专访嫦娥五号火箭动力系统何宏业:实现“回”的过程犹如在月球上无依托发射小型运载火箭

唐阳、张炎良
2020-11-26 16:33:26     来源:中国科技新闻网

唐阳、张炎良

嫦娥五号探测器第二次轨道修正。(图片来源:我们的太空)

北京时间11月25日22时06分,嫦娥五号探测器两台150N发动机工作约6秒钟,顺利完成第二次轨道修正,继续飞向月球。看到这一消息,文昌航天发射场动力系统操作手何宏业如释重负,说道: “"嫦五'入轨精度如此之高,希望它顺利飞向月球,顺利"挖土'归来!"

虽是一名80后,何宏业却有着丰富的工作经验。自2010年6月到文昌航天发射场工作以来,他先后参与了长征五号、长征七号新型运载火箭历次任务,在长征五号首飞、天舟一号、天问一号等重要任务上交叉担任两型号动力系统指挥,组织排查故障20余起,确保发射任务圆满成功。但他坦言,此次国字号发射任务意义重大,容不得任何闪失。

何宏业正在进行数据判读。

“嫦娥五号发射任务可以说是我们国家今年最重要的发射任务之一,既是探月工程三期的收官之战,也是后续探月工程的揭幕之战,我们付出百倍的努力都要把这个任务完好。”何宏业如是说。

如今,我国探月工程“三步走”已经实现了“绕”和“落”前两步。此次嫦娥五号任务将要实现第三步“回”,这既是本次任务最大的亮点,也是难点所在。

据记者了解,嫦娥五号在发射升空、星箭分离之后,将会以接近第二宇宙速度飞向月球。探测器在被月球引力捕获后会绕月飞行,而后着陆器择机降落到月球表面,完成自动采样后上升器点火升空,带着月壤进入环月轨道,与返回器和轨道器交会对接,返回器再择机飞回地球。实现“回”的过程犹如在月球上无依托发射小型运载火箭,且难度更大。

要实现“嫦五”的有去有回,将“嫦五”精确送入预定机道,并为其保留更多推进剂余量就显得非常重要,对火箭动力系统来说是首要考验。

为“嫦五”窄窗口发射,他对自己的要求更高

相比于地球轨道航天器,“嫦五”单程飞行距离超过38万公里。为使飞行器节省燃料、飞行路径达到最优,将火箭的依赖性降到最低,在很窄的发射窗口内精准发射就非常重要。

“在窄窗口发射的情况下,如何实现精确点火,确保"零窗口'发射,射前的重点工作集中在了动力系统。”何宏业说道。

11月24日4时30分,长征五号运载火箭搭载嫦娥五号探测器一飞冲天。

长征五号运载火箭采用低温动力系统,具有能量密度高、性能强等特点,俗称“冰箭”,但操作的难点和复杂程度也大为提升。仅射前六分钟内就要完成加注量最终确认、连接器脱落、射前增压等关键操作。

经过简单了解,记者发现,发射前加注量的多少会直接影响飞行器的入轨精度,火箭供气、供液连接器的脱落会直接影响火箭点火时间,射前增压的结果也会直接影响发动机起动,诸如这些工作出现紧急情况,将会导致整个发射任务错过最佳发射窗口。

“为了确保火箭的最佳状态,我们必须提前想清动作、严格按照规程、精细展开操作,就在此次探月任务中,我们实现了零窗口发射,感到非常自豪!"何宏业说道。

为确保无单点失效环节,他带领团队加强冗余备份

为了确保火箭发射成功、万无一失,何宏业和团队成员经历了数不清的演练,做了充分的准备。

何宏业介绍,针对这次发射任务,团队在以往长征五号运载火箭发射经验的基础上,对火箭动力系统的设计、制造、测试进行再分析、再验证、再优化,力争把风险降到最低。

为确保没有单点失效环节,提升整体流畅性和可靠性何宏业团队在加强冗余备份上下了大功夫。例如在火箭舱段环境保障供气上,增加了供气加热备份装置,为该路供气的可靠加热上了双保险。

此外,从火箭生产到最后交付,何宏业团队都全程跟踪,对测试过程中出现的问题进行深入分析。火箭进场后,还要有的放矢地进行测试,并对相关试验文书及设备操作使用进行梳理优化,确保任务过程和结果双圆满。

何宏业(左)和指挥员讨论问题。

在应急处置方面,何宏业团队也做了充分准备。针对火箭推进剂的氧化性、醉氧性、低温性、易燃易爆性…何宏业集思广益、逐一梳理,形成了动力系统安全知识手册和操作规范,并将其融入日常工作和应急处置中,成为了大家相互提醒、规范操作、有序处置的好习惯。

运载火箭的能力有多大,中国航天的舞台就有多大

据悉,嫦娥五号计划取回约2千克月球土壤。对此,何宏业充满期待。他认为,航天的蓬勃发展不仅可以极大提升民族自信心、凝聚力,更对我国的高科技领域技术突破和后续航天计划制定具有重大意义。

来到文昌发射场10年,何宏业不仅深爱这里的一草一木,更对这里独特的航天禀赋而着迷。

运载火箭的发射场和后续月球探测、行星探测等重大任务的新母港。“运载火箭的能力有多大,中国航天的舞台就有多大。”何宏业说道。

椰海里的双塔耀耀生辉。

未来我国探索浩瀚宇宙的脚步将会越走越远,建设航天虽国的梦想也会越来越近。空间站建设、行星探测等诸多“大戏”相继而来,何宏业和他的团队会马不停蹄地总结好此次嫦娥五号任务的发射经验,做好传优改进工作,全力以赴准备迎接后续任务。


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