三送天舟會(huì)天和：奏響“冰與火之歌”
三送天舟會(huì)天和：奏響“冰與火之歌”
5月10日凌晨，伴隨著震耳欲聾的轟鳴聲，長(zhǎng)征七號(hào)遙五運(yùn)載火箭從團(tuán)團(tuán)白霧中噴薄而出，在天際劃出一道金色曲線，成功將天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船送入預(yù)定軌道。
這是中國(guó)空間站開啟在軌建造以來，長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭第3次將天舟貨運(yùn)飛船送入太空。
“又一次攜手奔赴空間站天和核心艙，‘快遞小哥’與它的‘乘客’已十分默契，火箭總體技術(shù)狀態(tài)也逐漸趨于穩(wěn)定，飛行可靠性評(píng)估值達(dá)0.9838這一先進(jìn)水平�！敝袊�(guó)航天科技集團(tuán)一院長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭總體主任設(shè)計(jì)師邵業(yè)濤說。
要把載有大批物資的貨運(yùn)飛船按時(shí)送入太空，就必須有運(yùn)力足、“力氣”大、可靠性高的運(yùn)載火箭。長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭近地軌道運(yùn)載能力達(dá)13.5噸，比采用傳統(tǒng)燃料的運(yùn)載火箭多出一半以上。作為一枚名副其實(shí)的“冰箭”，長(zhǎng)征七號(hào)在南海之畔奏響一曲“冰與火之歌”。
一院總體部火箭設(shè)計(jì)專家徐利杰告訴記者，火箭是衛(wèi)星等載荷通往太空的“專車”，對(duì)于這輛“專車”來說，自重越小越好，能提供動(dòng)力的燃料越多越好。因?yàn)檫@樣，就可以把盡可能多的“運(yùn)量”留給“乘客”。
長(zhǎng)征七號(hào)是個(gè)“鋼筋鐵骨”的大個(gè)子，總體重500余噸，但90%甚至更多都是燃料的重量，箭體外殼、電纜、儀器等重量加在一起只有50余噸。
徐利杰說，燃料在火箭總體重中比重越大，火箭的結(jié)構(gòu)效率越高，說明設(shè)計(jì)越合理。火箭的外殼、電纜、儀器等重量被稱為“死重”，要把這些部件盡可能設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)潔、功能強(qiáng)大，以減輕重量。
值得一提的是，火箭噴射時(shí)的溫度最高可達(dá)到3000攝氏度，發(fā)射瞬間形成的白霧正是發(fā)射塔架底部數(shù)十米深的導(dǎo)流槽里的水蒸發(fā)而成，水蒸氣帶走大量的熱量為火箭降溫。
“但噴水降溫對(duì)低溫火箭長(zhǎng)征七號(hào)而言還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠�！毙炖苷f，當(dāng)火箭矗立在陽光下，箭體上的水像雨一樣嘩嘩往下流，而在火箭艙體中，則是零下183攝氏度的低溫。
這是因?yàn)殚L(zhǎng)征七號(hào)的燃料中有液態(tài)氧。徐利杰說，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為世界航天動(dòng)力領(lǐng)域的珠穆朗瑪峰，采用無毒無污染的液氧煤油做燃料，經(jīng)濟(jì)上比常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑便宜60%，并且可重復(fù)使用。其溫度之低也會(huì)使長(zhǎng)征七號(hào)表面出現(xiàn)水蒸氣凝結(jié)現(xiàn)象。
低溫燃料加注后，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)射塔就像一個(gè)“大冷庫”，貯箱隔板外全是厚厚的霜，試驗(yàn)隊(duì)員每次去檢查，頭發(fā)和眉毛上都會(huì)結(jié)一層厚厚的霜。
長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭動(dòng)力系統(tǒng)總指揮鄧新宇說，低溫燃料不僅溫度極低，且易燃易爆易蒸發(fā)。
“目前長(zhǎng)征七號(hào)加注燃料后停放最長(zhǎng)時(shí)間為24小時(shí)。”鄧新宇說，在火箭研制之初，科研人員就把燃料加注后停放24小時(shí)作為一項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)納入型號(hào)研制過程，為成功發(fā)射爭(zhēng)取更多有利時(shí)間。
在“冰火兩重天”的強(qiáng)烈反差下，長(zhǎng)征七號(hào)如何練就一身防水“金鐘罩”？
一院總體部火箭設(shè)計(jì)專家盧松濤說，長(zhǎng)征七號(hào)對(duì)“水”的防護(hù)滲透到了每個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)中，比如在常規(guī)型號(hào)中，用來平衡整流罩內(nèi)外壓力的排氣孔，在內(nèi)陸發(fā)射時(shí)不需要做單獨(dú)的防水，但是在長(zhǎng)征七號(hào)上，排氣孔也做了專門的防水措施。
他告訴記者，在防水設(shè)計(jì)中，科研人員遵循“能單機(jī)解決的，不在系統(tǒng)解決，能系統(tǒng)解決的，不在總體解決”原則，從“產(chǎn)品源頭”解決防水問題。
除了一身防水“金鐘罩”，長(zhǎng)征七號(hào)的低溫液氧貯箱表面還穿著一層厚厚的“棉衣”，主要起到隔絕熱傳導(dǎo)的作用。穿上“棉衣”之后，貯箱內(nèi)部能夠保持足夠的低溫環(huán)境，使得液氧推進(jìn)劑不會(huì)因溫度升高而大量揮發(fā)，貯箱外部溫度也不會(huì)太低，以至于對(duì)外部?jī)x器、人員等造成凍傷。
“厚棉衣”的主要組成成分是一種塑料泡沫。在棉衣制作過程中，需要使用發(fā)泡劑使泡沫膨脹成形，長(zhǎng)征七號(hào)則使用了一種新型無氟發(fā)泡劑，不會(huì)對(duì)地球臭氧層造成危害。
盧松濤說，和以往相比，長(zhǎng)征七號(hào)液氧貯箱所穿“棉衣”中取消了一層金屬鋁箔，并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)噴涂泡沫和表面機(jī)加的自動(dòng)化生產(chǎn)。這些改進(jìn)不僅大大提高了低溫液氧貯箱的“棉衣”生產(chǎn)效率，還使“棉衣”更為綠色環(huán)保、質(zhì)地輕盈。
中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 邱晨輝 來源：中國(guó)青年報(bào)
