天天熱議:航天器其實(shí)是一種十分“嬌貴”的高科技產(chǎn)品？一文了解

近日，據(jù)俄羅斯媒體報(bào)道，俄羅斯為將聯(lián)盟號(hào)載人飛船運(yùn)輸?shù)桨菘婆瑺柡教彀l(fā)射場(chǎng)，使用了比之前更為嚴(yán)格的運(yùn)輸方式，目的是保證飛船不受外界環(huán)境影響。眾所周知，航天器是一種十分嬌貴的高科技產(chǎn)品，如果運(yùn)輸不當(dāng)，輕則造成航天器被“污染”，重則導(dǎo)致航天器損壞，因此運(yùn)輸過(guò)程必須慎之又慎。那么，航天器在運(yùn)輸過(guò)程中需要注意哪些事情呢？

【資料圖】

不能使用常規(guī)運(yùn)輸方式

航天器是火箭、衛(wèi)星、飛船、空間站和深空探測(cè)器等飛行器的總稱，它在太空工作的環(huán)境非常嚴(yán)酷，必須能承受極高和極低的溫度、真空環(huán)境和強(qiáng)烈的輻射等，但這并不意味著航天器天生就結(jié)實(shí)。相反，航天器十分嬌貴，對(duì)生產(chǎn)、儲(chǔ)備和運(yùn)輸環(huán)境要求極高，尤其是在運(yùn)輸過(guò)程中不能采用像普通貨車那樣的運(yùn)貨方式。

以衛(wèi)星為例，將衛(wèi)星運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射場(chǎng)時(shí)，工作人員會(huì)將其放在專門設(shè)計(jì)的包裝箱中進(jìn)行運(yùn)輸?；鸺虺叽巛^大，對(duì)運(yùn)輸工具也有特殊要求。以鐵路運(yùn)輸為例，由于火箭尺寸超限問(wèn)題，需要進(jìn)行專門評(píng)估并交由鐵路部門審批后才能放行，為了運(yùn)輸超限的火箭分段，甚至還有專門改造線路限界的例子。

火車運(yùn)輸俄羅斯“質(zhì)子”火箭

航天器采用公路運(yùn)輸一般也是使用專門設(shè)計(jì)的特種車輛，同樣要考慮尺寸超限等問(wèn)題。要是航天器的尺寸超過(guò)運(yùn)輸沿線的公路限制怎么辦呢？俄羅斯正在研制的聯(lián)盟5號(hào)運(yùn)載火箭的芯級(jí)直徑是4.1米，俄羅斯不可能為了運(yùn)輸這種火箭，專門對(duì)某條公路或鐵路進(jìn)行全面的更新升級(jí)，所以，聯(lián)盟5號(hào)火箭只能使用安-124大型運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行分段空運(yùn)至發(fā)射場(chǎng)。美國(guó)正在研制的SLS火箭，其芯級(jí)直徑高達(dá)8.4米，只能依靠特種船只通過(guò)水運(yùn)方式運(yùn)抵肯尼迪航天發(fā)射中心。

對(duì)運(yùn)輸環(huán)境要求嚴(yán)格

航天器的運(yùn)輸不僅有尺寸超限問(wèn)題，還對(duì)運(yùn)輸環(huán)境提出了很高要求。眾所周知，衛(wèi)星普遍使用了包括陀螺儀在內(nèi)的諸多精密部件，這些部件的生產(chǎn)和使用都是在無(wú)塵的潔凈車間完成，因此更不能采用簡(jiǎn)單的裸露運(yùn)輸方式。

目前，衛(wèi)星會(huì)使用專門設(shè)計(jì)的密封包裝箱運(yùn)輸，以滿足氣密、減振、防塵等一系列要求，包裝箱內(nèi)部一般都裝有特制的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，每次開合箱都需要移動(dòng)式吊車等設(shè)備輔助完成。

由于航天器在地面運(yùn)輸中不會(huì)開機(jī)工作，溫控系統(tǒng)自然也不會(huì)啟動(dòng)，因此需要保證航天器的溫度適中，一般控制在5~35攝氏度的范圍內(nèi)為宜，或根據(jù)具體情況另行要求。

如果航天器不慎長(zhǎng)期處于低溫或高溫環(huán)境下，可能會(huì)造成部分器件失靈，甚至整體失效，所以，工作人員在運(yùn)輸航天器時(shí)，除了使用必不可少的密封包裝箱外，為增強(qiáng)溫控效果會(huì)給包裝箱蓋上被子甚至稻草墊都不足為奇。

除了溫度外，濕度也是航天器運(yùn)輸中必須要考慮的因素，除了特殊說(shuō)明外，一般要求包裝箱內(nèi)的相對(duì)濕度不超過(guò)60%，需要使用吸濕材料等被動(dòng)濕度控制技術(shù)進(jìn)行控制，為航天器創(chuàng)造良好的濕度環(huán)境。

此外，航天器還怕振動(dòng)。統(tǒng)計(jì)分析顯示，公路運(yùn)輸時(shí)路面不平和車輛的加速，以及飛機(jī)起降和在飛行中遭遇氣流擾動(dòng)是引起震動(dòng)的主要原因，船只也有海浪沖擊帶來(lái)的影響。

或許有人會(huì)問(wèn)，火箭發(fā)射時(shí)衛(wèi)星加速達(dá)到好幾個(gè)G，振動(dòng)也不小，怎么就不怕呢。殊不知，火箭發(fā)射時(shí)包括衛(wèi)星、飛船等航天器是在火箭加速方向受力，而地面運(yùn)輸時(shí)的振動(dòng)則是無(wú)處不在，這就好比幾塊磚頭疊放為磚墻，一個(gè)人站上去都沒事，但從側(cè)面輕輕一推恐怕就會(huì)坍塌，磚頭尚且如此，何況是精密嬌貴的衛(wèi)星。同時(shí)，振動(dòng)還可能導(dǎo)致航天器的元器件受損。因此，航天器在運(yùn)輸中必須盡量降低振動(dòng)帶來(lái)的影響。

此外，航天器運(yùn)輸還要考慮污染問(wèn)題。該污染并非塵土污染，而是空氣中的碳?xì)浠衔?、有機(jī)物，以及空氣中的酸堿度等環(huán)境污染，這些都要盡量避免。同時(shí)，航天器安裝有火工品，需要防曬并禁止靠近火源，以保證火工品處于安全的環(huán)境中。衛(wèi)星上有很多精密的元器件和子系統(tǒng)，對(duì)周圍的電磁環(huán)境也有一定要求。

林林總總這些要求加起來(lái)，航天器運(yùn)輸就成了慎之又慎的精細(xì)活。

運(yùn)輸技術(shù)正在發(fā)生變化

以前，每年發(fā)射的航天器數(shù)量較少，精心照顧還顧得過(guò)來(lái)，成本可控，如今航天器研制和發(fā)射數(shù)量開始井噴，尤其是隨著商業(yè)航天的發(fā)展，大量微小型航天器涌現(xiàn)，對(duì)運(yùn)輸技術(shù)提出了新的要求。

首先，航天器的運(yùn)輸工具在進(jìn)一步發(fā)展，突出表現(xiàn)在航天器尤其是對(duì)衛(wèi)星的運(yùn)輸中，越來(lái)越多的使用大型運(yùn)輸機(jī)。飛機(jī)的使用放寬了對(duì)航天器尺寸的限制，使用飛機(jī)將其運(yùn)輸?shù)桨l(fā)射場(chǎng)幾乎成為世界各國(guó)的慣例。同時(shí)，空運(yùn)還有利于減少運(yùn)輸中振動(dòng)、溫度和濕度等外界環(huán)境帶來(lái)的影響，火工品的防曬、防火、防高溫等要求，也更容易得到滿足。

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其次，航天器的運(yùn)輸包裝箱功能日益強(qiáng)大。包裝箱的溫度和濕度控制正在向主動(dòng)式控制方向發(fā)展，例如，通過(guò)冷凝干燥器等手段主動(dòng)控制環(huán)境濕度。同時(shí)，航天器運(yùn)輸包裝箱還在向智能化和通用化方向發(fā)展，滿足低成本、易操作的要求，提供廉價(jià)、高效、安全的運(yùn)輸能力，這對(duì)生產(chǎn)成本不高的微小衛(wèi)星十分重要。

最后，航天器包裝箱的主動(dòng)減振器開始提上日程。目前，航天器運(yùn)輸中的減振器幾乎是針對(duì)每個(gè)航天器專門設(shè)計(jì)，減振器一旦布局完成就很難更改，如果要運(yùn)輸不同的航天器要么另行設(shè)計(jì)，要么降低對(duì)航天器的減振指標(biāo)，而且減振器對(duì)公路、鐵路、航空、海運(yùn)等不同的運(yùn)輸環(huán)境適應(yīng)性較差。因此，主動(dòng)減振技術(shù)正在提上日程，通過(guò)調(diào)節(jié)空氣彈簧的剛度和高度來(lái)實(shí)現(xiàn)包裝箱的主動(dòng)減振，適應(yīng)承載不同質(zhì)量、不同質(zhì)心的航天器，以及不同運(yùn)輸環(huán)境對(duì)航天器減振的要求。（作者：張雪松）

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