中新網(wǎng)11月2日電 酒泉。中國人飛向太空的起點。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)的總設計師單位，他們用18年的心血和智慧設計建造了“中國載人航天港”，也因此獲得了“通天路上架梯人”的美譽。
中國特色：從“三垂一遠”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、經(jīng)濟可行性論證研究，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，以其獨特的地理和技術保障條件再次幸運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)射模式與世界先進水平相比有較大差距。為了適應載人航天的需要，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，采用以垂直整體運輸為中心，包括在廠房內(nèi)進行垂直總裝、垂直測試的“三垂”模式，并借助現(xiàn)代信息技術，在整個測試發(fā)射流程中實施遠距離控制。
從“平躺”到“站立”，一個技術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，火箭和飛船在技術區(qū)垂直組裝、測試之后，整體垂直運輸?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)射費用。在室內(nèi)進行組裝測試，能夠較好地滿足航天飛行器對環(huán)境和防雷安全的要求，提高了測試質量�！叭挂贿h”一下子將火箭運抵發(fā)射工位到可發(fā)射的時間縮短為3天。
為進一步提高發(fā)射頻率，降低發(fā)射成本，該所還提出了另一個關鍵性的方案：兩個垂直總裝測試工位對應一個發(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，而且可以減輕遠洋船隊出海測量的費用。如果將來載人航天發(fā)射場投入商業(yè)應用，還可以極大地降低發(fā)射成本。
載人航天發(fā)射場建設是一個極其龐大復雜的系統(tǒng)工程，除垂直總裝測試廠房、發(fā)射塔架外，還有垂直整體運輸軌道、燃燒劑和氧化劑庫房及加注系統(tǒng)、導流槽、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域占有一席之地，該所調(diào)集精兵強將組成攻關組，反復設計論證，在很短時間內(nèi)拿出了一套技術先進、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)射場總體技術方案。2000年，該技術方案獲全軍科技進步一等獎，同時獲得全國優(yōu)秀設計金獎。
中國奇跡：打造“綠色”通天云梯
進入21世紀，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注的焦點。
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、可靠的同時，要降低投資，提高經(jīng)濟效益，就必須圍繞“綠色理念”大力展開
科研攻關。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構體系研究等重大科研課題研究14項，投入科研經(jīng)費近800萬元，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益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)達國家用全鋼結構解決了這個問題。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——多筒體空間結構體系”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，而且耐火性能、保溫和隔音效果大大優(yōu)于鋼結構。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350多噸。要設計建造如此規(guī)模的大門，研究所面臨三大技術難題：一是場區(qū)風沙大，如何保證達到密閉要求；二是場區(qū)最大風載荷每平方米達100公斤，如何保證大門能夠有效阻抗上述風載荷；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，不對廠房墻體結構產(chǎn)生任何側向拉力。研究所科研人員迎難而上，通過對大門機構可行性、密封性和材料的反復試驗研究，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)質鋼材。
高大空間的空調(diào)潔凈技術是垂直廠房滿足火箭和飛船測試要求的關鍵技術。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”，無論是理論研究還是實際應用，當時在國內(nèi)外還不多見。該所科技人員運用計算機仿真計算，進行多方案比較，終于掌握了潔凈分層空調(diào)凈化關鍵技術，設計出了一套功能全、投資少、運行成本低的新技術方案，保證了14米以下工作區(qū)空氣潔凈度。該設計節(jié)省工程投資321萬元，減少電容量215千瓦，每次任務節(jié)省耗電15萬度，填補了國際上潔凈空調(diào)領域的空白，在國內(nèi)外均屬首創(chuàng)。
位于發(fā)射塔下的導流槽，用于排放火箭點火后產(chǎn)生的大量高溫烈焰濃煙。設計者打破慣性思維，結合場區(qū)地質條件，經(jīng)過深入研究，把導流槽設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，降水施工費用150萬元。
中國視野：著眼現(xiàn)實兼顧長遠
從1999年到2005年，中國載人航天發(fā)射場在世人面前進行了6次充滿自
信的亮相。而今后，中國的航天之路將會更遠、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)射場設計之時，火箭、飛船等系統(tǒng)許多技術指標還沒有明確，但設計者已經(jīng)為之預留了充分的發(fā)展空間，既保障當前的需要，又為未來的“擴容”創(chuàng)造條件。整個發(fā)射場的建設，采取的是總體規(guī)劃分步實施的方式。技術區(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。進一步放寬視野，可以發(fā)現(xiàn)，研究所的設計工作，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)射場的下一步建設進行積極探索。
與兼顧長遠相適應，在載人航天發(fā)射場工程中，設計者還充分考慮了環(huán)境保護乃至優(yōu)化的問題。火箭推進劑采用的四氧化二氮和偏二甲肼，都是有毒物質。除了工作人員的安全防護外，推進劑庫房、導流槽、加注器材間都設有污水收集系統(tǒng)。集中后的污水統(tǒng)一處理，達標后排放。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，尾氣濃度達到排放標準后才通過煙囪排放。在進行場區(qū)規(guī)劃時，研究所還充分預留了綠化用地。在發(fā)射場建筑、設施的外觀設計上，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，總是昂揚或者飛翔的感覺。
預留的發(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)獲國家科技進步特等獎、全國優(yōu)秀工程設計金質獎等國家級獎勵6項、全軍科技進步獎30項、工程設計獎13項、部級獎勵22項。
設計明天才能贏得明天，巍然矗立的發(fā)射塔將永遠銘刻著中國航天事業(yè)發(fā)展的歷史進程，將繼續(xù)盤馬彎弓，蓄勢待發(fā)……(張建明 江福梅 柴永忠 孫陽)
