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幾樁航天搶險事件

2023-01-03 01:07游本鳳
中外文摘 2022年24期
關鍵詞:磁棒靶機徐福

□ 游本鳳

中國航天在其艱難曲折的發展歷程中,在薪火相傳的漫漫征途上,有許多鮮為人知的故事和驚心動魄的事件。

搶救在太空翻滾的衛星

1991 年2 月15 日,是中國老百姓喜氣洋洋的大年初一。但在這天,對于中國航天界來說,卻發生了一件不幸的事件,一顆在太空中只工作了四個多月的風云一號氣象衛星運行姿態突然失去控制,在天上不斷打滾,地面控制中心只能收到一片亂碼,致使國家多個衛星應用部門受到影響。一顆衛星價值不菲,其作用關乎國計民生,上級要求該衛星研制單位上海衛星工程研究所馬上派出一支精干的專家隊伍,全力以赴完成搶救任務。

風云一號副總設計師徐福祥是當年衛星搶救組組長。據他回憶,一接到上級指令,不敢怠慢,年初二清晨就出發。他先到上海虹橋機場,但發現春節期間飛往西安的飛機全部停飛,只能趕往上?;疖囌?,登上了開往西安的列車。

那時的火車還沒有提速,即使特快列車也要一天多時間。在車上,徐福祥有了大量的時間思考搶救方案。作為副總設計師,他全程參與風云一號研制,對衛星上的每個分系統、每個單機乃至每個部件都了如指掌。照理,該衛星的姿態控制系統已設計了故障自主診斷系統,而且具有全方位姿態捕獲功能,應付一般的姿態故障綽綽有余。但是,由于多方面的原因,發現衛星姿態失控為時已晚,導致星上的貯氣被耗盡。而內行人都知道,貯氣一旦耗盡,就意味著衛星已經失去了搶救動力。沒有動力,如何穩定衛星的姿態?巧婦難為無米之炊。

風云一號氣象衛星

所幸的是,他在出發之前,曾指示西安衛星測控中心先將星上的偏置動量輪啟動起來,以此增加衛星定向角動量,使衛星姿態不要偏離太大。無疑,啟動飛輪這一決策非常正確,為后面開展搶救工作做好了鋪墊。

由于正值春節期間,那天車廂里冷冷清清,只有寥寥幾名乘客。無意間,他發現同車廂的一名小女孩,手里拿著一只指南針在玩耍。徐福祥靈光一閃,他想,衛星上也有三根磁棒,相當于指南針里的磁針,如果它與地球磁場相互作用,不就能轉化為挽救衛星的動力了嗎?

徐福祥一下子激動起來,眼前閃爍一束希望之光。但是衛星還在太空翻滾,磁棒只有通了電才能產生磁性,且通電磁棒一定要與地球磁場形成有規律的排列方向,才會產生控制力矩。但如何按這一排列規律給衛星磁棒通電,他還拿捏不準。

當徐福祥匆匆趕到衛星測控中心,只見航天部領導、數位院士及諸多衛星專家已經集中在那里,等待上海方面拿出具體有效的搶救方案。徐福祥感到肩上的擔子沉甸甸的。在接下來的討論中,徐福祥首先拋出了利用星上三根磁棒產生的力矩,來達到扭轉衛星姿態失控的想法,認為在無路可走的情況下,不妨嘗試一下。在場領導和專家都肯定了這一另類的想法,認為這一設想在原理上是行得通的,或許有效,可以嘗試。

會上,徐福祥代表搶救組提出了挽救這顆衛星的有關路徑:首先要搞清楚失控衛星現在的運動方式,并在地面進行失控衛星動力學仿真。然后,實施以下工作程序:一是起旋偏置動量輪到最高轉速,以穩定衛星旋轉的角動量,最大限度確定衛星姿態,保證星上太陽電池有一定電能輸出;二是分析失控衛星的運動規律,建立失控衛星模型,進行動力學仿真;三是利用衛星上的三根磁棒和其他條件,提供挽救衛星所必需的外力矩,逐步實施消旋;四是幫助消旋衛星建立起正常的運行姿態,直到衛星下傳數據恢復正常,則標志著此次衛星搶救成功。

深思熟慮,有備而來,徐福祥的搶救方案得到了領導和專家的充分肯定。為了保證衛星搶救成功,航天部領導還特地關照指揮部,單獨給徐福祥一個房間,讓他關起門來,靜心思考和完善搶救措施。

在那難忘的日子里,徐福祥夜以繼日地冥思苦想,推導公式,甚至異想天開,期望用奇思妙想破題紓困。他先從翻滾衛星輸出的雜亂數據中,找出確定衛星旋轉軸在慣性坐標系中的姿態,推導出確定姿態的公式。然后盡力找出衛星旋轉的運動規律,同時利用星上組合軟件實現對三根磁棒的通電。果然,通電后的磁棒對衛星快速消旋發揮了重要作用,從而控制住衛星的快速旋轉。經過十天左右的消旋,衛星的旋轉速率從每分鐘10 轉下降到每秒幾度。

然而,搶救工作并非一帆風順。當衛星消旋已經見效時,卻發現三根磁棒的相互作用失效,導致搶救工作中斷。好在天無絕人之路。徐福祥經過幾天苦苦思索,提出了采用重力場控制的辦法,即巧妙地控制衛星的俯仰角,使衛星在旋轉的四個象限內產生一定重力矩,再加上偏置動量輪的作用達到消旋目的。通過多管齊下,衛星在沒有噴氣力矩的情況下,最終完成對地球的捕獲。地面測控中心的驗證表明,衛星不再翻滾,已經建立起正常的運行姿態。

這次星地大營救,歷時75 天,在搶救團隊的共同努力下,在測控中心的大力配合下,風云一號衛星終于恢復姿態,運行正常,下傳的圖像和數據均有效。

徐福祥清晰地記得,5 月2 日這天,西安衛星測控中心大廳內鴉雀無聲,各方領導和專家聚集一堂,此時大屏幕上正顯示正常姿態的衛星緩緩飛過控制區?!靶l星捕獲地球成功!”測控中心指揮長洪亮的聲音響徹大廳。頓時,大廳內立即響起了雷鳴般的掌聲和歡呼聲。國防科工委、航天部、國家氣象局等領導和專家,都對這次衛星搶救成功給予了高度評價。航天部在賀電中說:“風云一號衛星搶救成功,是中國航天史上的奇跡,也是國際航天界的罕事?!?/p>

后來,風云一號衛星搶救技術獲航天部科技成果一等獎、國家重大科技成果二等獎。徐福祥作為成功搶救衛星的頭號功臣,獲得航空航天部通令嘉獎,被評為國家級有突出貢獻的中青年專家,享受政府特殊津貼等。不久,他又被任命為航天部直屬五院(中國空間技術研究院)院長。

大起大落的導彈定型試驗

在上海航天防空導彈研制史上,有一款叫紅旗六十一號的比較特殊。它不僅是中國自行研制的第一代陸海兩用中低空、近程地空導彈武器系統,而且是由周恩來總理親自命名的,意義非同一般。因此,上海航天人對它懷有一種特殊的感情。

“紅六一”導彈為獨立研制,白手起家,沒有可供參考的資料,研制人員全靠邊干邊摸索一步步推進。而起步階段又逢“文革”,被耽誤了十年,導致該型號的研制之路異常艱難,波折不斷。

在“紅六一”導彈研制歷史上,最為驚心動魄的要數陸上設計定型試驗,因為這是一場輸不起的惡戰,一旦失敗,不僅設計定型止步,而且型號將面臨夭折。

1986 年6 月21 日,是該型號總設計師梁晉才永遠難忘的一天,靶試幾經大起大落,終于命運逆轉,絕處逢生。

西北戈壁灘早晚溫差懸殊,晨風寒氣襲人。梁晉才身體不適,又因過分操心靶試,晚上只睡了兩三個小時,6 點多就和試驗隊員來到了發射陣地。上午導彈要進行陸上設計定型試驗,此舉關乎導彈的生死命運。而且早上首發打的是低空目標,這是導彈試驗最難過的一關。為了保證靶試的順利進行,不少試驗隊員在陣地上通宵工作,他們精心調試檢測發射設備,一遍又一遍地校核各類數據。

一切準備就緒,進入發射倒計時程序,陣地上一片寂靜,操作人員都撤離到安全界線外。靶機起飛,已經隱約可見。操縱手立刻繃緊每根神經?!耙环昼姕蕚洹?,“五、四、三、二、一”,“發射!”只見導彈霎時如白色蛟龍般離架而去。靶機遠遠地飛過來了,接近了,正常情況下應該迎頭攻擊。但導彈似乎沒有察覺到目標的存在。眾人不由倒吸了一口冷氣??扇藗円廊慌瓮孥E出現。遺憾的是,奇跡并未出現,導彈彈頭沒有拉起,從靶機下方迅即穿過。梁晉才猶如當頭挨了一棒,昏沉沉地看著導彈與靶機擦肩而過,在很遠的天際引爆起火。很明顯,這是一枚故障彈。

紅旗-61 艦空導彈

按預定計劃,試驗隊員很快準備好第二發導彈,并做好發射前的準備工作。半小時準備,靶機進入。伴隨“發射”口令,導彈又一次離弦而出,直奔目標,一根上升的斜線顯示彈道很漂亮。導彈與目標慢慢接近,勝利在望。正當人們翹首等待歡慶之際,導彈卻出乎意料地又一次與靶機失之交臂。大家頓時傻眼了。經檢測,原來是導彈的引爆裝置沒有起爆。又一枚故障彈,讓成功毀于一旦!

面對兩次失利,梁晉才坐在凳子上良久無言。

在技術骨干分析會上,大家討論的結果意見一致,失利原因是由于兩發故障彈,而不是導彈的系統問題,尤其是第二發彈道很好,說明導彈性能還是不錯的,應該繼續靶試,成功的把握應該很大。在充分聽取了各方面的意見后,梁晉才果斷決定,下午靶試繼續進行,還是打低空目標,越是艱險越向前。

背水之戰,命懸一線。如果再失敗,該型號的歷史將重新改寫。作出這個決定,壓力有多大,責任有多重,梁晉才很清楚。

白天戈壁灘上的試驗靶場,驕陽似火,整個發射陣地連個遮萌的地方也沒有。試驗隊員們吊裝好導彈,按部就班地進行測試、校驗和協調工作。

炎熱的天氣也在考驗試驗隊?;胤矫鎮鱽硐⒄f,因為天氣原因,機場那邊靶機不能起飛。就這樣,一直熬到晚上8 點鐘,等戈壁灘有了點涼意,才聽到靶機起飛的命令。緊張的時刻來到了,人們都屏住了呼吸。8 點10 分,靶機起飛。第一次進入,靶機偏航,航路不能滿足靶試需求。一次寶貴的機會喪失,現場氣氛更為緊張。靶機第二次進入,一切正常?!耙环昼姕蕚洹?,幾百雙眼睛不約而同地凝視著導彈。漆黑的夜晚,遠遠看到一個光點逐漸逼近。這時導彈隨著一聲巨響拖著長長的光焰升向天空,直奔目標,彈道正常。忽然,導彈像中了邪似的,彈頭猛地往下方一鉆,就像一個人失去了平衡,處于顛倒狀態?!斑@下完了,完了!”梁晉才不禁失聲。少頃,高速飛行的導彈仿佛被一雙神奇的手拉起,直沖目標而去。就在與靶機交會的剎那,導彈戰斗部引爆,迸出耀眼的火光,只見天幕上一團火球正在下墜,一片片發光的碎片就像煙火,燃亮夜幕。

靶機被擊落了,整個試驗場一片歡騰!

跨過一道坎,其余的靶試不在話下,六發六中,干凈利索,而且一發比一發打得好?;厮玖顔T激動地說,上蒼開眼,眷顧航天人!

在慶功會上,梁晉才向全體試驗隊員深深鞠了一躬,然后動情地說:“6月21 日,讓我們永遠銘記。這天的導彈定型試驗,化失敗為成功,我們創造了一個導彈研制歷史上的奇跡!”

大水漫灌后的火箭排險

一枚巨型的長征四號乙火箭已經矗立在發射架上,準備升空之前卻被發射架上的高壓水龍頭澆得渾身濕透。而遭遇“大水漫灌”后的火箭,竟然還能發射成功,這無疑創造了一個航天領域的奇跡。

2004 年初秋,太原基地。經過一系列測試和精心作業的長四乙遙七火箭已進入推進劑加注程序。發射場坪上只有少數幾個基地官兵和發射隊員在做加注燃料前的準備工作。

據當時正在現場的上海航天設備制造總廠火箭總裝工胡子彪回憶:長四乙進基地后裝調聯試一切都很順利,火箭按照預定計劃從技術廠房轉運至發射陣地,并被豎上了發射架。我們作為總裝保障人員,已將火箭的防雨裙拉了下來,準備配合基地方面進行燃料加注。那天早上6 時剛過,不知為何,發射塔架上六層的消防噴淋設備突然發生故障,水龍頭被意外地打開。于是,一陣疾風暴雨般的水柱直接噴向火箭箭體,簡直就像“水漫金山”。水龍頭在猛烈噴射了十多分鐘后,才被手忙腳亂的基地指戰員止住。但長四乙火箭二子級以下的箭體及塔架平臺全部被一場突如其來的“暴風驟雨”淋了個透。

長四乙總設計師、總指揮李相榮聞訊后及時趕到,面對濕淋淋的火箭,神情嚴肅,如此奇葩的事故他還是第一次碰到。情況馬上被匯報給各級領導。當時正在基地的總裝備部領導、航天科技集團公司領導、基地領導等都趕到了發射陣地,望著一片狼藉的現場,不由一臉嚴峻。

當時,上?;鸺l射隊面臨著兩種選擇:一是中止發射程序,將火箭運回上海重新進行技術處理,這樣發射隊承擔的風險最小。但是由于火箭第三級姿控發動機已經加注了推進劑,衛星也已加注了無水肼,不少產品都已作了臨射前的處置,返回研制單位后,很多箭上、星上的產品都要報廢,帶來的損失可能要幾千萬元。更重要的是,再重新組織一次發射,至少要推遲半年時間,國家急需的兩顆衛星將延時。這對衛星用戶來說,也是個不小的損失。二是迎難而上,組織力量進行現場緊急排險。這樣做損失當然最小,但無疑給上海發射隊帶來了極大的風險。萬一這枚火箭發射失利,巨大的損失誰來承擔?還有,現場排險能否順利?能否確保發射成功?排險后的風險誰來評估?面對因突發情況而產生的一系列疑問,從上到下都沒有把握。

當時的中國航天科技集團公司領導曾明確指示,發生這起事故的一切責任在基地方面,要求上?;鸺l射隊將產品運回上海,進行必要的技術處理,然后重新組織一次發射。

這的確是一個兩難的抉擇。就眼前的情況來說,排水、烘干、檢測等工作量都非常大,而且后面的情況難以預測。面對險情,上海航天局領導和李相榮進行了緊急商量后,毅然作出決定,為了國家利益,為了顧全大局,上海航天人勇擔責任,竭盡全力做好補救工作,非常時期和基地指戰員一起,同舟共濟,共渡難關,把損失降到最低。

于是,一條條指令通過調度系統傳達下去。在基地的100 多位發射隊員被緊急動員起來,有的連早餐都來不及吃。大家立即從倉庫里領出備用的毛毯和毛巾,火速趕到發射塔架,細心擦拭箭體內外的水漬。發射營的官兵們也很快搬來了各自的被褥,很快擦干了塔架平臺上的積水。發射隊員們還使用電吹風,不斷對諸多插頭、插座和電纜接口等表面部位進行烘干,盡力降低電器因水漬短路的可能。

長征四號乙火箭發射成功

接著,各系統人員進艙仔細檢查。產品的受損情況很快被匯總起來,結果不容樂觀。二子級以下的插頭都進了水,一些重要的電纜絕緣性能驟降,控制系統不少單機表面也沾滿了水漬,受損情況的確很嚴重。另有56 個電爆管是火箭上的特殊火工品,遭受水淋,產品性能令人擔心。所幸由于產品密封處理較好,內部未受影響。根據前方要求,火箭總體單位805 所電纜主管設計師帶著全套電纜圖,連夜從上海趕往基地協同作戰。塔架上,只見他們有條不紊地打開各個已連接好的插頭,一刻不停地吹送干燥熱風,加速吹除水漬。同時,利用天氣晴好的有利條件,打開相應的幾層塔架平臺,加快空氣對流。

就這樣一直忙到第三天下午,通過再一次測試,已經顯示出所有斷開的電纜絕緣合格。于是,試驗隊員重新連接上電纜,馬上按照事先整理的數據逐一做導通絕緣檢查。所有人不顧疲勞,晝夜連續作戰,實在累了,就坐在平臺上繼續干,手中的測試儀器始終未停過。直到第二天凌晨1 點,終于完成了上萬個點號的導通絕緣檢查。

為了檢驗火箭恢復狀態后的可靠性,火箭兩總系統和基地領導決定重做一次總檢查。當總檢查的結果表明一切都正常時,所有人終于放下了懸著的心?;鸺匦逻M入加注發射程序。

檢驗搶險結果的時刻來到了?;鸺l射進入倒計時,伴隨著基地指揮員有力的發射口令聲,經受過特殊洗禮的長征四號乙遙七火箭昂然托舉著實踐七號A、B 兩顆衛星,在驚天動地的轟鳴聲中拔地而起,直刺蒼穹。不少人瞪著熬紅的雙眼緊緊地盯著迅速升空的火箭?!盎鸺w行正?!薄盎鸺欢壏蛛x”“火箭二三級分離”……當遙測信息傳來星箭成功分離的消息時,全體發射隊員和基地官兵的情緒都沸騰了,大家為這一來之不易的成功相互擊掌,熱烈擁抱。

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