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带您了解“神舟十五号”成功发射和中国航天员首次“太空会师”背后的丰台力量

北京丰台 2022-12-16


11月29日23时08分,搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,约10分钟后,神舟十五号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,航天员费俊龙、邓清明、张陆状态良好,发射取得圆满成功。

11月30日7时33分,翘盼已久的神舟十四号航天员乘组顺利打开“家门”,热情欢迎远道而来的亲人入驻“天宫”。随后,“胜利会师”的两个航天员乘组,一起在中国人自己的“太空家园”里留下了一张足以载入史册的太空合影。

丰台区被誉为“中国航天事业的发祥地”,航天系统的科研院所云集,中国运载火箭技术研究院、中国航天科工三院等一批国家级科研机构、知名企业坐落于此。今天让我们一起来了解一下“神舟十五号”成功发射和中国航天员首次“太空会师”背后的丰台力量吧~


“神箭”送神舟

长二F火箭研制团队:

新常态,不走“寻常”路

11月29日,由火箭院抓总研制的长征二号F遥十五运载火箭(以下简称“长二F遥十五火箭”)在酒泉卫星发射中心点火升空,将载有3位航天员的神舟十五号飞船送入预定轨道,取得中国空间站建造阶段最后一发载人飞行任务的圆满成功。

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节奏快了 “阔步走”

长二F遥十六火箭起竖、测试,长二F遥十五火箭与飞船对接……从10月份进入发射场以来,总装人员王鹏和同事们一天没歇,同时忙碌着两发火箭的装配工作。这也是空间站建造阶段以来,他们的工作常态。

自执行长二F遥十二火箭任务起,长二F火箭研制团队进入“发射1发、备份1发”及“滚动备份”的发射模式,在为航天员的生命安全加上“双保险”的同时,研制团队的工作量也大幅增加,对发射场操作提出了新的更高的要求。节奏快了,工作步伐要跟上,研制团队从长二F遥十二火箭开始,不断优化发射场流程。

面对同时进场的两发火箭,不仅总装人员连续干、穿插干,进一步压缩时间,控制系统测试人员也忙碌在紧凑的工作里,确保每个测试节点保质保量完成,不耽误下一项工作。

地面设备检修、火箭加电测试、数据判读、状态准备、文档报告编写,从10月8日进场,控制、利用系统副主任设计师孙艳秋每天进行着这些重复但又不简单的工作。

“以前三年磨一箭,现在一年磨三箭,提高效率是必须。”控制系统人员根据任务需求,根据发射场测试流程安排,不断优化流程。孙艳秋说,“除了工作安排上更紧凑,我们还优化整合综合试验测试项目,使综合试验由1个多月压缩到20多天;再加上前期提前准备、工作合并优化等措施,一步步节省时间。”

简化重复测试项目,调整测试顺序,并行、穿插工作……“在确保发射可靠性的前提下,我们不断梳理、优化发射场流程。现在,长二F火箭‘发一备一’的发射场流程已从51天压缩到37天。”长二F火箭总体主任设计师常武权说道。

流程压缩的同时,面对快节奏发射,研制团队加快了对火箭优化改进的步伐。长二F火箭副总设计师刘烽介绍,长二F遥十五火箭对比上一发,共有45项技术状态变化。在“零窗口”基础上,研制团队将火箭的发射窗口时间进行拓宽,增加了对起飞时间偏差的适应性,保证火箭使命必达;采用时间偏差补偿修正技术,使火箭在起飞的时候就知道差多少时间,在整个飞行过程中调整和优化相关参数,保证发射精度。

对耗尽关机变换器的个别器件进行冗余改进,避免存在单点失效的模式;对相关爆炸螺栓解锁后的捕获装置进行改进,使助推分离的前捆绑机构能更适应爆炸螺栓分离时候带来的冲击等风险……研制团队在提高可靠性方面也进行多项改进,尽可能消除薄弱环节。

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任务多了 “稳重走”

“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”,在长二F遥十五火箭发射队进场动员会上,院党委书记、发射队临时党委书记王国辉提出,载人航天精神的珍贵就在于“特别”,也难在“特别”。“特别”就是要超出平常,就是要高于一般标准。研制团队要把“特别”的标准体现到发射场工作的方方面面。

面对新常态,长二F火箭研制团队用更高的标准,稳步前行,确保过程完美、结果圆满。

“除了每天班前会、班后会沟通进展,每晚多媒体确认确保过程记录到位外,我们还会在每一项大工序开始前系统交底,要求设计人员参加并讲解,确保工作质量。”谈起总装工作上的严格,王鹏打开了“话匣子”。

从长二F火箭合练箭开始,王鹏就从事长二F火箭总装工作,十几发任务下来,他对火箭越来越熟悉,但操作标准从未降低。尤其现在两发火箭同时干,每发技术状态都不一样,保证准确性、一致性成为重点。插头是否防松、插接是否到位、位置是否正确……他对产品的状态检查更加细致。

“要达到最好的状态,就要用最好的设备、最好的产品。”除了严苛的设计、谨慎的试验、精准的装配,研制团队在设备选择上也一直坚持优中选优。

在长二F遥十三火箭研制时,9台蓄压器中,有一台压力稳定值测出来比其它几台稍低,虽然都在使用标准要求范围内,但研制团队追求高标准、高质量,不放过任何隐患,经过深入研究讨论后,决定更换。

“蓄压器自使用以来,从未在其它火箭中更换过,这是首次。”王鹏形象地比喻道,“如果说普通火箭上设备是及格可上岗,那我们这枚箭就必须执行最高标准。9台蓄压器,8台都是高标准,1台不够高,那即使它远高于及格线也需要更换。”“载人航天,人命关天”,也正因为研制团队高标准的坚持,才保证了这一发发火箭的圆满成功。

如果说操作流程、设备使用上的严格是提高火箭可靠性的必备条件,那操作人员的严谨工作则是保障火箭可靠性的根基。“载人航天没有试错的机会。”正因为这特殊的任务、这无价的“载荷”,对研制团队提出了极高的要求。

负责伺服机构测试和判读的张春龙,正式入职以来接到的第一个型号产品任务就是长二F遥十二火箭。在为能参与到空间站建造阶段4发载人飞行任务中感到光荣的同时,他也用更严谨的态度,进行每一次参数判读,确保无漏判无错判。

长二F火箭配气台岗位发射队员严善新今年退休,这发任务是他退休前执行的最后一次任务,意义非凡。虽然有着三十多年的地面供气经验,但每次执行任务,严善新依然很紧张,不断叮嘱自己“必须要认真”。也正因如此,工作以来,他从未有过一次失误。

此外,长二F火箭发射队对队员的选择和培养更“严苛”。“你说我听”就是对去发射场的“新人”的一场特殊考验。这里的“新人”不仅仅指未执行过发射任务的人,还包括执行过发射任务,但未从事过当次任务岗位的人,以及执行过发射任务,也从事过当次任务岗位,但是从其他队伍回归的人。在考试时,他们要详述发射场操作内容,并回答型号两总级的专家、领导等考官对重点环节的发问,答不上来者不通过。大家形容它的难度“堪比毕业论文答辩”。在这一场场考试中,大家工作起来更加严谨细致、精益求精。

精益无止境、传承不止步。长二F火箭发射队还设置了“学习岗”,从各专业选拔出优秀“尖兵”,让他们在百倍的努力中锤炼经验,在争分夺秒的积累中琢磨技巧,练就万无一失的本领,为后续任务挺身而出。

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密度高了 “坚实走”

“射前流程自动化程度更高,减少了人为操作失误风险。”“判读和射前监测使用了云平台技术,操作也更便捷了!”“冗余程度更高,可靠性也更高。”……让电气系统设计人员徐喆垚津津乐道的,正是更新后的地面设备。

本次任务是党的二十大后首次载人发射任务,也是中国空间站建造阶段的最后一次发射任务,意义非比寻常。在这特殊时期,长二F火箭也赶上了“辞旧迎新”的新起点,全新的地面设备点亮了全年的收官之战,也为后续的高密度发射任务打下更坚实的基础。

全新的地面设备带来了很多可喜的变化:在控制系统上,新地面设备进行了产品化设计,多个型号可共用,减少了重复试验和分析;在确保可靠性、安全性、冗余度的基础上,测发控系统地面设备由50多台整合为30多台,体量、体积进一步减少;将控制系统和利用系统融合为一个系统,减少了一半岗位人员……便捷性提升的同时,与这些“新朋友”的磨合也花了研制团队不少的心思。

回忆起设备调试的那段时光,孙艳秋颇有感触,“现在都忘了当时是怎么熬过来的。”控制系统设计复杂、测试参数多,全新的地面软件、硬件需要在系统中一步步调试、调整。从2021年8月到今年4月,孙艳秋和同事们基本每天“泡”在综合试验室,一干就是到半夜。除了设备调试,按照型号设计质量要求,孙艳秋和同事们还需编写设计、试验、质量分析等报告,中途穿插保证发射任务,他们多线并行,克服时间紧、工作量大的困难,最终确保新地面设备按时交付使用。

换新地面设备带来的挑战,其实在长二F火箭进入高密度发射前就开始了,为确保空间站建造阶段飞行任务稳妥可靠、万无一失,研制团队对发射平台执行了大修任务。

发射平台大修工程量很大,平台整体顶升,主体结构件现场检测修整,电气、液压、驱动系统等数百台产品全部更新换代。在一年不到的时间内,地面发射支持系统人员要完成两个发射平台的大修,难度可想而知。

任晓伟是活动发射平台总体设计师,让他印象最深的是临近交付时,正值酒泉卫星发射中心气温低的时候,车上放的水都冻成了冰,需要捂一会才能喝。他和同事们在露天高高的平台上,回装、检测着仪器设备。冷冽的寒风下,脸冻得僵硬,但想到后面那么多发火箭将从这里顺利起飞,他的心里便涌起一股热流。

“载人发射,不能有任何马虎和放松,任何技术状态更改都是有规则和要求的。”这次长二F遥十五火箭还采用了新批次产品,进一步提高国产化率。而这中间每一个产品的更换改进,都经过了设计人员前期充分的研究。长二F火箭遥外测技术负责人林涓介绍,“以元器件替换为例,我们从3年前就开展调研,2年前进行选型,之后又经历了多轮验证试验,只为确保产品可靠性。”

以圆满落幕,踏胜利前行。今年是中国载人航天工程立项实施30周年,长二F火箭研制团队见证了我国载人航天工程的每一步,以连战连捷的优异成绩见证了这段非凡的历史,也用一次次的成功不断坚定大家的信心和信念。未来,长二F火箭研制团队还将以铿锵步伐,继续逐梦前行,在空间站运营阶段创造更多辉煌。




神十五和神十四航天员乘组

首次实现“太空会师”

中国航天科工三院产品全程护航

11月30日05时42分,神舟十五号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接,成功对接于空间站天和核心舱前向端口,整个对接过程历时约6.5小时。

后续,两个航天员乘组将在空间站进行首次在轨轮换。期间,6名航天员将共同在空间站工作生活约5天时间,完成各项既定任务和交接工作。

此次任务中,中国航天科工三院自主研制生产的系列产品全程护航神舟十五号载人飞船飞行任务。

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交会对接的“精准测量员”

本次任务是中国航天科工三院33所研制的高精度加速度计组合第8次出征。在交会对接过程中,该组合的核心器件石英挠性加速度计,能在微重力环境下精准测量加速度,并通过IF转换电路精准“翻译”、传递给飞船控制系统,为飞船提供实时精确的速度、位置信息。

随着神舟十五号向中国空间站逐渐靠近,交会对接的过程仿佛“万里穿针”,飞船中搭载的高精度加速度计组合需要测量0到0.1g的加速度范围,仅为探测器升空过程中最大加速度的千分之一量级,大体相当于用蚂蚁的力量推一只悬浮的大象所能产生的速度变化。

自2011年完成神舟八号与天宫一号交会对接的首次任务以来,该组合凭借优异表现成为神舟飞船交会对接阶段的重要保障之一。

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飞行任务的“调度规划员”

中国航天科工三院航天智信支撑了国内首型空间站运营规划综合管理系统研制,该系统能自动化编排任务,相较于手动规划,可大幅提升编效率和精准性,可允许数十至上百名用户同时提交任务需求,在分钟级内生成任务规划方案,有效解决了复杂任务快速求解的技术难题,实现多用户的高效协同。

团队创新研发的软件界面,不仅可以增加与用户的互动程度,还可以方便工作人员按照时间线执行任务时快速读取该任务的特定要求和资源需求。软件界面简洁、直观,操作方便。

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技术精湛的“全程护航员”

中国航天科工三院111厂研制的连接分离机构是神舟飞船的关键部件之一,其作用是从飞船发射到交会对接时,克服空中气流等外力因素影响,确保飞船各舱段安全有效连接;在飞船返回时,实现舱段快速分离。从神舟一号到神舟十五号,系列产品始终如一为飞船提供圆满保障。

连接分离机构是神舟飞船的十大关键技术之一,产品小、零件形状复杂,精度要求高,主要包括火工锁和弹簧分离推杆,它们分布在飞船轨道舱和返回舱之间、返回舱和推进舱之间、返回舱防热大底和舱体之间,将各舱段紧密连接。



来   源:丰台区融媒体中心 中国运载火箭技术研究院  中国航天科工三院

编   辑:柯   澜

排   版:刘小双

监   制:邓支悦

总监制:徐   星


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