆盖,不留盲点,这样才能保证“嫦娥”在起飞、运行阶段,以及达到月球轨道后,卫星与地面保持畅通的联络。
“嫦娥”的天线与其他卫星的天线不同,一是信息传输距离远,测控信道的自由空间消耗很大,再就是飞行的轨道复杂多变,深空环境变幻莫测,三是在月球环境状态下,最高温度可达200℃左右,最低温度则达-180℃,在如此大的温差下,普通的材料当然是不行的。所有这些因素对测控全向天线的方向性、精密度、结构设计、材料使用等多项指标,都提出了非常严格的要求。504研究所作为我国飞行器测控和卫星应用电子系统与设备的科研、生产单位,面对全新的技术领域,面对更遥远的深空探测,他们以高度的政治责任感和使命感,全力以赴,投入到全向测控天线和数传子系统的研制工作中。
数传子系统就是“嫦娥”的嘴巴,它要将在月球上空中看到的情况,及自身的温度、各种飞行参数等向地面报告。数传子系统主要负责将科学数据、语言信号,还有选定的32首歌曲从卫星上传回地面,并对卫星进行测距。
全向天线和数传子系统是“嫦娥”卫星上的关键项目,在接到任务后,504研究所的科技人员呕心沥血,顽强奋战,发扬大力协同、无私奉献的航天精神,共有100多人参与研制工作。他们坚持技术创新,攻克了一道道难关,使产品和质量都实现了新的跨越。
数传子系统设计师董晨,在调试仪器资源相当紧张、与其他型号调试任务冲突的情况下,接连三天都是利用晚上时间,避开调试设备使用高峰期,每天调试到凌晨4点钟才回寝室休息,早上仍正常上班。副主任设计师唐浩,刚动完脑部手术,立马就返回研制现场,为的是加快嫦娥工程的进度。
测控天线技术负责人凌闽河,被项目负责人黄普明称为“不善言辞但靠产品说话的设计师”。他工作特别认真,负责测控天线的攻关项目时,有次需要对天线的方向图10多个面进行测试,工作量非常巨大。但他丝毫没有怨言,不断优化进行试验,最终实现了最佳状态。
质量经理于瑞霞是个干活儿细心的人,一次急需整理嫦娥的相关资料,她一直忙到晚上12点多,印完材料后她才回到家里,结果第二天就接到任务去北京出差,又开始了她的新工作。所有研制人员鼓足干劲,奔着嫦娥飞天的目标,昼夜加班,废寝忘食,积极努力,经过两个月的奋战,终于按时完成了试验任务。
陕西航天科技人员,怀着中华民族腾飞的伟大理想,用自己的聪明才智和辛勤汗水,从一点一滴做起,忘我工作,顽强奋斗,化梦想为现实,谱写了一曲民族复兴的壮歌。
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