中新網(wǎng)11月2日電 酒泉。中國人飛向太空的起點(diǎn)。據(jù)解放軍報報道，10月12日9時，中國人再一次為這里升騰的云霧和直刺蒼穹的火龍而喝彩�？墒�，有誰知道那磅礴聳立的發(fā)射塔、布局科學(xué)的發(fā)射場出自何人之手呢？總裝備部某研究所，作為載人航天發(fā)射場系統(tǒng)的總設(shè)計師單位，他們用18年的心血和智慧設(shè)計建造了“中國載人航天港”，也因此獲得了“通天路上架梯人”的美譽(yù)。
中國特色：從“三垂一遠(yuǎn)”到“二合一”
1992年9月，黨中央決定實施載人航天工程。作為中國酒泉、西昌、太原三大衛(wèi)星發(fā)射場設(shè)計者的總裝某研究所，已經(jīng)完成發(fā)射場系統(tǒng)概念性論證，又展開了技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性論證研究，最終將目光鎖定在酒泉。酒泉——“兩彈一星”的元勛們在茫茫戈壁灘上打磨出的明珠，以其獨(dú)特的地理和技術(shù)保障條件再次幸運(yùn)地成為托舉第一代中國航天人巡游太空的母港。
中國過去的航天發(fā)射采用的都是水平測試、水平分級運(yùn)輸、發(fā)射工位垂直組裝的發(fā)射方式。這種發(fā)射模式與世界先進(jìn)水平相比有較大差距。為了適應(yīng)載人航天的需要，縮短發(fā)射周期，提高發(fā)射可靠性，論證組提出：借鑒世界最新發(fā)射工藝流程，采用以垂直整體運(yùn)輸為中心，包括在廠房內(nèi)進(jìn)行垂直總裝、垂直測試的“三垂”模式，并借助現(xiàn)代信息技術(shù)，在整個測試發(fā)射流程中實施遠(yuǎn)距離控制。
從“平躺”到“站立”，一個技術(shù)模式的突破冥冥中似乎也昭示著中國載人航天事業(yè)的“雄起”。在“三垂”新模式下，火箭和飛船在技術(shù)區(qū)垂直組裝、測試之后，整體垂直運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射區(qū)加注發(fā)射。由于組裝測試一直在垂直工作狀態(tài)完成，避免了重復(fù)組裝測試和狀態(tài)改變，既提高了發(fā)射可靠性，縮短了發(fā)射工位占用時間，又減少了發(fā)射費(fèi)用。在室內(nèi)進(jìn)行組裝測試，能夠較好地滿足航天飛行器對環(huán)境和防雷安全的要求，提高了測試質(zhì)量�！叭挂贿h(yuǎn)”一下子將火箭運(yùn)抵發(fā)射工位到可發(fā)射的時間縮短為3天。
為進(jìn)一步提高發(fā)射頻率，降低發(fā)射成本，該所還提出了另一個關(guān)鍵性的方案：兩個垂直總裝測試工位對應(yīng)一個發(fā)射工位的“二合一”方案。如此一來發(fā)射場就可以同時準(zhǔn)備兩枚船箭組合體，并在一定時間內(nèi)相繼發(fā)射，從而把連續(xù)完成兩次發(fā)射的時間縮短到一周之內(nèi)。這不僅可以滿足將來空間對接的需要，而且可以減輕遠(yuǎn)洋船隊出海測量的費(fèi)用。如果將來載人航天發(fā)射場投入商業(yè)應(yīng)用，還可以極大地降低發(fā)射成本。
載人航天發(fā)射場建設(shè)是一個極其龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，除垂直總裝測試廠房、發(fā)射塔架外，還有垂直整體運(yùn)輸軌道、燃燒劑和氧化劑庫房及加注系統(tǒng)、導(dǎo)流槽、飛船及有效載荷測試間、測試指揮大樓等等。為了早日在世界載人航天領(lǐng)域占有一席之地，該所調(diào)集精兵強(qiáng)將組成攻關(guān)組，反復(fù)設(shè)計論證，在很短時間內(nèi)拿出了一套技術(shù)先進(jìn)、工藝流程合理、發(fā)射模式安全可靠，具有中國特色的載人航天發(fā)射場總體技術(shù)方案。2000年，該技術(shù)方案獲全軍科技進(jìn)步一等獎，同時獲得全國優(yōu)秀設(shè)計金獎。
中國奇跡：打造“綠色”通天云梯
進(jìn)入21世紀(jì)，世界載人航天事業(yè)在躑躅中奮力前行。作為航天器出征太空的母港，發(fā)射場如何兼顧環(huán)保、安全、可靠及可持續(xù)發(fā)展的要求？如何減耗增效日漸成為各國航天科技工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。
作為特種工程，中國航天發(fā)射場系統(tǒng)的許多項目沒有先例可循。在保證先進(jìn)、可靠的同時，要降低投資，提高經(jīng)濟(jì)效益，就必須圍繞“綠色理念”大力展開
科研攻關(guān)。該研究所在整個發(fā)射場系統(tǒng)工程中，先后組織完成了垂直廠房結(jié)構(gòu)體系研究等重大科研課題研究14項，投入科研經(jīng)費(fèi)近800萬元，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益6000余萬元。
垂直總裝測試廠房是發(fā)射場的核心建筑，是垂直發(fā)射模式的標(biāo)志。要在戈壁灘上建造一座近百米高、中間沒有任何樓板拉通的巨型建筑物，這在中國乃至亞洲建筑史上從沒有過。美、法、俄等發(fā)達(dá)國家用全鋼結(jié)構(gòu)解決了這個問題。該所科研人員根據(jù)發(fā)射場區(qū)的地理環(huán)境特征，通過科學(xué)的研究分析和模擬試驗，創(chuàng)造性地提出“鋼筋混凝土巨型框架——多筒體空間結(jié)構(gòu)體系”的新方案。該方案的成功實施，不僅節(jié)省了4000余萬元的經(jīng)費(fèi)，而且耐火性能、保溫和隔音效果大大優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)。這在世界航天發(fā)射場建筑中為首創(chuàng)，被國外專家驚呼為“中國奇跡”。
堪稱“亞洲第一大門”的垂直總裝測試廠房大門，不僅門洞大，而且其自身整體重量達(dá)350多噸。要設(shè)計建造如此規(guī)模的大門，研究所面臨三大技術(shù)難題：一是場區(qū)風(fēng)沙大，如何保證達(dá)到密閉要求；二是場區(qū)最大風(fēng)載荷每平方米達(dá)100公斤，如何保證大門能夠有效阻抗上述風(fēng)載荷；三是大門本身不承重，如何保證數(shù)百噸重量除垂直方向外，不對廠房墻體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何側(cè)向拉力。研究所科研人員迎難而上，通過對大門機(jī)構(gòu)可行性、密封性和材料的反復(fù)試驗研究，一種采用變截面受力、升降推拉的方案從幾十種方案中優(yōu)選而出，該方案不僅成功地解決了上述難題，而且還為國家節(jié)約了100余噸優(yōu)質(zhì)鋼材。
高大空間的空調(diào)潔凈技術(shù)是垂直廠房滿足火箭和飛船測試要求的關(guān)鍵技術(shù)。在3500立方米高大空間里滿足箭船發(fā)射前對檢測環(huán)境潔凈度近乎苛刻要求的“潔凈分層空調(diào)凈化技術(shù)”，無論是理論研究還是實際應(yīng)用，當(dāng)時在國內(nèi)外還不多見。該所科技人員運(yùn)用計算機(jī)仿真計算，進(jìn)行多方案比較，終于掌握了潔凈分層空調(diào)凈化關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計出了一套功能全、投資少、運(yùn)行成本低的新技術(shù)方案，保證了14米以下工作區(qū)空氣潔凈度。該設(shè)計節(jié)省工程投資321萬元，減少電容量215千瓦，每次任務(wù)節(jié)省耗電15萬度，填補(bǔ)了國際上潔凈空調(diào)領(lǐng)域的空白，在國內(nèi)外均屬首創(chuàng)。
位于發(fā)射塔下的導(dǎo)流槽，用于排放火箭點(diǎn)火后產(chǎn)生的大量高溫烈焰濃煙。設(shè)計者打破慣性思維，結(jié)合場區(qū)地質(zhì)條件，經(jīng)過深入研究，把導(dǎo)流槽設(shè)計成雙面不對稱形式。這一創(chuàng)舉，減少了鋼筋和混凝土投資450萬元，降水施工費(fèi)用150萬元。
中國視野：著眼現(xiàn)實兼顧長遠(yuǎn)
從1999年到2005年，中國載人航天發(fā)射場在世人面前進(jìn)行了6次充滿自
信的亮相。而今后，中國的航天之路將會更遠(yuǎn)、更長，研究所的科技人員也把探索的眼光不斷向未來延伸。
“不謀萬世者不能謀一時”。載人航天發(fā)射場設(shè)計之時，火箭、飛船等系統(tǒng)許多技術(shù)指標(biāo)還沒有明確，但設(shè)計者已經(jīng)為之預(yù)留了充分的發(fā)展空間，既保障當(dāng)前的需要，又為未來的“擴(kuò)容”創(chuàng)造條件。整個發(fā)射場的建設(shè)，采取的是總體規(guī)劃分步實施的方式。技術(shù)區(qū)、發(fā)射區(qū)、試驗指揮區(qū)、協(xié)作區(qū)和測控區(qū)早在1998年已經(jīng)基本完工，航天員區(qū)則等到首次載人航天飛行發(fā)射前才完成。進(jìn)一步放寬視野，可以發(fā)現(xiàn)，研究所的設(shè)計工作，是在深入分析世界航天發(fā)射場的發(fā)展趨勢，綜合考慮中國航天發(fā)射場整體建設(shè)情況下展開的。記者了解到，該所正著眼中國航天事業(yè)發(fā)展需要，對中國航天發(fā)射場的下一步建設(shè)進(jìn)行積極探索。
與兼顧長遠(yuǎn)相適應(yīng)，在載人航天發(fā)射場工程中，設(shè)計者還充分考慮了環(huán)境保護(hù)乃至優(yōu)化的問題�；鸺七M(jìn)劑采用的四氧化二氮和偏二甲肼，都是有毒物質(zhì)。除了工作人員的安全防護(hù)外，推進(jìn)劑庫房、導(dǎo)流槽、加注器材間都設(shè)有污水收集系統(tǒng)。集中后的污水統(tǒng)一處理，達(dá)標(biāo)后排放。加注過程中產(chǎn)生的有毒廢氣，全部通過煤油焚燒爐燃燒分解，尾氣濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后才通過煙囪排放。在進(jìn)行場區(qū)規(guī)劃時，研究所還充分預(yù)留了綠化用地。在發(fā)射場建筑、設(shè)施的外觀設(shè)計上，著力體現(xiàn)航天高科技特征，營造蓬勃向上的氛圍。站在碧草叢中，不管是仰望“航天大廈”——垂直總裝廠房，還是眺望“天梯”——發(fā)射塔，所能體會到的，總是昂揚(yáng)或者飛翔的感覺。
預(yù)留的發(fā)展“接口”在發(fā)射場的各個系統(tǒng)中都有。從垂直總裝測試廠房到推進(jìn)劑庫房，從載重數(shù)萬斤的吊車到小小的密封閥門，近年來，研究所針對發(fā)射場展開了30多項技術(shù)改造，總計更新了數(shù)萬個元器件。整個發(fā)射場系統(tǒng)獲國家科技進(jìn)步特等獎、全國優(yōu)秀工程設(shè)計金質(zhì)獎等國家級獎勵6項、全軍科技進(jìn)步獎30項、工程設(shè)計獎13項、部級獎勵22項。
設(shè)計明天才能贏得明天，巍然矗立的發(fā)射塔將永遠(yuǎn)銘刻著中國航天事業(yè)發(fā)展的歷史進(jìn)程，將繼續(xù)盤馬彎弓，蓄勢待發(fā)……(張建明 江福梅 柴永忠 孫陽)
