图: 发射场总设计师陆晋荣接受本站记者采访
陆晋荣,82年毕业于北京工业学院(现北京理工大学)自动控制专业。毕业后就一直在酒泉航天发射中心从事技术工作。毕业的当年,就参加了当年尖兵卫星的发射。一直在技术一线,主要是从事航天发射,以及一些导弹武器试验的一些技术和实际领导的工作。2004年被任命为载人航天发射场的总设计师。在神七任务期间,除了担任发射场总设计师外,还担任发射场联合质量控制组组长。
对大多数人来说, 酒泉卫星发射中心发射场,这座戈壁深处的航天城充满了神秘。然而,对总设计师陆晋荣来说,这更是一个用现代化的技术手段与管理手段承载载人航天梦想起飞的地方。神舟七号载人飞船待发之际,本站记者在酒泉卫星发射中心专访了陆总设计师。下面让他为您一一揭开中国最高水平发射场系统的神秘面纱。
排行老五,责任重大
[本站记者]:陆总,作为发射场系统的总设计师,请您给我们系统地介绍一下发射场系统有哪些方面组成,它的主要职能和主要任务是什么?
[陆晋荣]:发射场系统是载人航天工程里的第五个系统,又叫-5系统,主要是由卫星发射中心的南部发射场区组成,又分成两个区,一是发射区,以脐带塔为主;另一个就是技术区,主要是一些厂房及相关设备。
发射场系统的主要任务是为航天员系统、空间应用系统,飞船系统、火箭系统等相关人员、设备在发射场的测试发射等技术工作提供场地和环境条件。一个是测试环境的准备,再一个是供气的准备,要为其提供气源。再一个就是供电、转运、吊装、加注等综合技术支持。要完成这些技术支持的话,技术区与发射区需要有一些相关的系统,比如加注系统、吊车、空调系统、供电系统、供气系统等。总之,就是给相关的各大系统在发射场的工作提供条件。
另一项重要工作是承担火箭的一岗测试和发射任务。火箭测试发射实行双岗制,一岗就是具体的操作岗位,就是由我们发射场的人担任。他们来完成整个火箭的测试、转运、发射,整个工作来说是以我们为主。研制部门的同志做二岗。
另外,发射场系统还为航天员提供生活医监医保锻炼的测试,实施航天员待发段的紧急撤离和零高度逃逸救生的判断决策和指挥。还有,就是提供发射场的一个气象和燃料的保障。
重技术管理,成绩斐然
[本站记者]:咱们发射场承担了从神一到神六的历次载人航天发射任务,您能否跟我们谈一下,这十几年来,发射场系统都有哪些技术上的重大进步?取得了哪些重要成绩?
[陆晋荣]:发射场技术上的特点有那么几大块,一个是实际要在工程总体的层面上,为各大系统到发射场来准备展开技术工作制定一个测试发射的工艺流程。所谓工艺流程就是要规定飞船火箭各大系统在发射场要做工作的顺序和工作安排。这两个一个是时间关系,一个是工作关系。这一块要跨到-1、-2、-3、-4、-5,还有-6、-7,其中-7是副场,-6主要是首区测控通信系统。就是我要为其他系统在发射场所做的工作做一个计划,所以说这个层面的工作应该说还是比较难的,这个就体现一个技术的特点。比如这种强化技术区,简化发射区,远距离的测试发射控制,就是这种新的发射模式面对新的系统需求和新的测试模式,我要通过工艺流程把各个系统的任务比较好地规划安排下来。这件事情一开始是我们徐克俊副总师来牵头做的,应该说做得非常不错,当时在国内来讲,尤其在航天测控这个领域还是算走在前头的。
载人航天任务开始以后,我们同样也研发了这么一套系统,叫做航天发射指挥监控系统。这套系统有几个大的功能:首先,就是要把整个的测试发射的指挥进程做出来,使得参加到这个系统里的指挥员和技术员都应该在统一的指挥系统下来确定试验的进程在什么时间进行什么样的工作;第二,就是要把飞船火箭还有发射场地勤各系统的测试信息收集起来,然后把检测到的相应内容转到计算机上,为参加这个测试发射的各种技术人员和指挥人员提供信息;第三,要把相关的一些信息,就是火箭飞船地勤的各种信息回传到中心的计算机系统,还要把这些测试发射信息送到北京的指挥控制中心去,传输信息也是这个系统很重要的一个功能。再一个要做一些初步决策,就是在试验进程中如果遇到什么问题怎么处理,我们一般都通过预案,把这个预案做出来以后,数字化就放到系统里,这样进入试验程序的时候,一旦有什么问题的时候,可以作为指挥员决策的辅助支撑,然后决定这个时候该做什么样的工作,或者是在这种条件下,是终止还是继续,还是停顿一下,等出问题的系统解决问题以后才往下走。这个系统开发出来以后,通过神一到神七,用得一直都是非常不错的,起到一个辅助指挥决策的功能。
自神一以来,我们在建设技术上还做了一些其它的工作,比如说我们在加注系统上做了一些工作。加注系统是我们载人航天发射场系统的一个非常重要、非常关键的系统。它在发射前24小时左右开始给火箭进行燃料的加注。燃料是四氧化二氮,这种燃料第一是有毒性,第二是有腐蚀性,第三容易爆炸,或者带来其他危害。由于这些特性,更由于加注环节距离发射时间很紧,所以加注系统的可靠性和精度非常重要。那么怎么能够让这个燃料加得特别精确,我们在这上面也下了很多工夫。原来我们的系统就是燃烧剂量的加注和氧化剂的加注这两个系统。系统里有一个流量计,这个流量计来记录我这段时间加了多少升,或者是加了多少吨。后来为了保证这个加注燃料的精确性,我们近两年又开发了一个叫模型化加注系统,就是在原来的加注系统里,不影响原来那个系统功能和结构的基础上,我们又加了两套测量系统,一个是在管道上加一个超声波的流量计,另外是在它的储罐上加了一个测量系统。超声波能够记录流过管道的流量。这样通过计算以后,可以得到我知道这个时候加进里面的燃料是多少。原来有一套流量计量,现在我们把最新的计量系统加进行以后,这两个系统得到的数据再进行融合,这样,我们就能够比较肯定,或者是比较精确,而且是稳定的记录加入到火箭储箱里的燃料。现在我们大概能够做到千分之五,所以这个系统做得还是不错的。
近两年,我们研制了航天一体化训练仿真系统并已投入使用。这是我们中心前主任张育林倡导、构思,组织、指导开发的一个半实物的测控策划一体化的一个训练仿真系统。首先这个系统的任务,是以航天发射为应用背景,采用半实物仿真技术、虚拟技术和虚拟现实技术,形成一套融虚拟装备测试发射、测量控制、指挥通信、地勤支持于一体的发射场一体化训练仿真系统,实现发射场全系统、全流程、全岗位的综合训练。就是这个一体化训练不仅仅是说发射场能够搞训练,还有我们的发射场的测控通信系统也融到这里了。
另外是为了提高我们载人航天发射的质量控制水平的科学性和规范性,我们又引进了国军标9001A质量管理体系。我们花了两年时间在整个中心完成了这个质量体系的建设。这次神舟七号载人航天飞行任务,我们主要是把这个体系在任务中加以运行了。在这个体系运行中间,特别要强调风险的分析和控制,也就是说提供一个复杂的产品的话,一定要对生产这个产品的过程要做一个风险分析。
这个时候在我们检修检测的时候,我们就对发射场系统做了风险和可靠性的评估。我们主要是抓住了跟发射相关的一些系统来做。首先是供电、加注,然后是吊车、还有C3I,就是刚才说的那个系统,还有一个待发段逃逸救生的控制台,这个是我们发射必保的一个系统,也就是说必须工作正常的一个系统,做了一个可靠性、安全性的分析评估。总共是八个分系统,做可靠性风险评估下来以后,我们分析出来,就是这个质量控制点有1600个,那么风险点有230个,这些点我们就在任务中的准备实施过程中提前把它想到,然后在任务执行过程中加以关注。这样有什么好处呢?第一个把问题的处理和风险前移了,而不是我们做完工作再回头想。第二个,通过这样的控制,可能出现的问题在我们的掌控中,我们事先想到会有什么问题,我们做相应的措施和准备,使得整个设施设备的工作的质量就能够受控,这个和以前还是有一些的进步,这个工作做得还是不错的。从这几方面来讲,我们航天发射场所做的一些工作还是有一些成绩吧。
环视国际 水平先进
[本站记者]:陆总,作为咱们发射场的一个重要技术上的一个手段,您刚才也说到仿真一体化系统。针对我们这些年技术上的这些创新,想请您谈谈我们现在的技术水平是一个什么样的水平,我们与国外这种比较知名的发射场相比还存在什么样的差距?
[陆晋荣]:我们现在做了一个指挥监控系统,一直在用。然后我们又做了航天一体化仿真训练系统,那么这个系统,就是数字化的训练系统和我们C3实物的实际系统,已经通过一个接口可以连起来,这样既可以练虚拟的火箭操作,又可以在虚拟操作的情况下加进真实系统的工作。所以我们这套系统应该说水平和技术上在国际上是不落后的,应该说在当今世界上处于先进水平行列里,这个肯定是没有问题的。所以要说有什么差距,我觉得差距就是在做工作的多少,和做这个工作的质量,可能会有一些差异。但是从宏观上来讲,从主要的这些功能来讲,我们这些系统和国外的一些系统应该是在一个水平面上的,是相当的。
放眼未来 任重道远
[本站记者]:结合载人航天下一步的发展,结合载人航天工程整体发展规划,请简要谈一下发射场系统方面还有哪些工作要做?
[陆晋荣]:载人航天第二步第二阶段,是叫空间实验室阶段。在解决了载人和交汇、出舱、对接这些技术问题以后,可能空间实验室就提上日程了。为了实现那个时候任务的需要,我们可能做两个工作,一个是那个时候发射的空间实验室体积和重量都要比现在的飞船要大、要重,我们现在为神舟飞船建的一些设施,那个时候为空间实验室用可能就不够了,可能我们还要新建相应的加注扣罩这样的厂房,这个是我们后面要做的一个工作,还要为我们新上空间实验室的测试发射准备一些厂房,还有就是测试大厅。还有相关的供电供气准备。同时,还要根据新的需求做一些改造。再一个,我们要把C3I系统从硬件、软件上进行新研,要在以往指挥决策的基础上提高故障诊断能力。我们希望能够对我们发射系统,在出现问题时能够及时地找到问题点,然后做出一个辅助决策来,我们想要在这方面做一些探索。把第一步做更好。
还有一个,我们获得了大量的测试信息。以往可能更多的还是人工的判读比较多一些,我们想以后要在测试数据自动判读方面再做一些工作。就是以后正常测试,这个数据我可以按照你需要的形式打印出来供判读,还可以加进去自动地判读,判读出来发现这个参数不合格的时候把它挑出来,然后供判读人员去考虑。就是拿这个测量参数,看它是哪一个系统出来的,这个系统历史的测试数据是什么样,然后通过和历史数据比对做成曲线,或者做成需要的一种表达形式。这样判读的自动化水平、时效性、方便性都要比以往有更大的进步或者是发展。
总之,为了满足载人航天工程的后续发展,我们还有很多的事要做,还有很多的工作要完成。