中國科技成果 文昌發射場亮點多

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  「天問一號」、「嫦娥五號」等航天明星相繼在文昌航天發射場升空,是中國科技和航天大事,也掀起新一波太空熱。對很多人來說,搭載這些探測器的火箭升空,就是電視新聞中十幾秒畫面:火箭在倒數後點火,然後騰空而起,但其實發射場的每項設備、火箭發射的每個程序,都是中國科技結晶,大有「睇頭」。

中國科技:活動發射平台重2000噸

  發射場要發射箭火箭,先要從製造基地運來火箭。文昌航天發射場相比中國其他發射場的優勢之一是靠海,例如「長征五號」這款中國科技火箭,就會由「遠望21」、「遠望22」專用船隻運送,直接從製造基地天津出發,用5至7天時間、航行約1,800海里(3,300多公里),到達海南清瀾港西碼頭,再通過公路運往發射場。至於衛星等航天器,由於體積小得多,可以空運至海口美蘭機場,再經公路運往發射場。

  接下來,火箭和航天器先在綜合測試大廳進行測試,然後進入同樣是中國科技產物的垂直總裝測試廠房,在活動發射平台上進行起豎、對接和綜合測試。文昌航天發射場目前有兩座垂直總裝測試廠房,供「長征五號」、「長征七號」、「長征八號」等火箭使用,前者高達99.4米(相當於一般住宅約30層樓高度),是亞洲最高單層建築,而廠房的巨型大門由左右各5扇對開的鋼桁架鐵門組成,總重784噸。

文昌航天發射場首飛。圖為「長征八號」完成技術區相關工作後,垂直轉運至發射區。(圖片來源:中新社)

  火箭完成總裝測試後,便由活動發射平台以每分約20多米速度,垂直運送到2.8公里外的發射塔。這個新一代活動發射平台重達2,000噸,靠16個巨輪在20米寬的軌道運行,定位達到毫米級。

  另外,以往承擔載人航天發射任務的「長征2F」火箭,雖然也是採用類似模式裝運,但轉運時火箭需要先「熄機」,斷開與總裝廠房測試控制設備的連接,直至到達發射塔後再與另一套設備連接和重新「開機」,才能發射。而新活動發射平台則有「臍帶」連接火箭,全程監控,令火箭始終保持「開機」狀態。這不單減低期間火箭狀態出現異常的可能,更令火箭從轉運到發射的時間可以縮短到一天半,從而加快發射周期。

中國科技:發射塔高90米 共12層 

  據報道,文昌航天發射場有每年4枚「長征五號」、5至6枚「長征七號」的發射能力。

  到達發射塔後,工作人員會為火箭加注燃料,準備升空。目前文昌航天發射場有兩座發射塔。其中「長征五號」的發射塔高91.7公尺,而630米外的另一個發射塔則高85.8公尺。

  以「長征五號」的發射塔為例,它一共12層,由固定部分和活動部分組成,固定部分裏面由各個系統的設備設施間和工作間組成,活動部分則是三組迴轉工作平台,當組裝完成火箭經由活動發射平台垂直轉運到發射塔後,迴轉工作平台就會「關門」,把火箭包圍起來,既為它遮風擋雨,也方便工作人員作最後檢查和加注推進劑。直至發射前數小時,迴轉工作平台才會打開,露出火箭。

火箭完成組裝後,經軌道垂直運往發射塔,整個過程需要約3小時。(網上圖片)

  作好一切準備後,搭載航天器的火箭在預定時間點火發射,遠征太空。

  此際發射塔上除了眾多先進設備儀器運作外,還有一個少為人知的設施會發揮重要作用,這就是一個巨型水箱。

  原來火箭點火後,引擎噴出火焰溫度高達3,000多度,足以熔化多數金屬,要保護發射平台和內部設備,就要給它降溫;和國際先進做法一樣,文昌航天發射場採用的降溫方法是噴水。

中國秓技:20秒噴水400噸 為發射降溫

  為此,發射塔的12層設有一個可以裝載600噸水的水箱(標準泳池的水容量約為2,250噸),水箱兩側有直徑1.8米的水管,直通發射平台兩側的噴水裝置。當火箭點火並起飛到大約5米高時,其中400噸水就會傾瀉而下,在短短20多秒間噴出,迅速為發射平台降溫。

400噸水既為發射平台降溫,也降低火箭發射時的噪音。(圖片來源:中新社)

  這400噸水的大約30%會高溫蒸發,水蒸氣便就形成大家在火箭發射時所看見的滾滾白煙。另外大約60%的水會通過導流槽流走。這個導流槽採用錐形雙向結構,是中國目前最大的導流槽,其主要作用是火箭發射時,把點火產生的烈焰導流出塔架外側。

  另外,大家在圖片或電視片段中,或會留意到在兩座發射塔周圍還各有4座更高的「鐵塔」,這就是避雷塔。

  文昌航天發射場地處沿海帶,暴雨頻繁,平均每年雷電天數高達113天,發射塔容易受雷擊,而受到雷擊電磁脈衝干擾的機率更大。為解決防雷問題,工程人員在每座發射塔四周,建立4座120米高避雷塔,並以金屬線相連,組成立體式防雷電系統。根據電腦模擬計算,這系統的雷擊防護效率可達到98.6%,高於國內現有發射場防雷電系統的90%。

發射塔周邊有四座避雷塔,下方則是巨型導流槽。(網上圖片)

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