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火星环绕器“问天”之前都经历了什么?

来源:光明网2020-07-28 13:34

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  7月23日,我国首次自主火星探测任务探测器“天问一号”搭载长征五号遥四运载火箭,于海南文昌航天发射场成功发射,其中“太空多面手”环绕器将“一器分饰多角”,将完成“太空刹车”等高难度动作。

  仿真试验:千百次的锤炼

  火星环绕器的AIT(总装、集成和试验)任务主要由上海航天八院812所负责,首次采用京、沪两地联合研制模式。

  试验是检验卫星的有效途径。因为卫星在轨维修难度很大,所以每一颗卫星在升空前都要经过无数次地面仿真模拟试验。在初样研制阶段,火星环绕器就开展了多次满载状态下的振动试验,模拟发射和在轨主动段环境。为了能够尽量真实模拟发射主动段力学环境试验人员专门制备了着陆巡视器配重件,模拟其外形、机械接口、质量特性及力学特性,是实实在在的仿真演练,必须做到与设计给定的环境条件分毫不差。

  火星环绕器很重很胖,测点、通道、工况多,试验时间跨度长,与振动台连接状态需按要求不断调整,仅初样期间的一次振动测试,其加速度和应变测量通道就高达372个。超大型振动台设备庞大复杂、紧固部件多,且具有安装精度要求高等特点,使得其变换方向所用时间比小型振动台多出数倍。

  据812所试验中心副主任张利介绍,为了确保试验成功,试验人员在试验前、试验中、试验后都严格检查产品状态,质量控制、安全控制一个环节也不能少。尤其在试验过程中工况切换时,产品外观、紧固件、试验设备、试验数据、试验结果都要进行检查确认,试验人员把“严慎细实”要求贯穿于详细记录每一个步骤、反复确认每一个结果、认真填写每一张表格之中,不放过任何一个细节。细节彰显品质,细节决定成败,精细不只是说说而已,它时刻烙印在812所每一位试验人员的心中,体现在每一次的试验操作中。

  天线展开:环绕器的感官神经

  火箭载着火星探测器飞行约37分钟后,便迎来了星箭分离的重要时刻。此时,火星环绕器的太阳翼和各类天线便逐步启动展开模式。火星环绕器共有7个种类12个活动部件。

  总装主岗王利民介绍,火星环绕器活动机构和天线展开不仅多,而且都很长,最长的高增益定向天线长达2.5米,安装时需要折叠六次,这也成为环绕器总装过程中最难啃的一块骨头。在火星环绕器的AIT初样阶段,试验过程中发现了天线展开后无法正常合拢的问题,主要原因是精度不够。总装团队立即紧张行动起来,再次复核数据、优化软件算法,量身定制工装,从早到晚忙碌不停,不解决问题决不罢休。

  经过一个星期的攻关,团队终于解决了这个难题,大家紧锁的眉头再次展开。经过初正样多次装配验证,平衡精度达到了万分之五。据型号调度王克寒介绍,环绕器的天线长,为保护其在展开后不受损坏,在天线安装过程中,操作人员从不停歇,一站就是一整天,甚至通宵达旦。他们小心翼翼地保护着产品,就像呵护自家的孩子,火星环绕器也从一个个零部件逐步成长为“国之重器”。

  为环绕器穿衣:冰火两重天的考验

  火星探测器发射后历经9个月的长途旅行才能抵达火星。火星最低温度为零下140摄氏度,为了确保火星环绕器在低温下正常工作,对它的“着装”要求非常严格。这件低温下穿的“衣服”被称为热控隔热组件,业内称低温多层,均采用自动缝纫机床及裁割机完成。火星环绕器的舱体结构大,它的“衣服”面积达到了30平方米,是上海航天历史上体表面积最大的卫星产品,而一般卫星的“衣服”面积仅约15平方米。

  火星环绕器使用的是目前国内最大的SAST9000平台,安装了3000N的大推力发动机,发动机工作时温度可达上千摄氏度。这对发动机附近的温度防护提出了很高的要求。负责卫星热控实施的工艺师蒋谌立介绍说,中高温多层使用的是不锈钢箔及铝箔,边缘锋利,加工及安装难度非常大,极易割伤操作人员。为了保证操作安全,安装前,操作人员需穿戴防护服、防割手套和护目镜,先在多层标注安装孔位置进行预装,逐个打好孔后再用不锈钢丝穿套安装。操作人员宛如工艺大师在精心雕琢着“艺术品”,每一个角度、每一个缝隙都分毫不差。他们都有一颗匠心,或许“大国工匠”、“上海工匠”就是这样练成的。

  火星环绕器还装有2.5m口径的定向天线,这是上海航天八院目前最大口径的天线。天线整体需要包覆锗膜,由于整体面积过大,锗膜材质偏脆,安装过程中极易导致锗膜破损。工艺人员将定向天线锗膜按照结构分为13块模板,器下按照模板逐一加工并安装,最后再两两搭接保证它的导电性能。操作人员变身成一个个手艺精湛的“裁缝”,为环绕器量身定制了一套“衣裳”。测量、加工、安装,检测,每一步都展现了航天人的周到细致和安全可靠。 (姜林)

[ 责编:宋雅娟 ]
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