“風(fēng)云三號D”星上攜帶有大量紅外遙感儀器,包括紅外高光譜大氣探測儀、高光譜溫室氣體監(jiān)測儀在內(nèi)的新載荷。這些儀器十分害怕水汽污染,空氣中的水蒸氣如果吸附到儀器上,會(huì)造成整個(gè)器件失效,這對中國航天科技集團(tuán)公司八院812所衛(wèi)星總裝廠房環(huán)境提出了很高要求。
在我國氣象衛(wèi)星起步之初,人們還沒有意識到防污染技術(shù)的重要性。直到1988年9月7日,我國第一顆氣象衛(wèi)星風(fēng)云一號A星雖成功入軌,但它搭載的紅外相機(jī)信號卻嚴(yán)重衰減乃至失效??蒲腥藛T通過分析發(fā)現(xiàn),原來衛(wèi)星在地面吸附了環(huán)境中的水汽,入軌后在宇宙空間的真空環(huán)境下釋放,造成水汽污染。上海濕潤的空氣對于搭載著紅外相機(jī)的風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星來說是致命的,我國所有的風(fēng)云氣象衛(wèi)星均由航天科技集團(tuán)八院、上海航天“出品”,衛(wèi)星總裝單位812所如何破解這一難題?
“總裝廠房的潔凈度都是優(yōu)于十萬級和一萬級的。”812所總裝中心主任陳小弟告訴記者,“這是什么概念?一般來說,生產(chǎn)藥品的廠房才能達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),而衛(wèi)星所在的廠房比他們更為潔凈。并且,制造藥品僅是單一的產(chǎn)品生產(chǎn)過程,造衛(wèi)星卻是個(gè)系統(tǒng)工程”。
為防止廠房內(nèi)濕度升高給衛(wèi)星星體帶來水汽污染,哪怕身處上海的梅雨季節(jié),室外濕度高達(dá)95%,衛(wèi)星廠房內(nèi)的濕度都會(huì)嚴(yán)格控制在30%至45%之間。同時(shí),廠房內(nèi)的溫度全年維持在20℃±3℃,無論室外氣溫如何,衛(wèi)星廠房內(nèi)永遠(yuǎn)“四季如春”。除此之外,廠房內(nèi)24小時(shí)維持正壓環(huán)境,即讓內(nèi)部壓力略高于外部,讓內(nèi)部空氣可以外流,但外部空氣無法進(jìn)入廠房內(nèi)部,確保衛(wèi)星在廠房中能有極為潔凈和舒適的“成長”環(huán)境。對此,廠房內(nèi)部的除塵系統(tǒng)24小時(shí)運(yùn)作,不間斷除塵。
“每天,廠房內(nèi)的控制系統(tǒng)會(huì)將溫濕度數(shù)據(jù)報(bào)送到指定人員的手機(jī)內(nèi),一旦出現(xiàn)異常,便會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。”陳小弟說。
風(fēng)云三號上有幾個(gè)對污染源非常敏感的器件,例如紅外相機(jī)內(nèi)的輻冷控制器。它除了對廠房環(huán)境有要求之外,還要通過高純氮?dú)庹龎罕3值姆椒▽ζ鋯为?dú)保護(hù),將保護(hù)氣體的溫度調(diào)節(jié)至環(huán)境溫度附近,確保外界污染源無法進(jìn)入。
另一種是星體內(nèi)的活動(dòng)部件,例如太陽翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的軸承。風(fēng)云三號采用單翼設(shè)計(jì),太陽翼始終對著太陽定向飛行。為保證這一飛行狀態(tài),太陽帆板會(huì)始終隨之旋轉(zhuǎn),一天要繞著地球飛16圈,這就相當(dāng)于太陽翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的軸承也要轉(zhuǎn)16圈。為保證軸承正常運(yùn)行,風(fēng)云三號采用固體潤滑的方式來解決??梢坏┕腆w潤滑的軸承有灰塵進(jìn)入,或是有顆粒污染,積累到一定程度,軸承就會(huì)卡住,導(dǎo)致太陽翼無法正常運(yùn)轉(zhuǎn),進(jìn)而衛(wèi)星可能會(huì)失效。“在這種情況下,我們要求對軸承內(nèi)不間斷吹高純氮?dú)猓_保其內(nèi)部的正壓環(huán)境,讓外界空氣無法進(jìn)入,幫助衛(wèi)星在天上飛得更久一點(diǎn)。”陳小弟說。
風(fēng)云三號是“乘”火車前往太原衛(wèi)星發(fā)射基地的。“在運(yùn)輸路途中,衛(wèi)星的防污染管控關(guān)鍵在于其包裝箱的設(shè)計(jì)。”風(fēng)云三號主任工藝師張偉告訴記者,為使衛(wèi)星處于一個(gè)潔凈、密閉且平穩(wěn)的空間。812所總裝團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了自帶減震功能的包裝箱,通過在箱內(nèi)維持正壓來控制溫濕度,并為其減振。這類似磁懸浮一般,讓衛(wèi)星浮在包裝箱內(nèi),振動(dòng)沖擊很小,就算出現(xiàn)晃動(dòng)也不會(huì)對星體造成影響。此外,在整個(gè)運(yùn)輸過程中,科研人員都以數(shù)字化方式對箱內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)及衛(wèi)星狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。
除了技術(shù)手段,操作人員在涉星操作時(shí)都必須嚴(yán)格遵守規(guī)定,帶上一次性口罩、手套,以及防靜電手環(huán),防止人體的唾液、油脂或接觸時(shí)產(chǎn)生的靜電對星體造成影響。作為風(fēng)云一號的2.0版本,風(fēng)云三號已經(jīng)建立了一套完整的、可操作的防污染體系。未來,812所還將融合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)集中采集與遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)管理,進(jìn)一步提升衛(wèi)星產(chǎn)品的防污染保障水平。
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