你有没有注意到,每次火箭发射时,旁边总有一个高高的发射塔架默默守护着它?
登天驿站的精密构造
这个塔架可不是普通的“铁架子”,它作为火箭发射升空前的最后“驻留地”,在我国航天事业中扮演着至关重要的角色。
酒泉卫星发射中心现场
航天飞行器发射塔包括勤务塔和脐带塔。勤务塔是为了完成航天飞行器的吊装、对接,以及各单元各系统的测试检查和加注供气等发射前的地面勤务工作的塔架。脐带塔则是支撑、连接航天飞行器发射前与地面发控系统、供电系统、供气系统、燃料补加等系统用的电缆、管道及各种连接器的塔架。勤务塔和脐带架被统称为发射工作塔,简称为发射塔。
发射塔的设计密码
航天发射塔可不是在“站着看热闹”!就让我们以我国唯一一座能够发射载人航天器的发射塔——酒泉卫星中心发射塔为例,走近这个神秘的“大家伙”吧!
酒泉卫星发射中心的发射塔架
这座全钢结构的塔架主体高度75米,再加上高达16米的避雷针(脐带塔顶装设金属接闪器)和吊车,它的最高点能达到105.52米,相当于30多层楼高!在我国的航天发射场里,它第一个运用了这样的防雷保护方案。塔架内部结构复杂,由塔体、回转平台、吊车、摆杆和逃逸滑道等组成,共有四组13层回转平台,12层固定平台。
除了体型巨大,这座发射塔还承载了我国载人飞船的发射任务。区别于普通发射塔,它的第9层固定平台是航天员的“登天通道”。航天员从问天阁乘车来到塔架后,会乘坐电梯到达这里,通过一条狭小的通道进入飞船。在发射前两小时,航天员会在这里进行最后的准备。如果发射前出现紧急情况,航天员可以通过一条醒目的红色指示线迅速撤离,进入逃逸滑道。这条滑道就像一条50多米长的“软管”,航天员可以通过手脚控制下滑速度,滑道底部还有加厚的缓冲垫,确保安全着陆。不过,从2003年神舟五号发射以来,这条滑道还从未启用过,可见我国载人航天的安全性有多高!
塔架第2层固定平台的管路
塔架的第2层固定平台是火箭的“加油站”,这里布满了加注燃料的管路。火箭加注燃料是发射前最后、也是最危险的一步。长二F火箭一次加注的燃料接近450吨,这些燃料不仅易燃易爆,还要求加注过程必须一滴不漏,操作精度极高。给火箭“喂饭”可不是件轻松的事!
在塔架下方还有一个深不见底的“大坑”,这就是导流槽。它的长度有110多米,火箭转运到塔架后,就会稳稳地固定在导流槽上方。导流槽里有一圈环形高压喷管,火箭点火时,这些喷管会瞬间喷出大量水流,将火箭喷射出的高温高压尾焰导向安全区域,防止尾焰“烧坏”火箭和发射架。可以说,导流槽是火箭发射时的“灭火器”,默默守护着发射安全。
发射塔间的差异性
发射塔的设计通常根据发射的火箭类型、任务需求以及地理位置等因素而有所不同。四大发射场的发射塔架除了“高大”这一共同特点外,还存在很多方面的差异。
以雷电防御系统为例,酒泉卫星发射塔架采用了避雷针进行雷电防御,而海南文昌发射场则设置了避雷塔进行雷电防御。在导流槽的设计上,文昌发射场展现了显著的技术突破。它采取了双向四通道结构和白刚玉耐烧蚀混凝土材料,大大提升了可耐受温度。在给发射平台降温降噪方面,海南文昌发射场还在80多米高空设计了占地容积达500多立方米的巨大水箱。水箱两侧直径1.8米的水管能够直通发射平台两侧的喷水装置。当巨大的水量从80多米处倾泄而下,场面十分壮观!
除了部分方案选择上的差异,发射塔架还会根据地域差别进行地域适应性设计。例如,考虑到滨海高温、高湿、高盐环境带来的特殊挑战,为了避免空气中大量的氯离子对钢结构建筑产生腐蚀,文昌发射场的塔架外表会采用热喷涂的防腐涂层进行保护。
航天发射塔架,这座钢铁巨人,见证了无数火箭的升空,也守护着每一位航天员的安全。它不仅是火箭发射的“摇篮”,更是中国航天事业的“守护神”。下次再看火箭发射时,别忘了向这位默默无闻的英雄致敬哦!
部分信息来源于:央视新闻、解放军报、中国载人航天工程网、北京特种工程设计研究总院等
(科学性审核:周炳红,中国航天科普大使)
本文来自: 中国科学技术馆
责任编辑:刘海华