解密“神箭”:多重设计保障航天员安全 一主一备应对高频次发射

发稿时间:2021-06-19 13:13:31

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  在中国载人航天的历史上,长征二号F火箭执行了从神舟一号至今的所有载人飞船的发射任务,发射成功率达到100%,它也是目前我国所有运载火箭中系统最复杂的火箭,研制人员为它进行了大量特殊的设计,目的就是要保证航天员的生命安全。

  可靠性最高 多重设计保障航天员安全

  长二F火箭的根本设计要求是要具有高可靠性和高安全性。高可靠性,是指火箭自身数以万计的设备零件要可靠耐用,在发射过程中不能出现问题。长二F的可靠性指标达到0.98,也就是100次发射中可能出现故障的几率不能超过两次。这是我国现役火箭当中最高的。

  长二F火箭的高安全性,是指火箭在发射过程中万一真出现意外情况,火箭也能够有足够的能力保障航天员的生命安全。为了实现这一目标,研制人员进行了全方位的考虑。

  首先,在长二F火箭的顶部,有一个类似避雷针的装置,它的名字叫逃逸塔,它主要是用来在火箭起飞前以及在低空飞行时保障航天员安全。

  航天科技集团一院长征二号F火箭主任设计师 林涓:如果火箭出现倾倒故障的时候,可以点火逃逸塔,直接带着飞船飞出去。回落的时候,飞船有降落伞,它要打开一定要把它带到一定高度。飞船自己的伞能打开的时候,才能慢慢降落下来。

  如果火箭飞行到高空之后出现问题,此时包裹着飞船的整流罩就将发挥作用了。

  航天科技集团一院长征二号F火箭总指挥 荆木春:飞行到120秒的时候,就把逃逸塔抛掉了,这个时候如果再需要进行逃逸,我们就在整流罩上又装了4台叫高空逃逸发动机。出现故障的话,高空逃逸发动机能够继续带动飞行器脱离故障火箭。

  为了保证逃逸系统触发的条件准确及时,长二F火箭上还配备了一套独有的故障检测系统,它能够自动检测火箭各项参数,判断火箭故障,发出逃逸指令和终止飞行指令。

  航天科技集团一院长征二号F火箭控制系统副主任设计师 王海涛:故障检测系统是火箭的是随身医生,能够来检查火箭的各个系统是否有故障。如果它认为火箭系统可能发生了一些比较严重的故障,影响航天员安全,它就会把这些诊断出来的结果告诉逃逸系统,逃逸系统来完成航天员的逃逸救生过程。

  一主一备 应对高频次载人发射挑战

  在整个空间站在轨建设及运营阶段,一主一备的模式将成为长征二号F火箭发射的常态,这也给火箭研制团队带来了全新的挑战。

  航天科技集团一院长征二号F火箭总指挥 荆木春:我们现在有一个状态叫应急救援值班的状态,也就是说只要航天员在空间站,我们地面就有一艘飞船和一发火箭进行应急救援的值班,随时准备进入太空,把航天员能够快速接回来。

  长二F火箭系统复杂,从进入发射场到最终发射需要进行总装、测试、燃料加注等诸多工序,这个过程一般需要两个月的时间。然而根据空间站应急救援的需求,就必须要有一枚火箭处于待命状态,因此,在此次长二F遥十二火箭进行发射的同时,长二F遥十三火箭也已经完成了准备工作。

  航天科技集团一院长征二号F火箭总指挥 荆木春:这一次应该说是把两发火箭同时测试完,只是发射的时候发射一发。比如说下一次当发射遥十三的时候,我们首先要把遥十四火箭准备好,然后进入到应急救援的值班状态。

  一次完成两枚火箭的准备工作,这给研制团队带来的不仅仅是工作量成倍的增加。长二F火箭从1999年首次发射至今,近22年的时间里只进行了14次发射。然而,根据我国空间站在轨建造及运营阶段任务规划,每年至少发射两艘神舟飞船运送航天员进入空间站,这就意味着长征二号F火箭未来的发射频率较以往翻了两倍,这样的任务安排,使得长二F火箭从曾经的“慢工出细活”变为现在“快工也得出细活”。

  航天科技集团一院长征二号F火箭总指挥 荆木春:这一次对我们来讲相对是一个比较高密度的发射。我们过去可能有些工作反复做,那么我们现在就要求一次把事情做对,一次把事情做好。生产过程中形成批量,这样来讲,为多发任务和高密度发射创造一个比较好的基础。

【编辑:王诗尧】

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