载人航天发射能力稳定可靠
发布日期:2009-09-25 字体【

中国酒泉卫星发射中心载人航天发射场

人类几千年的浩渺历史就是一部不断向未知世界进军、扩大认识世界的历史。自1911年现代航天奠基人——苏联科学家齐奥尔科夫斯基提出:“地球是人类的摇篮,但是人类绝不会永远躺在这个摇篮里,而会不断探索新的天体和空间”的著名感召以来,一代又一代航天人为人类探索和进入太空这个宏伟目标而不懈努力奋斗。至今世界上共进行了250多次载人航天飞行,将900多名航天员送入太空。

我国远古有嫦娥奔月、夸父逐日的神奇传说,明朝有万户飞天的悲壮故事,不断激励着后人去探索浩瀚无垠的宇宙。进入20世纪90年代后,为了在世界高科技激烈竞争中站稳脚跟,在世界载人航天领域占有一席之地,党中央高瞻远瞩、审时度势,于1992年决策实施我国载人航天工程。工程实施以来,在中央专委的正确领导下,在全国各有关部门、地方的大力支持下,参与工程研制试验的全体同志大力弘扬“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神,迎难而上,知难而进,奋力拼搏,成功实施了四次无人飞行试验和三次载人航天飞行,实现了中华民族千百年来的“飞天”梦想,使我国成为世界上第三个自主掌握载人航天技术和空间出舱技术的国家。

在这个跨世纪的伟大工程实践中,选择载人航天发射场,既要考虑任务需要,也要考虑地理位置、自然条件、社会环境等综合因素,使之便于测试发射、跟踪测量、应急救生以及飞船返回等。综合各种因素,载人航天发射场历史性地选择了酒泉卫星发射中心。中心自1958年组建以来,几代航天人无怨无悔地奋斗在大漠戈壁,忠诚履行党和人民赋予的神圣使命,创造了我国航天史上第一枚导弹发射试验、第一次导弹核武器结合试验、第一颗人造卫星发射、第一艘载人飞船发射等多个第一。载人航天工程的实施,中心建成了具有世界先进水平的载人航天发射场,攻克并掌握了载人航天发射技术,培养了一批素质过硬、水平较高的工程管理人才、技术领军人才和科研创新人才,使中心成为展示我国经济实力、国防实力和民族凝聚力的重要窗口。

一、载人航天发射场工程建设

1.载人航天工程任务和组成

我国曾于1970年7月14日启动载人航天工程,工程代号为“714”,飞船取名为“曙光号”,由于当时国家经济和技术基础薄弱,工程很快下马。1986年载人航天重新被列入863计划,1992年9月21日党中央批准中央专委《关于开展我国载人飞船工程研制的请示》,正式启动载人航天工程,工程代号为“921”。工程确定“三步走”战略:第一步发射载人飞船,第二步发射空间实验室,第三步发射空间站。工程第一步明确四项基本任务:掌握载人航天基本技术,初步建成天地往返运输系统,为空间大系统积累经验。2003年和2005年,我国成功发射了“神舟五号”和“神舟六号”两艘载人飞船,圆满完成了工程第一步任务,并于2008年完成航天员空间出舱活动,进入工程第二步实践活动。

2.载人航天发射场建设

载人航天发射场是飞船和航天员进入茫茫宇宙之前在陆上的最后一个停泊点,工程各大系统需要齐集发射场进行发射前的总装、测试、推进剂加注、航天员登舱和运载火箭点火发射。载人航天发射场的建设,是各种先进技术、设备和材料的综合体现,是一项技术先进、规模庞大、设备复杂的系统工程。

(1)载人航天发射场的任务

载人航天发射场的基本任务是完成运载火箭和飞船的测试发射工作,为飞船应用系统提供测试发射条件,为航天员提供射前生活、医监医保和锻炼设施,具有待发段紧急撤离和零高度逃逸救生的判决、控制和指挥能力,完成运载火箭上升段的跟踪测量和安全控制,完成飞船上升段地面遥控和逃逸救生地面控制,提供发射场区的气象和各种技术勤务保障等。

(2)总体技术指标和要求

载人航天发射场的建设要满足102.59°至103.76°射向、运载火箭和飞船总装及测试要求;满足运载火箭和飞船在发射区工作不超过3天的流程要求;具有运载火箭同种推进剂多储箱同时加注能力;当运载火箭和飞船在发射区发生故障时,可采用船箭组合体垂直返回技术区或船罩组合体单独返回技术区;具有射前航天员和工作人员紧急撤离措施,具有实施待发段紧急撤离和逃逸的判断、控制、指挥能力,具有通过有线和无线两种手段发送逃逸指令的能力;具有运载火箭、飞船上升段的跟踪测量、逃逸救生和安全控制能力;提供长、中、短期天气预报和危险天气警报,进行0至70米浅层风测量和0至25千米高度的气象探测,具有发射场区雷电和电场强度监测能力;满足电磁兼容要求,软件开发符合工程化要求等。

(3)载人航天发射场总体方案

在确保安全可靠的前提下,载人航天发射场采用垂直总装、垂直测试、垂直整体运输的“三垂”工艺流程和远距离测试发射控制方案,由技术区、发射区、试验指挥区、航天员区和试验协作区,以及测试发射指挥监控、火箭推进剂加注供气、航天员应急救生地面控制、首区测控通信和技术勤务保障等系统组成。

技术区主要完成运载火箭、飞船、逃逸塔总装测试以及飞船整流罩装配、船-箭-塔对接、人-船-箭-地联合测试等工作。发射区距离技术区1.5公里,主要完成运载火箭和载人飞船最后的测试检查、航天员登舱以及运载火箭的点火发射。试验指挥区是组织测试发射和上升段测量控制的场所。航天员区是航天员进入发射场后训练和生活的主要场所。试验协作区是参试人员休息、生活、工作场所。

测试发射指挥监控系统是中心前进指挥所和发射测试站指挥所的指挥保障系统,具有指挥保障、监测控制、监视显示、信息交换和数据管理等能力。航天员应急救生地面控制系统主要完成待发段航天员应急救生的决策、指挥与实施。火箭推进剂加注供气系统主要完成火箭推进剂加注和提供各种空气、氮气、高纯氮及高纯氧等特殊用气。技术勤务系统主要完成铁路运输、发供电、特燃保障、气象、计量、消防与火灾报警、电磁环境监测和残骸搜索与回收等各种技术支持服务。首区测控通信系统主要完成上升段火箭和飞船的跟踪测量、逃逸控制、安全控制以及任务的组织指挥保障等。

3.载人航天发射场建设成就

载人航天发射场于1994年破土动工,1997年完成建设,历时四年时间,共投入资金11亿多元,1998年第一次投入使用,创造了许多非凡的建设成就。

垂直总装测试厂房是载人航天发射场核心建筑物,运载火箭总装测试、船-箭-塔对接以及人-船-箭-地联合测试都在该厂房内进行,厂房总高93.56米,采用钢筋混凝土的巨型框架多砼体结构体型,不仅很好解决了戈壁滩风沙大的密封问题,而且整体造价比美国全钢结构节省约40%.同时,将水平转载准备间、测发楼与之连成一体,有利于产品物流通畅,人员交通方便,信息交流快捷,而且衬托了垂直总装测试厂房的阳刚之气,是“功能”与“形式”的完美结合。

脐带塔是发射区运载火箭、载人飞船与地面连接的桥梁,塔高105米(含避雷针高度),全钢结构,重量4000多吨,共有十三层工作平台,四个电缆摆杆水平杆。专门设置了防爆电梯和逃逸救生滑道,紧急情况下可供航天员和工作人员紧急撤离使用。采用双面导流槽形式,有效减少了开挖深度,解决了地下水对施工作业的影响,工程投资降低25%.

垂直总装测试厂房与脐带塔之间通过一条20米宽的无缝钢轨连接,活动发射平台通过这条钢轨将船箭组合体垂直运输至发射区。垂直总装测试厂房两个工位之间通过轨道转换车实现活动发射平台的转轨,相比欧空局采用转盘方式实现转轨,土建工程量减少3倍,机械设备造价减少4倍。

航天员公寓是航天员进入发射场后生活、训练以及登舱前国家领导人接见和会见记者的场所。通过人性化设计,公寓为一栋别墅式建筑,典雅的中厅,摆放着鲜花,充满生活的美好。围合着楼梯的长城,象征着中华民族源远流长,蓬勃向上。透过窗外,古老的胡杨林和黑河潺潺流水尽收眼底,使航天员感到轻松、和谐和自然。

通过中心航天人的努力实践和技术攻关,载人航天发射场创立了具有中国特色的“三垂一远”测试发射工艺流程和控制模式、火箭推进剂多贮箱并行加注技术、航天员应急救生地面控制技术、发射指挥技术、智能化指挥监控技术、发射首区测控通信支持技术以及供配电、气象和电磁兼容保障技术,形成了严密的计划管理、严格的质量控制、严谨的试验作风、大系统的团结协作等独具特色的载人航天质量文化,满足了载人航天发射高可靠性和高安全性要求。

二、载人航天发射试验

载人航天工程实施以来,进行了一次零高度逃逸救生飞行试验、四次无人飞行试验和两次载人航天飞行。回想载人航天发射的壮丽场面,千军万马会集发射场,举国关注,举世瞩目。“神舟一号”的首飞成功,“神舟二号”的艰难曲折,“神舟三号”的一波三折,“神舟四号”的低温严寒,“神舟五号”的壮美腾飞,“神舟六号”的风雪出征,“神舟七号”的成就经典,使我们一次次感受到载人航天的艰难曲折和辉煌壮丽。

1.首战告捷,零高度逃逸飞行试验圆满成功

零高度逃逸救生飞行试验,是我国航天史上第一次带有载人性质的飞行试验,主要模拟运载火箭在发射台上出现故障时,逃逸飞行器处于“零高度”、“零速度”初始条件下的逃逸救生飞行试验。由于此次试验为研制性飞行试验,所有产品皆为初样状态,试验的风险和难度很大。零高度逃逸救生飞行试验虽然只是一项研制阶段试验,但至关重要。因为只有成功,才能决定1999年是否执行首次无人飞行试验。

1998年9月8日至10月18日,产品分别在技、发阵地进行了严格测试,归零处理各类问题19个。北京时间10月19日9时30分1秒707毫秒,由火箭故障检测处理系统地面逃逸测试微机自动发出“逃逸”指令,逃逸飞行器从发射阵地离台起飞,整个飞行过程中点火时序正确,返回舱与逃逸飞行器正常分离,伞系统正常工作,最后安全着陆于距发射点2190米处,试验获得成功。

这次试验组织周密,准备充分,质量受控,检验了火箭逃逸系统总体设计方案的正确性以及各系统之间的协调性,考核了飞船、应急救生以及相关系统的工作性能。同时,此次飞行试验亦暴露出试验产品设计、工艺质量等方面的问题,为进一步提高飞行产品的可靠性积累了宝贵的工程经验。试验成功后,时任载人航天工程总指挥的曹刚川同志现场讲话,他说:“这次试验非常重要,其成败对载人航天任务下一步的顺利实施影响重大。这次又打了一个大胜仗,又是一个‘满堂红’”。

2.争八保九,首艘无人飞船按计划发射升空

“神舟一号”无人飞行试验,是我国载人航天工程实施以来的首次飞行试验,技术新、产品新、人员新、设施设备新,是对工程各大系统从设计到研制建设的一次最实际、最全面的考核,能否按计划在1999年实施发射,对整个工程计划具有战略性意义。由于此次任务与第二次发射场合练紧密相连,历时四个月时间,跨越了夏、秋、冬三个季节,中心的组织指挥以及各项技术勤务保障经受了严峻考验。

1999年7月13日装载着“神舟一号”飞船的专列进场,一场空前的大会战拉开序幕。此次飞行试验,中心成立了由刘明山主任为指挥长,汪德源书记、张建启副主任等为副指挥长的发射场区指挥部。根据指挥部审议通过的任务实施计划,至10月8日完成了第二次发射场合练,为实施首次飞行试验做好了各项准备。

1999年10月9日开始进入首次无人飞行试验任务实施阶段,各系统按既定流程开展工作。任务实施过程中,妥善处理各类问题26个,特别是发生飞船液浮陀螺马达电子箱综合控制板故障后,发射场区指挥部力排众议,深入技术人员和操作工人当中,与大家一起研究,制定了详细的操作方案,成功地拉开了飞船返回舱大底,取出综合控制板,重新进行软件落焊,彻底解决了该故障,为首飞成功奠定了坚实的技术基础,同时也牢固树立了“载人航天、质量第一”的思想。经过参试各方的大力协同、密切配合,火箭于11月19日实施推进剂加注,当晚22时30分进入临射8小时程序,11月20日06时30分火箭准时点火起飞,飞船按预定程序在轨运行14圈后,返回舱于11月21日凌晨03时41分顺利返回内蒙古苏尼特右旗赛汉塔拉主着陆场,首次飞行试验获得圆满成功。

首次飞行试验的圆满成功,充分验证了载人航天发射工程采用的“三垂一远”测试发射模式是成功的,运载火箭、飞船、发射场、测控通信各系统方案设计是正确的,系统之间是协调匹配的。此次飞行试验,中心广大技术和管理人员获得了大量宝贵经验,为更好地完成工程后续任务奠定了坚实基础。

3.首遭挫折,第二次无人飞行试验返回失利

“神舟二号”无人飞行试验,飞船安装了人体代谢模拟装置及形体假人等相关设备,是我国第一艘按载人要求配置的正样飞船。飞船各舱段采用空运方式进入发射场,在我国航天史上是第一次。

此次飞行试验,中心成立了由刘明山主任为指挥长,鲁思诚书记、张建启副主任等为副指挥长的发射场区指挥部。在发射场区指挥部的集中领导和统一指挥下,参试各方严密组织,精心实施,协同攻关,按流程完成全部检查测试项目后,于2001年1月9日实施火箭推进剂加注,当日17时进入临射8小时程序。1月10日01时00分火箭准时点火起飞,飞船按预定程序在轨运行7天后,于第107圈制动返回。

此次飞行试验,是在冬季寒冷环境条件(零下15℃)下进行的。为了确保低温条件下顺利实施发射任务,发射场设施设备进行了适应性改造,运载火箭、飞船等系统也采取了相应的保温措施,整个测试发射过程中,各系统经受住了低温考验,为低温条件下实施航天发射积累了宝贵经验。飞船和运载火箭在进行测试发射技术准备过程中,发生了一些质量问题,特别是发生了活动发射平台误启动而造成运载火箭被撞的严重操作差错。这些问题的发生对航天产品的质量管理以及发射场测试发射的操作质量敲响了警钟。

科学试验有险阻。飞船返回舱返回失败以及任务实施过程中暴露出的各种问题,深深地教育了所有参试人员,使大家明白了一个道理:保质量就是保生命,保质量就是保成功。

4.攻坚克难,第三次无人飞行试验力转乾坤

“神舟三号”无人飞行试验,是让上上下下感到压力巨大的一次飞行试验。由于实施载人航天飞行的前提是必须有两次无人飞行试验连续获得成功,“神舟二号”飞船返回失利,给“神舟三号”飞船发射带来了巨大压力。与此同时,江泽民主席听说“神舟三号”飞船即将发射,打电话给载人航天工程总指挥曹刚川同志说:“不管你们把发射时间定在哪天,我一定要到发射场去,为你们加油鼓劲”。因为江主席的到来,意味着此次发射,只许成功,不许失败。

此次飞行试验,中心成立了由张建启主任为指挥长,鲁思诚书记、崔吉俊副主任等为副指挥长的发射场区指挥部。按照计划安排,2001年9月30日“神舟三号”飞船空运进场,在飞船总装测试中,发生了Y27和Y35型穿舱插座批次性质量问题。在这关键时刻,江主席做出了“要绝对保证安全。既然发现了问题,一定要彻底解决,切勿抢时间”的重要指示。经过艰苦细致的分析验证,发射场区指挥部决定暂时中止试验,飞船留在发射场,所有Y27和Y35型插座重新设计生产,此故障导致发射任务中止两个月时间。2001年12月10日新生产的穿舱插座空运进场,至2002年2月5日完成了穿舱插座更换及飞船总装、补充测试,任务进入正常测试发射程序。2002年3月25日实施火箭推进剂加注,当日14时15分进入临射8小时程序。发射实施期间,江主席等党和国家、军队领导人亲临现场指导发射。22时15分火箭准时点火起飞,飞船按预定程序在轨运行7天108圈后,返回舱于4月1日16时54分安全返回内蒙古苏尼特右旗赛汉塔拉主着陆场。此次飞行试验获得圆满成功,扭转了“神舟二号”飞船返回失利的被动局面,使工程进入了良好的发展轨道。

第三次无人飞行试验任务,因飞船穿舱插座批次性问题,致使整个试验计划后推。从2001年9月30日飞船专列进场,至2002年4月1日飞船返回着陆,历时6个月时间,跨越了秋、冬、春三个季节,经历了国庆、元旦、春节三个重大节日,春节期间参试队伍仅休整了一天。试验的圆满成功,使所有参试人员更加清醒地认识到:载人航天、人命关天,必须坚持“质量第一、安全至上”的原则,必须切实保证每个系统、每个环节、每个操作的质量。

5.极低气温发射,第四次无人飞行试验再立新功

“神舟四号”无人飞行试验,试验方案和技术状态按载人飞行状态配置,是实施载人飞行前关键的一次飞行试验,任务成败直接关系到能否按计划实施首次载人航天飞行任务,具有十分重要的意义。

此次飞行试验,中心成立了由张建启主任为指挥长,鲁思诚书记、崔吉俊副主任等为副指挥长的发射场区指挥部。2002年10月30日“神舟四号”飞船空运进场,11月13日“长征二号F”火箭进场。任务实施过程中,各项工作有条不紊,进展顺利,然而发射时却遇到了场区自1985年以来12月份同期最低气温(零下26.8℃),导致发射日期推迟一天,实施发射时的气温仍然很低(零下18.5℃)。在发射场区指挥部的组织领导下,飞船、运载火箭和发射场等各系统经过认真细致的分析研究,采取了一系列切实有效的低温防护措施。任务实施发射期间,李鹏委员长等党和国家、军队领导人亲临发射现场视察指导。12月29日实施火箭推进剂加注,当日16时40分进入临射8小时程序,30日0时40分火箭准时点火发射,飞船准确进入预定轨道。飞船按预定程序在轨运行7天108圈后,返回舱于2003年1月5日19时18分30秒安全着陆于内蒙古苏尼特右旗赛汉塔拉主着陆场,飞行试验取得圆满成功。

“神舟四号”无人飞行试验的圆满成功,为按计划实施我国首次载人航天飞行任务奠定了坚实基础,创造了积极条件。同时,发射场设施设备和组织指挥经受住了极低气温条件的考验,为极低气温条件下实施航天发射积累了宝贵经验。

6.千年等一回,“神舟五号”载人飞船壮美腾飞

“神舟五号”载人飞船发射是我国首次载人航天飞行,其主要任务是将一名航天员顺利送入太空,在轨运行一天后安全返回地面。党中央、国务院、中央军委对实施首次载人航天飞行任务高度重视,胡锦涛主席做出了“精心组织、精心指挥、精心实施,确保成功、确保万无一失”的重要指示。中心认真贯彻胡主席重要指示精神,广泛深入地开展思想发动和宣传教育,严格人员定岗定位和针对性训练,严密组织地面设施设备整改和检修检测,加强软件工程化管理和试验文书准备,为任务实施做好了充分准备。

此次飞行任务,中心成立了由张建启主任为指挥长,鲁思诚书记、崔吉俊副主任等为副指挥长的发射场区指挥部。2003年8月5日“神舟五号”飞船空运进场,8月23日“长征二号F”火箭进场,各大系统按流程顺利开展发射场测试工作。9月17日,14名航天员第一次进场,参加人-船-箭-地联合检查,此项试验轰动了航天城。经过综合评定,任务指挥部选出了杨利伟、翟志刚、聂海胜担任首飞航天员乘组,并由杨利伟担任首飞航天员。10月12日,首飞航天员乘组进场,进行发射前的最后准备。中心为他们在发射场的活动进行了精心设计,安排了升国旗仪式、种植纪念树、召开新闻媒体见面会等活动。10月14日实施火箭推进剂加注,任务进入最后的发射阶段。当晚,胡锦涛等党和国家、军队领导人,在十六届三中全会刚刚闭幕之后,便连夜赶赴发射现场坐阵指挥。10月15日凌晨5时30分,胡主席亲切接见首飞航天员乘组,为他们壮行。5时45分,航天员驻地锣鼓喧天,彩旗飘扬,送行群众身着鲜艳的民族服装,气氛热烈而庄重,航天员杨利伟向工程总指挥李继耐报告出征。6时整首飞航天员杨利伟从驻地出发,踏上了中国人遨游太空的伟大征程。6时15分航天员杨利伟登舱。9时整火箭准时点火发射,起飞后587.5秒船箭分离,飞船进入预定轨道。飞船按预定程序运行14圈后,返回舱于10月16日06时23分安全准确地着陆于内蒙古苏尼特右旗赛汉塔拉主着陆场,航天员杨利伟自主出舱,健康状况良好。至此,我国首次载人航天飞行任务宣告圆满成功。

首次载人航天飞行任务的圆满成功,是继“两弹一星”工程之后的又一重大科技实践活动,是中国航天史上的又一个里程碑,它标志着中国人民在攀登世界科技高峰的新征程上迈出了具有重要历史意义的一步。对于首次载人航天飞行任务,中心进行了严密的组织实施,进一步完善了组织方案和技术方案,清理和固化了技术状态,优化了测试发射技术流程,更加有效地规范了质量控制办法,严格落实了各项技术安全措施,使得任务进展比较顺利,为载人航天测试发射积累了宝贵财富。

7.风雪出征,“神舟六号”载人飞船再创辉煌

“神舟六号”载人航天飞行是我国实施的第二次载人航天飞行任务。此次任务不是“神舟五号”的简单重复,其任务意义被赋予了崭新的内容,其技术状态也发生了许多变化。在“神舟五号”载人航天飞行成功的基础上,要将两名航天员顺利送入太空,在轨运行5天后安全返回地面,实现多人多天在轨飞行和航天员参与空间实验操作的目标,是真正有人参与的载人航天飞行任务。

“神舟六号”载人航天飞行任务,中心成立了由张育林主任为指挥长,刘克仁书记、崔吉俊副主任等为副指挥长的发射场区指挥部。2005年7月13日“神舟六号”飞船空运进场,8月9日“长征二号F”火箭进场。任务实施过程中,妥善处理了火箭控制系统配电器触点异常搭接等16个故障。9月10日,6名预选航天员第一次进场,分三组参加人-船-箭-地联合检查。10月8日,6名航天员第二次进场,进行发射前的最后准备。在船箭组合体垂直转运至发射区后,接连出现火箭控制系统火工品插头缩针、火箭推进剂贮箱液位信号晃动等问题,通过紧张的分析、试验,很快排除了这两个安全隐患。10月12日1时进入临射8小时程序,此时天公不作美,风、雨、雪交加,风速一度达到16米/秒,全体参试人员心中涌上了一层紧张的心情。在中心气象人员的准确预报下,航天员按预定时间冒雪出征。5时30分,温家宝总理亲切接见航天员乘组,发表了热情洋溢的讲话。5时45分,航天员费俊龙、聂海胜顶着漫天雪花向工程总指挥陈炳德报告出征,苍天为之动容,大地为之欢呼。当航天员来到发射塔下准备登舱时,顿时风停雪止,这一奇妙的天气现象,更加坚定了全体参试人员必胜的信念。12日9时整火箭准时点火起飞,588.855秒后飞船准确进入预定轨道。飞船在轨运行5天后,返回舱于10月17日4时33分安全着陆于内蒙古苏尼特右旗赛汉塔拉主着陆场,费俊龙、聂海胜两名航天员自主出舱,身体健康状况良好,第二次载人航天飞行任务获得圆满成功。

第二次载人航天飞行任务,我国首次向全世界直播发射现场实况,举世瞩目,是继首次载人飞行任务成功之后,又一次向全世界展示我国改革开放以来建设发展伟大成就和高科技水平的重大科技实践活动。作为我国载人航天工程第二步任务的开篇之作,“神舟六号”载人航天飞行时机十分特殊,为我国载人航天事业的下一步发展奠定了坚实基础。同时,中心对此次飞行任务进行了精心准备、精心实施,不但结果圆满,过程也十分圆满,可以说是尽善尽美、无可挑剔。

8.太空漫步,“神舟七号”载人飞船成就经典

“神舟七号”载人航天飞行任务,是举世瞩目、举国关注的科研试验任务,它的实施,拉开了我国载人航天事业“三步走”发展战略第二步任务的壮丽序幕。

此次任务,中心成立了由崔吉俊主任为指挥长,刘克仁书记为副指挥长的发射场区指挥部。广大参试人员克服任务技术状态新、实施难度大、人员调整广、组织实施难等不利因素,以昂扬的斗志、顽强的毅力、严谨的作风,确保了整个任务的顺利实施。2008年7月10日“神舟七号”飞船空运进场,8月4日“长征二号F”火箭进场,9月3日,完成人-船-箭-地联合检查,9月21日,航天员乘组第二次进场,9月24日完成发射区测试和火箭推进剂加注,进入临射阶段。在发射进入最关键的阶段,胡锦涛主席莅临发射场坐镇指挥,并亲自为翟志刚、刘伯明、景海鹏3名航天员壮行。9月25日21时10分,承载国人太空漫步梦想的CZ-2F火箭烈焰飞腾,刺破夜空,直入苍穹。在飞行约578秒后船箭分离,飞船准确入轨。27日下午34分至17时00分,航天员翟志刚身着中国研制的“飞天”舱外航天服,成功实施了空间出舱活动,茫茫太空中第一次留下了中国人的足迹。在飞行2天20小时27分钟,绕地球45圈后,神舟七号飞船返回舱顺利着陆,航天员安全返回,成功实现了“准确入轨、正常运行,出舱活动圆满、安全健康返回”的任务目标,被外界誉为“教科书式的完美”。

这一举世瞩目的伟大成就,是在党中央、国务院和中央军委的英名决策、亲切关怀下,在上级机关的坚强领导、直接指挥下,在参试各方的大力协同、精心实施下实现的,是我国载人航天事业发展史上又一重要里程碑,是我国建设创新型国家取得的又一标志性成果,是中国人民攀登科技高峰的又一伟大壮举,向世界宣告中国已成为世界上第三个独立掌握空间出舱关键技术的国家。

三、载人航天发射工程技术创新

在我国载人航天发射工程的论证设计、工程建设与任务实施过程中,中心广大科技人员锐意进取、刻苦钻研、集智攻关,不断总结汲取正反两个方面的经验教训,积极探索航天发射前沿技术,创新了我国航天发射领域一系列关键技术,有力保证了载人航天发射工程历次飞行任务的圆满完成,为我国航天发射技术发展做出了积极贡献。

1.载人航天发射工艺流程和控制模式创新

我国载人航天发射采用具有中国特色的“三垂一远”工艺流程和控制模式。采用活动发射平台在无缝钢轨运输和轨道转换车并轨技术,垂直运输时“不带前置设备、不带电源、不带脐带塔”,大大减少了活动发射平台自重,与美国垂直公路运输和欧空局垂直铁路转盘运输相比,具有简单、实用、经济、先进的优越性。船箭组合体垂直运输时,由于飞船已经加注推进剂,重量达到8吨,并处于火箭的顶端,为了解决这个垂直运输“头重脚轻”的问题,采取了错开活动发射平台与轨道的频率、设置防风拉杆等措施。产品在技术区环境良好的厂房内进行充分的测试,垂直转运至发射区后,只进行简单的功能检查,将产品在发射工位占位时间缩短至三天,提高了连续发射和空间应急救援的能力。建立了以计算机为核心的技术区测试发射控制中心,一套主控设备兼顾技术区、发射区多工位的测试和发射。“三垂一远”测试发射工艺流程和控制模式,是我国载人航天测试发射的核心技术,也使我国航天领域的测试发射技术水平向前迈进了一大步。

2.发射场数字化指挥控制技术创新

在我国载人航天发射场建设过程中,中心广大科技人员积极探索运用信息技术,采取分系统的组织结构,将发射场数以千计的测试发射设备,划分为测试、发射控制、火箭加注控制、废气处理控制、单体设施监测控制、供配电及大型UPS电源在线监测控制等功能模块,实现了数字化监测控制功能。通过研制发射场数字化指挥控制平台,进行集中统一的指挥显示,并实施测试发射进程和指令控制,实现了实时智能决策、实时光学景象数字化测量、多种可靠性措施融合等技术。通过发射场数字化指挥控制技术创新,提高了指挥控制的实时性、可靠性和安全性,保证了火箭推进剂加注的安全实施和废气处理的良好效果,大大提高了载人航天发射场测试发射信息化水平,使指挥控制技术实现了从电子化到数字化的历史性突破,确保了历次载人航天发射任务的安全可靠与高效顺畅。

3.航天员应急救生地面控制技术研究与实现

载人航天工程是一项高风险工程,必须确保航天员在各个时段的安全。载人航天发射场承担着待发段和上升段两个重要时段的应急救生地面控制任务。通过技术创新,建立了集信息采集、智能决策、指挥控制为一体的待发段应急救生地面控制体系,实现了火箭箭体光学景像数字化测量、实时推理周期小于2秒的智能辅助决策、虚指令和漏指令概率优于10-11的技术要求,并具有防爆电梯和逃逸滑袋两种紧急撤离手段。构建了包括信息获取、信息处理显示、逃逸安全控制、逃逸仿真在内的上升段地面逃逸安控系统,采取冗余和融合处理技术,确保信源可靠;采用硬件措施保证不误发逃逸指令,采用三冗余手段确保不漏发逃逸指令。

4.火箭推进剂多贮箱并行加注技术研究与实现

火箭推进剂加注是载人航天发射场所承担的一项重要的工作,经过近几十年的发展,中心技术人员充分利用最新的计算机技术、新材料技术以及自动控制技术,建设了两贮箱和四贮箱并行加注系统。系统采用了可编程控制器和相应的工控机来实施自动控制,具有组态方便、编程容易、交互性好的优点。系统具有在故障情况下降级运行和迂回加注的能力,通过闭环控制具备加注流速自动调节能力,通过设立流量计在线校验装置保证了加注的精度。火箭推进剂加注系统圆满完成了载人航天四次无人飞行试验和两次载人航天飞行任务的加注任务,确保了火箭推进剂一滴不漏、分毫不差。

5.载人航天发射组织指挥和质量控制体系建立与实践

中心通过总结数十年来我国航天发射任务组织指挥和质量管理经验,运用现代管理理论,研究建立载人航天发射任务组织指挥与质量控制体系。突出组织结构的合理性、组织指挥的集中统一性、指挥决策的技术民主性和体系文件的规范性,建立载人航天发射组织指挥体系。工程各系统在发射场区指挥部的统一领导下,密切协作、步调一致,组织指挥工作高度集中、运转顺畅。中心针对载人航天发射高安全性和高可靠性要求,贯彻“质量第一,安全至上”思想,建立质量控制体系。发射场区指挥部下设的质量控制组直接组织质量管理工作,采取质量意识教育、过程质量控制、透明化管理等一系列行之有效的质量控制措施,强化全体参试人员的载人意识、质量意识、安全意识和大局意识,规范质量管理和指挥操作活动,把好产品和地面设施设备质量关口。载人航天发射组织指挥与质量控制体系的建立,为历次发射任务的圆满成功发挥了积极作用。

6.载人航天发射场可靠性、安全性评估方法研究与应用

载人航天发射场是一个集机、电、液、气为一体的大型复杂系统,为了确保设施设备的安全可靠,中心以测试发射工艺流程为主线,采用设备级、系统级、子任务级、任务级和发射场级五个层次,对发射场1300多类、10万条原始数据进行了收集、分析和处理,划分8个任务阶段、39个任务子阶段,建立供配电、加注供气等复杂系统的可靠性模型,运用可靠性工程学和安全性系统工程学的评估方法,攻克了数据收集处理和可靠性建模等难点,研究了载人航天发射场设备任务可靠性概念及其可靠性关系,以分布函数分位数快速计算为基础,研制了可靠性定量评估软件系统;采用风险评估方法,对载人航天发射场设备安全性进行评价,确定主要危险源或危险事件,制定相应的安全性控制与预防措施;通过任务前的集中检修检测和任务实施过程中的质量控制,提高设备任务可靠性。

7.载人航天发射应急搜救系统建设与应用

针对载人航天发射应急搜救范围大、不确定因素多、协调面广、搜救难度大等特点,在装备配置有限的情况下,通过工程论证建设和任务实践,成功解决了各种应急情况下返回舱搜索和航天员救生问题。综合交叉环/电子角度计和双通道补偿型多普勒定向体制的优点,创新交叉环/相位预调制测向体制,将WSD技术应用于定向设备研制,解决了远距离短波、地波无线电定向技术难题。采用方舱式厢体结构、发电机速度控制技术和无线电屏蔽技术,研制我国首批航天员运输和医监医保装备,为航天员应急搜救提供野外医疗救护平台。根据不同搜救区域特点和搜救时段要求,设计6类20余项搜救程序,形成了具有中国特色的搜救模式。

8.载人航天发射气象预报技术与应用。

针对载人航天发射气象保障需求,运用MOS动力统计预报方案和相似型法,研究浅层风预报模型,在国内首次开展浅层风预报,技术上取得重大突破。利用日较差分级法和降温量与天气形势相结合的方法,建立逐时气温预报方程,突破逐时气温预报关键技术。利用卡尔曼滤波法、相似型法等技术,建立高空风预报模型,填补载人航天发射高空风预报技术空白。结合数值预报解释应用,对发射场地面大风、沙尘、降水、雷暴样本进行诊断分析,研制各要素预报模型和预报要点,转折性天气下的常规要素预报准确率显著提高。在载人航天发射任务4次天气极端事件中,运用研究成功的气象预报技术,提供了及时准确的气象预报,为发射场区指挥部决策提供了技术支撑,避免了大风、沙尘、降雪等恶劣天气给任务带来的影响。

9.载人航天发射特燃特气保障系统建设与应用

特燃特气保障系统是载人航天发射场的重要组成部分,保障质量和安全性直接影响任务进程、关系任务成败。在导弹试验、卫星发射任务特燃特气保障系统基础上,研制新型液氧汽化充装系统,集贮存、运输、汽化、充装等功能于一体,解决应急机动保障问题,提高氧气产品保障质量。建立飞船用四氧化二氮新的保障模式,减少中间环节,节约成本。研制新型推进剂铁路运输槽车参数检测系统,统一解决推进剂液位、温度、压力测量问题,实现槽车参数和乘务车数据集中传输及显示。制定并完善特燃特气化验暂行标准及方法,为载人航天发射特燃特气的验收提供科学的理论依据。载人航天发射特燃特气保障系统配置合理,技术先进,自动化程度高,为历次发射任务提供了优质的特燃特气保障。

10. 发射首区测控通信支持技术研究与实现

载人航天发射任务不同一般的卫星发射,它对发射首区测控通信系统提出了新的更高的支持要求,主要包括可靠的遥测遥控支持技术、天地一体的联合检查技术以及不间断的话音和图像传输技术。S波段统一测控系统和YQ-312遥测综合设备可实现对火箭、飞船的遥测摇控任务。在人-船-箭-地联合检查阶段,测控通信系统可支持飞船、火箭和航天员系统完成正常与故障模飞状态下的测试。系统采取天地通信技术满足航天员话音和图像传输的需要。

总结回顾我国载人航天发射工程的光辉历程,我们为取得辉煌成就倍感自豪。在载人航天这个国家高科技工程的大力牵引下,中心科研试验综合能力取得了长足发展进步,全面建设得到了快速发展,地处大漠戈壁的东风航天城正呈现出生机勃勃、繁荣向上的崭新面貌。成就永载史册,前景催人奋进。当前和今后一个时期,我国将启动并继续实施载人航天后续任务,航天员出舱、空间交会对接、高分辨率对地观测系统、新一代运载火箭等将陆续进入工程实施阶段。中心的建设发展,既面临难得的发展机遇,也面临许多新的挑战。我们深知,航天事业的伟大征程任重而道远,前进的道路上依然充满着风险,必须始终坚持以科学发展观为指导,以科研试验为中心,抓住和用好实施高科技工程的重要战略机遇期,大力弘扬东风精神、“两弹一星”精神和载人航天精神,大力推进科研试验综合能力建设,大力加强东风航天城建设,在科学发展的轨道上迈出新的更大步伐,不断夺取我国航天事业的新胜利,为实现中华民族的伟大复兴做出新的更大贡献。

信息来源:中国载人航天工程网
(责任编辑:王楠
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