海南航天發射場那些看不見的「秘密」

海南文昌航天發射場發射塔架與海相鄰。

楊志遠攝

伴隨著新一代中型運載火箭長征七號成功發射，我國新一代航天發射場——海南文昌航天發射場在全世界的注視下亮相，成為又一個全球航天發射「重鎮」。

作為一個國際航天發射港，海南航天發射場的建設，不是已有發射場的翻版。從火箭、航天器到氣候環境，都是全新的。矗立於藍天白雲和大海椰林之間，兩座發射架雄偉壯觀，航天器測試廠房高大醒目。為了建造一個世界一流、現代化的航天發射場，建設者們跨越了多道難關。

接受「高溫、高濕、高鹽霧、強降雨、強颱風、強雷暴」考驗

海南發射場是我國離赤道最近的航天發射中心，低緯度的地理條件是它的一大優勢，但也構成了挑戰。

發射場瀕臨海邊，氣候覆雜多變，「高溫、高濕、高鹽霧、強降雨、強颱風、強雷暴」，是發射場設施設備及實施發射面臨的挑戰。夏季最高溫度45攝氏度左右，濕度接近100％。這樣的極端天氣對火箭造成很大影響，使發射的安全性、可靠性受到「威脅」。如何確保火箭安全可靠發射，就需要有相應的創新技術來支撐。

科技人員為此開展了防颱風安全設計技術、鹽霧腐蝕綜合控制與防護技術、雷電防護技術、可靠性設計技術等關鍵技術研究，解決了複雜氣候環境下的安全發射問題。

在抗颱風方面，北京特種工程設計研究院總工程師劉曉華說，主要通過強化工程防護設計、優化測試發射流程和建設完善氣象預報系統來實現。可以縮短火箭在室外暴露的時間，減小不利天氣的影響，並及時發布颱風等災害天氣預警，在火箭、航天器轉運、待命發射等關鍵時段，進行有效規避。經過「威馬遜」強颱風的考驗，發射場完全達到了設計指標要求。

防鹽霧方面，主要是防止發射場的設施設備被腐蝕。劉曉華說，他們特別針對發射場鹽霧環境，開展了加速腐蝕試驗和歷時七年的室外暴露試驗驗證，確定了室外金屬構件的重度防腐塗裝保護體系。

在高大的發射塔架下，可以看到每個發射工位周圍建有四個高大的避雷塔，塔與塔之間還有金屬線相連。在發射塔周圍設立的避雷塔之間拉了3道防雷線，形成既能防直接雷也能防地面雷的立體效果。後來又經過模擬計算實驗，拉線之後可以把避雷塔由160米降低至115米，雷電攔截效率可以提高到98.5％。

如果遇到突如其來的惡劣天氣，又該如何應對？劉曉華說，首先從發射工藝流程上考慮，事先有天氣預報。預報了相對安全時間，再考慮轉運發射。如果遇到雷暴，就把火箭放到比較安全的地方，如廠房裡面，等到條件允許時再轉運。由於發射場目前可以對3天後的天氣作出比較準確的預報，而火箭在發射工位上停留時間最多只需3天，3天內就可以實施發射，這樣就可以有效避免突發的惡劣天氣影響。

根據新火箭開展發射場技術創新，跨入世界大噸位火箭發射行列

目前，世界各國在選擇發射場時，都會盡量選擇低緯度地區，最好選擇在赤道附近，因為這樣可使火箭發射後得到地球自轉賦予的向東的初速度，提高運載能力。而我國在海南建設航天發射場，具有明顯的地理優勢。

海南發射場可以發射地球同步軌道、大質量大傾角中低軌道、太陽同步軌道、極地軌道航天器，比如空間站、貨運飛船等，這樣就和我國現有航天發射場形成沿海和內陸相結合、高低緯度相結合、各種射向範圍相結合的格局，便於開展國際航天發射合作，提高我國航天發射場綜合發射能力，使我國航天發射場的戰略布局更為合理，體系更加完善。因此，海南發射場也是一個全新的航天發射場，尤其是在航天發射技術領域中進行了多項創新。

在海南發射場，發射的運載火箭都是全新研製的，因此要根據火箭的新特點、新需求開展發射場的技術創新。據西昌衛星發射中心航天專家介紹，新一代運載火箭主要特點是首次大質量、大流量使用液氫和液氧低溫推進劑，火箭尺度和發動機推力比現在的火箭有顯著提高。因此，在發射場的測試發射操作與現役火箭有很多不同的地方，發射場設計上必須採取新的技術，才能確保發射任務安全可靠地完成。

為此，航天科研人員主要開展了低溫推進劑大流量加註和大容量儲運技術、安全設計技術等關鍵技術研究，取得了一系列突破。他們研製了300立方液氫貯罐等新裝備，填補了多項國內空白，建立了國家低溫技術應用實驗室，確保發射場能夠安全可靠地執行發射任務。

航天專家介紹說，海南發射場成功實現了大推力火箭發射能力的突破，建成2個多射向、全天候、大噸位發射工位，分別用於發射我國長征七號、長征五號兩種新型運載火箭，採用「新三垂一遠」測發模式，縮短火箭測試發射周期，攻克了新型運載火箭推進劑貯運、加註、控制難關，實現運載能力由10噸級到20噸級的重大跨越。這標誌著我國已經跨入世界大噸位火箭發射行列。

此外，首創的國產化軟體開發平台，成功實現了信息化指揮控制能力的突破，確保了航天發射核心技術的自主可控、絕對安全。

發射塔架加起來超過3公里的焊縫，每一道都要經過超聲波探傷檢測

發射塔架，也就是航天人所說的發射工位，是航天發射場最壯觀的標誌性建築。海南航天發射場擁有兩個發射工位，分別用於發射長征七號、長征五號火箭，是目前國內設計理念最先進、功能設置最複雜、結構形式最新穎、工藝系統最集成的航天發射工位，也是海南航天發射場的標誌性建築。

發射塔架的建設是難中之難，何況海南發射場的這兩個發射塔架是同時開建，更是前所未有。

導流槽是火箭騰空而起噴射烈焰的地方，形似發射塔架旁邊的一個「巨坑」。兩座發射塔緊鄰海邊，地質條件複雜，導流槽施工難度前所未有。地下水豐富，只要在地表挖一道淺淺的溝，就有大量滲水湧出——要挖幾十米深的基坑，難度可想而知。而來自海洋的強大水壓力也給導流槽施工帶來巨大風險。海南文昌地處颱風多發地區，頻頻襲擾的熱帶風暴還帶來了大量降水。

基坑開挖以後，來自天空的水和來自海洋的水給基坑開挖帶來更大的挑戰；再加上地下巨大的岩石和含砂珊瑚碎屑，施工非常困難。承擔施工任務的北京某安裝總隊創新施工技術，最終在基坑周圍做成了1300餘根止水帷幕樁，形成密閉可靠的止水帷幕結構體，相當於在基坑周邊做了一道擋水的牆，為國內首創，成功解決了滲水嚴重的施工難題，為導流槽和塔架施工打下堅實基礎。對地下岩石的爆破也步步驚心，爆破點離止水帷幕最近點只有20米，既要保證不對止水帷幕造成衝擊破壞，又要確保爆破效果……這道難題最終也被技術人員成功破解。

自密實混凝土選用的每一顆石子直徑不超過3厘米；塔架加起來超過3000米的焊縫，每一道都要經過超聲波探傷檢測；防止塔架因海邊鹽霧氣候鏽蝕，所用的油漆都要反覆進行附著力試驗……任何一個細節都不能放過。

2014年6月28日，海南文昌航天發射場兩型火箭發射工位進行了竣工驗收，工程質量驗收合格率均達到100%，總體性能達到了國際先進、國內一流水平。近兩年內，又經受了多次強颱風和熱帶風暴的考驗，證明安全可靠。

隨著長征七號火箭的成功首飛，海南文昌航天發射場也成為中國航天的新成員，成為眾多航天器的星際旅行出發地。

《 人民日報 》（ 2016年07月11日 20 版）

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