“整装待发”的长征七号发射工位 (央广网记者 高艺宁 摄)
央广网文昌4月19日消息 (记者高艺宁)19日,记者从中国载人航天工程办公室获悉,经空间实验室飞行任务总指挥部研究决定,瞄准4月20日19时41分在文昌航天发射场发射天舟一号货运飞船。此次飞行任务是中国天舟货运飞船和长征七号遥二运载火箭组成的空间站货物运输系统的首次实用性亮相,将为中国空间站组装建造和长期运营奠定重要技术基础。
“虽然这是长征七号运载火箭的第二次飞行,但是因为采取‘零窗口’发射,所以火箭组成系统相比首飞更为复杂,对操作测试流程要求也更为精准,没有现成的经验可以照搬,一切都是从零开始。”
天舟一号飞行任务发射场区指挥部指挥长张学宇向央广网记者介绍,为提高飞船入轨精度,发射场将瞄准“零窗口”发射。
何为“零窗口”?在接受央广网记者采访时,长征七号运载火箭系统总设计师助理胡晓军介绍,“零窗口”实际也称“即时窗口”,即指在预先计算好的发射时间,分秒不差地将火箭点火升空,不允许有任何延误与变更。
“零窗口”发射究竟有多难?
胡晓军告诉记者,由于长七火箭采用全低温液氧煤油动力系统,射前流程复杂,特别是进入3分钟流程后动力、控制、地面发射支持等系统项目多,耦合严重,若有一个环节出问题将会错过发射窗口。
“‘遥一’我们也是准时点火的,但‘遥一’的窗口是两小时,与有效载荷,即天上轨道运行要求有关。这此任务所发射的天舟一号,入轨之后要与天宫二号在轨对接,交会对接任务要求更高,对升降点要求更严格,因而要求 “零窗口”发射,分秒不差。”
胡晓军告诉记者,“遥一”火箭的两个小时窗口,实际上还留有一些故障处理时间。因而从这个角度来说,“零窗口”要求非常高,不允许犯错误,不允许失误,必须按时、准点地点火发射,这也是本次任务中的一个比较大的难点。
“零窗口”难题如何攻破?
胡晓军向记者介绍,为了应对这个难点,专家们做了大量分析工作,目前已满足要求。与“遥一”相比,本次“遥二”火箭也做了一些技术改造,更可靠,也更为安全。
“为适应‘零窗口’ 的发射要求,我们在火箭总体控制系统做了一些改进。对火箭系统来讲,主要在总体的弹道系统和控制系统的轨道控制、自控控制上做一些优化。”
胡晓军解释道,如果超过既定窗口,惯性空间内火箭所谓的“飞行轨迹”便发生了变化,为了保证天舟一号飞船入轨的轨迹最终与要求不变,就必须在弹道上进行优化设计,满足要求后,再从火箭控制系统改进,使火箭准确到达既定入轨点。
同时,通过设计优化,长征七号“遥二”火箭把窗口时间从原来的0秒改成了现在满足60秒,即保证虽然推迟60秒发射点火,但最后火箭飞到的轨道点还是原来60秒前的那个轨道点。胡晓军还表示,虽然保证“零窗口”可能会损失些运载能力(约30公斤左右),但在入轨精度和姿态精度等方面,还是充分满足了货运飞船的要求。
攻坚克难:仅6分钟流程,我们足足讨论了6小时
担任此次任务发射阵地“01”指挥员的王光义告诉记者,为确保“零窗口”,发射场将质量管理延伸到了任务“上线”。“2017年年初,我们集中一个月的时间派遣30余名骨干,参加火箭出厂测试,准确掌握产品研制和质量情况,进一步吃透技术状态,提高任务期间测试操作水平。” 王光义说。
此外,发射场立足此次任务特点,组织识别出56项技术状态变化,逐一分析影响,制定对策措施;识别系统级风险35项,涵盖岗位人员、设施设备、文书软件、环境场地和组织管理等方面,从危险源本质、技术原理、系统特性入手,制定150余条风险预防措施、近120条监控措施,逐级传递落实,完善相关方案预案,形成了一整套涵盖人员、产品、设备的安全管理体系。
王光义特别指出,针对发射前6分钟可能出现的各种典型故障,发射场组织相应系统进行了专题研究,针对每一种故障模式写清故障判据、明确指挥协同口令、制定应急处置措施。
“仅6分钟的流程,我们足足讨论了6个小时,就是希望打一仗进一步,用万全之策确保万无一失。”王光义说。
王光义还向记者介绍,此次发射任务正值海南岛气候由干季向雨季转换,午后强对流、雷暴等危险天气越发频繁。
发射场气象系统根据海南近40年来的气象资料和自主建设收集的海南地区10年气象数据,针对雷电、浅层风、高空风等影响发射的重要天气因素,进行专题技术研究和气候背景特征分析,实施场区精细化预报,短时预报准确率达到百分之90以上,能够提前1小时准确预报,为“零窗口”发射提供可靠的气象条件支持。