胖五归来:为何说这是个“高冷、敏锐、耳聪、目明的胖子”?

2019-12-28 00:04     来源:科普中国-军事科技前沿     

  12月27日晚,全世界都在关注长征五号遥三运载火箭,这个大火箭身宽体胖,喜得外号“胖五”,也注定成为整个星空“最靓的仔”,而且还是个“高冷、敏锐、耳聪、目明的仔”。

胖五归来:为何说这是个“高冷、敏锐、耳聪、目明的胖子”?

处于转场过程中的长征五号运载火箭(资料图)

  “高冷”

  胖五还有个别名叫做“冰箭”,说的就是它的“高冷”,贮箱内推进剂的重量占火箭总体重的90%多,装了满满一肚子低温推进剂的火箭,“高冷”程度不是一般人能想象的。

  科学研究表明,人类现在已知的温度极限是-273.15摄氏度,达到这个温度,所有物质的分子运动将静止,物质也将失去所有功能。

  设计师陈胜哲说,胖五的液氢温度是-253摄氏度左右、液氧温度是-173摄氏度左右。看到长五火箭就等于看到了人类已知低温的极限,洋溢着“高冷”气质的胖五,岿然屹立在发射工位整装待发之际,又增加了一层洞见高深智慧的泰然。

  “敏锐”

  胖五非电量测点有近千个,以低温为例,低温传感器的灵敏度达0.5K,任何风吹草动都会引起它的警觉。所谓非电量测点,就是指温度、湿度、振动、冲击等一系列力热参数测点。参数测量离不开传感器,用在胖五身上的传感器耐酷暑抗严寒。

  据陈胜哲介绍,以温度传感器为例,未加注推进剂时,火箭体温达30度左右,加注推进剂后,火箭贮箱降至零下200多度,0.5k的灵敏度相当于温度波动0.5度,传感器都能敏锐感知并生成数据回传。

  这些传感器在研制阶段接受了“千锤百炼”,在选材、地面加载考核、试验量级制定等方面,设计员没有最严、只有更严,每项数据都打出了富余量。

  “耳聪”

  导航天线是火箭的“耳朵”,能把“听”到的卫星信号传送给接收机“大脑”。除了“卫星”信号,它也能听到一些其他信号,这些信号如果不滤除,当它跟卫星信号差不多的时候,就可能影响定位精度。其他型号就发生过卫星信号接收系统被其他无线系统干扰的质量问题。

  胖五由于箭体直径大,各无线系统间距离远,设计时认为空间损耗足够,没进行抗干扰设计。科学家通过分析,识别出胖五卫星导航系统仍存在被干扰的风险,因此对天线进行再设计,提高了天线抗干扰能力,可有效避免被箭上其他无线系统干扰的风险。

  通过三再设计,胖五的“耳朵”具备了屏蔽干扰信号的功能,传送给“大脑”的信号质量更好啦。

  “目明”

  胖五的图像测量系统堪称史上最“豪华”,全身共安装21个摄像头,它们就像21只“眼睛”,通过它们,设计人员可以实时监测到火箭飞行的全过程。

  图像测量系统主要用于监视火箭飞行过程中的关键分离动作,包括助推分离、级间分离、整流罩分离和星箭分离。图像测量设备由箭载图像摄像装置、图像压缩器和地面图像实时解码设备、图像监视器及数据处理计算机组成。其中,箭载图像摄像装置就是我们俗称的“摄像头”。

  由于测量系统遥测数据传输速率的限制,箭上摄像装置数量不能“随心所欲”,大部分长征系列火箭的箭上摄像装置数量都不超过10个。而长五火箭由于采用了高码率传输技术,在配置摄像装置时,显得“游刃有余”,全箭共设有21个摄像装置,可谓是长征火箭家族里最“豪华”的配置。这21个摄像装置分别位于助推器发动机舱、一级发动机舱、一级氧箱上底、二级发动机舱、仪器舱外、卫星支架等位置。

  测量系统遥测数据是实时传回的,它的传输速率直接决定了火箭可设置图像测量点的数量,长五火箭的遥测数据传输速率是以前的5倍,因此,全箭安装21个摄像头成为可能。特别是在火箭一级飞行段,可实现10路信号同时下传,使10个摄像头监测的数据能够同时传回。

  鉴定完毕,胖五的确是个“高冷、敏锐、耳聪、目明的胖子”。

  出品:科普中国

  作者:赵清建

  监制:光明网科普事业部

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