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为了应对风云三号卫星的“洁癖”,上海航天人“煞费苦心”
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来源:上观新闻 作者:刘锟 2017-11-16 06:29
摘要:风云三号D星上有大量的红外遥感仪器,包括红外高光谱大气探测仪、高光谱温室气体监测议在内的新载荷,而这些仪器都十分“害怕”水汽污染。

不要做一个“油腻”的中年男,红遍网络。但这对我国刚刚发射的风云三号D星来说,要求实在有点低。它不仅不“油腻”,而且还有“洁癖”。“讲卫生”是好习惯,但卫星“爱卫生”就会给研制人员带来不小的“麻烦”。

 

在我国气象卫星刚起步时,科研人员并还没有认识到防污染技术对卫星的重要性。直到1988年9月7日,我国第一颗气象卫星风云一号A星虽成功入轨,但它搭载的红外相机信号却严重衰减乃至失效,通过分析发现是卫星在地面时吸附了环境中的水汽,入轨后在宇宙空间的真空环境下释放,造成水汽污染。

 

上海湿润的空气对生活在其中的人来说,可能比较舒适。但对搭载着红外相机的风云气象卫星却是“致命”的。作为我国风云气象系列卫星的“产房”,上海航天技术研究院卫星总装单位812所对此进行了一场艰苦卓绝的斗争?

 

我们以11月15日刚刚发射的风云三号D星为例,看看上海航天人如何让满足它的“洁癖”嗜好。风云三号D星上有大量的红外遥感仪器,包括红外高光谱大气探测仪、高光谱温室气体监测议在内的新载荷,而这些仪器都十分“害怕”水汽污染。空气中若有水蒸气,便会吸附到仪器上,造成整个器件的失效。

 

你绝对想想不到D星的“产房”有多苛刻。812所总装中心主任陈小弟告诉记者,“总装厂房的洁净度都是优于十万级和一万级的。”这个听起来太专业。我们简单来说,一般来说生产药品的厂房才能达到这个标准,而卫星所在的厂房比他们更为洁净。你说这个“风云”兄弟是不是有洁癖?

 

陈小弟说,为防止厂房内湿度升高给卫星星体带来水汽污染,哪怕身处上海的梅雨季节,室外湿度高达95%,卫星厂房内的湿度都会严格的控制在30%-45%之间。同时,厂房内的温度一直维持在20℃±3℃,无论是气温低至零下的寒冬,还是40℃以上的艳阳天,卫星厂房内永远“四季如春”。这还不算完,厂房中24小时要维持正压环境,即让内部压力略高于外部,使内部空气可以外流但外部空气无法进入厂房内部,确保卫星在厂房中能有极为洁净和舒适的“成长”环境。为了监控“小伙子”的生长环境,每天厂房内的控制系统都会将温湿度数据报送到指定人员手机内,一旦出现异常,便会自动发出警报。

 

风云三号D星上有几个对污染源异常“敏感”的器件,例如红外相机内的辐冷控制器。它除了对厂房环境要求高外,还要通过高纯氮气正压保持的方法对它单独“保护”,将保护气体的温度调节至环境温度附近,确保外界污染源无法进入。

 

星体内的活动部件也都非常“娇气”,例如太阳翼驱动机构中的轴承。风云三号是单翼的设计,就一只翅膀,太阳翼始终对着太阳定向飞行。为保证这一飞行状态,太阳帆板会始终随之旋转,一天要绕着地球飞16圈,这就相当于太阳翼驱动机构中的轴承也要转16圈。为保证轴承正常运行,风云三号上采用固体润滑的方式来解决,可一旦固体润滑的轴承有灰尘进入,或是有颗粒污染,到一定程度轴承也会卡住,导致太阳翼无法正常运转,进而卫星可能会失效。这种情况下,科研人员们要求对轴承内不间断吹高纯氮气,从而确保其内部的正压环境,让外面的空气无法进入,帮助卫星在天上活得更精彩,飞得更久一点。

 

也许你不并不知道,风云四号卫星是乘坐专机飞抵西昌卫星发射场的。而风云三号则是乘火车前往太原卫星发射基地,走在崇山峻岭、大漠戈壁、远离人群的军运铁运。不要以为乘火车的“待遇”低,为了保证长途跋涉由于震动可能带来的污染,满足它的“洁癖”嗜好。风云三号主任工艺师张伟说,总装团队了设计了自带减震功能的包装箱,通过在箱内维持正压来控制温湿度,同时给它减振,类似磁悬浮一般,让卫星浮在包装箱内,振动冲击很小,并且就算摇晃那也不会对星体造成影响。而在整个运输的过程中,都以数字化的方式对箱内温湿度数据及卫星状态进行监测。

 

既然风云卫星这么讲卫生,“不讲卫生”的人是不能靠近它的。操作人员在与它接触时,都要带上一次性口罩、手套以及防静电手环,防止唾液、油脂或接触时产生的静电对星体造成影响。

图片编辑:苏唯
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