海南航天发射场那些看不见的“秘密”

  伴随着新一代中型运载火箭长征七号成功发射，我国新一代航天发射场海南文昌航天发射场在整个世界的注视下亮相，成为又一个全球航天发射“重镇”。

  作为一个国际航天发射港，海南航天发射场的建设，不是已有发射场的翻版。从火箭、航天器到气候环境，都是全新的。矗立于蓝天白云和大海椰林之间，两座发射架雄伟壮观，航天器测试厂房高大醒目。为了建造一个世界一流、现代化的航天发射场，建设者们跨越了多道难关。

  海南发射场是我国离赤道最近的航天发射中心，低纬度的地理条件是它的一大优势，但也构成了挑战。

  发射场濒临海边，气候复杂多变，“高温、高湿、高盐雾、强降雨、强台风、强雷暴”，是发射场设施设备及实施发射面临的挑战。夏季最高温度45摄氏度左右，湿度接近100％。这样的极端天气对火箭造成特别大的影响，使发射的安全性、可靠性受到“威胁”。如何确保火箭安全可靠发射，就需要有相应的创新技术来支撑。

  科技人员为此开展了防台风安全设计技术、盐雾腐蚀综合控制与防护技术、雷电防护技术、可靠性设计技术等关键技术探讨研究，解决了复杂气候环境下的安全发射问题。

  在抗台风方面，北京特种工程设计研究院总工程师刘晓华说，主要是通过强化工程防护设计、优化测试发射流程和建设完善气象预报系统来实现。可以缩短火箭在室外暴露的时间，减小不利天气的影响，并及时发布台风等灾害天气预警，在火箭、航天器转运、待命发射等关键时段，进行相对有效规避。经过“威马逊”强台风的考验，发射场完全达到了设计指标要求。

  防盐雾方面，主要是防止发射场的设施设备被腐蚀。刘晓华说，他们特别针对发射场盐雾环境，开展了加速腐蚀试验和历时七年的室外暴露试验验证，确定了室外金属构件的重度防腐涂装保护体系。

  在高大的发射塔架下，能够正常的看到每个发射工位周围建有四个高大的避雷塔，塔与塔之间还有金属线相连。在发射塔周围设立的避雷塔之间拉了3道防雷线，形成既能防直接雷也能防地面雷的立体效果。后来又经过仿真计算实验，拉线米，雷电拦截效率能大大的提升到98.5％。

  如果遇到突如其来的恶劣天气，又该怎么样应对？刘晓华说，首先从发射工艺流程上考虑，事先有天气预报。预报了相对安全时间，再考虑转运发射。若遇到雷暴，就把火箭放到比较安全的地方，如厂房里面，等到条件允许时再转运。由于发射场目前可以对3天后的天气作出比较准确的预报，而火箭在发射工位上停滞时间最多只需3天，3天内就可以实施发射，这样就可以有很大成效避免突发的恶劣天气影响。

  目前，世界各国在选择发射场时，都会尽可能地选择低纬度地区，最优选择在赤道附近，因为这样可使火箭发射后得到地球自转赋予的向东的初速度，提高运载能力。而我国在海南建设航天发射场，有着非常明显的地理优势。

  海南发射场可以发射地球同步轨道、大质量大倾角中低轨道、太阳同步轨道、极地轨道航天器，比如空间站、货运飞船等，这样就和我国现有航天发射场形成沿海和内陆相结合、高低纬度相结合、各种射向范围相结合的格局，便于开展国际航天发射合作，提高我国航天发射场综合发射能力，使我国航天发射场的战略布局更为合理，体系更完善。因此，海南发射场也是一个全新的航天发射场，尤其是在航天发射技术领域中进行了多项创新。

  在海南发射场，发射的运载火箭都是全新研制的，因此要根据火箭的新特点、新需求开展发射场的技术创新。据西昌卫星发射中心航天专业的人介绍，新一代运载火箭主要特征是首次大质量、大流量使用液氢和液氧低温推进剂，火箭尺度与发动机推力比现在的火箭有显著提高。因此，在发射场的测试发射操作与现役火箭有很多不同的地方，发射场设计上一定要采取新的技术，才能确保发射任务安全可靠地完成。

  为此，航天科研人员主要开展了低温推进剂大流量加注和大容量储运技术、安全设计技术等关键技术探讨研究，取得了一系列突破。他们研制了300立方液氢贮罐等新装备，填补了多项国内空白，建立了国家低温技术应用实验室，确保发射场能够安全可靠地执行发射任务。

  航天专业的人介绍说，海南发射场成功实现了大推力火箭发射能力的突破，建成2个多射向、全天候、大吨位发射工位，分别用于发射我国长征七号、长征五号两种新型运载火箭，采用“新三垂一远”测发模式，缩短火箭测试发射周期，攻克了新型运载火箭推进剂贮运、加注、控制难关，实现运载能力由10吨级到20吨级的重大跨越。这标志着我国已经跨入世界大吨位火箭发射行列。

  此外，首创的国产化软件开发平台，成功实现了信息化指挥控制能力的突破，确保了航天发射核心技术的自主可控、绝对安全。

  发射塔架，也就是航天人所说的发射工位，是航天发射场最壮观的标志性建筑。海南航天发射场拥有两个发射工位，分别用于发射长征七号、长征五号火箭，是目前国内设计理念最先进、功能设置最复杂、结构及形式最新颖、工艺系统最集成的航天发射工位，也是海南航天发射场的标志性建筑。

  发射塔架的建设是难中之难，何况海南发射场的这两个发射塔架是同时开建，更是前所未有。

  导流槽是火箭腾空而起喷射烈焰的地方，形似发射塔架旁边的一个“巨坑”。两座发射塔紧邻海边，地质条件复杂，导流槽施工难度前所未有。地下水丰富，只要在地表挖一道浅浅的沟，就有大量渗水涌出要挖几十米深的基坑，难度可想而知。而来自海洋的强大水压力也给导流槽施工带来非常大风险。海南文昌地处台风多发地区，频频袭扰的热带风暴还带来了大量降水。

  基坑开挖以后，来自天空的水和来自海洋的水给基坑开挖带来更大的挑战；再加上地下巨大的岩石和含砂珊瑚碎屑，施工十分艰难。承担施工任务的北京某安装总队创新实施工程技术，最终在基坑周围做成了1300余根止水帷幕桩，形成密闭可靠的止水帷幕结构体，相当于在基坑周边做了一道挡水的墙，为国内首创，成功解决了渗水严重的施工难题，为导流槽和塔架施工打下坚实基础。对地下岩石的爆破也步步惊心，爆破点离止水帷幕最近点只有20米，既要保证不对止水帷幕造成冲击破坏，又要确保爆破效果这道难题最终也被技术人员成功破解。

  自密实混凝土选用的每一颗石子直径不超过3厘米；塔架加起来超过3000米的焊缝，每一道都要经过超声波探伤检验测试；防止塔架因海边盐雾气候锈蚀，所用的油漆都要反复进行附着力试验任何一个细节都不能放过。

  2014年6月28日，海南文昌航天发射场两型火箭发射工位进行了竣工验收，工程质量验收合格率均达到100%，总体性能达到了国际先进、国内一流水平。近两年内，又经受了多次强台风和热带风暴的考验，证明安全可靠。

  随着长征七号火箭的成功首飞，海南文昌航天发射场也成为中国航天的新成员，成为众多航天器的星际旅行出发地。（原标题：随着长征七号火箭的成功首飞，海南文昌航天发射场也在整个世界注视下精彩亮相海南航天发射场那些看不见的“秘密”（关注））