中國航天的搶險事件

游本鳳

中國航天在其艱難曲折的發(fā)展歷程中，在薪火相傳的漫漫征途上，有不少鮮為人知的故事和驚心動魄的事件。

搶救在太空翻滾的衛(wèi)星

1991年2月15日，是農(nóng)歷大年初一。但在這天，對于中國航天界來說，卻發(fā)生了一件不幸的事件，一顆在太空中只工作了四個多月的風(fēng)云一號氣象衛(wèi)星運(yùn)行姿態(tài)突然失去控制，在天上不斷打滾，地面控制中心只能收到一片亂碼，致使國家多個衛(wèi)星應(yīng)用部門受到影響。一顆衛(wèi)星價值不菲，其作用關(guān)乎國計(jì)民生，上級要求該衛(wèi)星研制單位上海衛(wèi)星工程研究所馬上派出一支精干的專家隊(duì)伍，全力以赴完成搶救任務(wù)。

風(fēng)云一號副總設(shè)計(jì)師徐福祥是當(dāng)年衛(wèi)星搶救組組長。據(jù)他回憶，一接到上級指令，不敢怠慢，大年初二清晨就出發(fā)。他先到上海虹橋機(jī)場，但發(fā)現(xiàn)春節(jié)期間飛往西安的飛機(jī)全部停飛，只能趕往上海火車站，登上了開往西安的列車。

那時的火車還沒有提速，即使特快列車也要一天多時間才能趕到。在車上，徐福祥有了大量的時間思考搶救方案。作為副總設(shè)計(jì)師，他全程參與風(fēng)云一號的研制，對衛(wèi)星上的每個分系統(tǒng)、每個單機(jī)乃至每個部件都了如指掌。照理，該衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)已設(shè)計(jì)了故障自主診斷系統(tǒng)，而且具有全方位姿態(tài)捕獲功能，應(yīng)付一般的姿態(tài)故障綽綽有余。但是，由于多方面的原因，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)失控為時已晚，導(dǎo)致衛(wèi)星上的貯氣被耗盡。而內(nèi)行人都知道，貯氣一旦耗盡，就意味著衛(wèi)星已經(jīng)失去了搶救動力。沒有動力，如何穩(wěn)定衛(wèi)星的姿態(tài)？巧婦難為無米之炊。

所幸的是，他在出發(fā)之前，曾指示西安衛(wèi)星測控中心先將衛(wèi)星上的偏置動量輪啟動起來，以此增加衛(wèi)星定向角動量，使衛(wèi)星姿態(tài)不要偏離太大。無疑，啟動飛輪這一決策非常正確，為后面開展搶救工作做好了鋪墊。

由于正值春節(jié)期間，那天車廂里冷冷清清，只有寥寥幾名乘客。無意間，他發(fā)現(xiàn)同車廂的一名小女孩，手里拿著一只指南針在玩耍。徐福祥靈光一閃，他想，衛(wèi)星上也有三根磁棒，相當(dāng)于指南針里的磁針，如果它與地球磁場相互作用，不就能轉(zhuǎn)化為挽救衛(wèi)星的動力了嗎？

徐福祥一下子激動起來，眼前閃爍一束希望之光。但是衛(wèi)星還在太空翻滾，磁棒只有通了電才能產(chǎn)生磁性，且通電磁棒一定要與地球磁場形成有規(guī)律的排列方向，才會產(chǎn)生控制力矩。但如何按這一排列規(guī)律給衛(wèi)星磁棒通電，他還拿捏不準(zhǔn)。

當(dāng)徐福祥匆匆趕到衛(wèi)星測控中心，只見航天部領(lǐng)導(dǎo)、數(shù)位院士及諸多衛(wèi)星專家已經(jīng)集中在那里，等待上海方面拿出具體有效的搶救方案。在接下來的討論中，徐福祥首先拋出了利用星上三根磁棒產(chǎn)生的力矩，來達(dá)到扭轉(zhuǎn)衛(wèi)星姿態(tài)失控的想法，認(rèn)為在無路可走的情況下，不妨嘗試一下。

會上，徐福祥代表搶救組提出了挽救這顆衛(wèi)星的有關(guān)路徑：首先要搞清楚失控衛(wèi)星現(xiàn)在的運(yùn)動方式，并在地面進(jìn)行失控衛(wèi)星動力學(xué)仿真。然后，實(shí)施以下工作程序：一是起旋偏置動量輪到最高轉(zhuǎn)速，以穩(wěn)定衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)的角動量，最大限度確定衛(wèi)星姿態(tài)，保證衛(wèi)星上太陽能電池有一定電能輸出；二是分析失控衛(wèi)星的運(yùn)動規(guī)律，建立失控衛(wèi)星模型，進(jìn)行動力學(xué)仿真；三是利用衛(wèi)星上的三根磁棒和其他條件，提供挽救衛(wèi)星所必需的外力矩，逐步實(shí)施消旋；四是幫助消旋衛(wèi)星建立起正常的運(yùn)行姿態(tài)，直到衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，則標(biāo)志著此次衛(wèi)星搶救成功。

深思熟慮，有備而來，徐福祥的搶救方案得到了領(lǐng)導(dǎo)和專家的充分肯定。徐福祥夜以繼日地冥思苦想，推導(dǎo)公式，甚至異想天開，期望用奇思妙想破題紓困。他先從翻滾衛(wèi)星輸出的雜亂數(shù)據(jù)中，找出確定衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)軸在慣性坐標(biāo)系中的姿態(tài)，推導(dǎo)出確定姿態(tài)的公式。然后盡力找出衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動規(guī)律，同時利用衛(wèi)星上組合軟件實(shí)現(xiàn)對三根磁棒的通電。果然，通電后的磁棒對衛(wèi)星快速消旋發(fā)揮了重要作用，從而控制住衛(wèi)星的快速旋轉(zhuǎn)。經(jīng)過十天左右的消旋，衛(wèi)星的旋轉(zhuǎn)速率從每分鐘10轉(zhuǎn)下降到每秒幾度。

然而，搶救工作并非一帆風(fēng)順。當(dāng)衛(wèi)星消旋已經(jīng)見效時，卻發(fā)現(xiàn)三根磁棒的相互作用失效，導(dǎo)致?lián)尵裙ぷ髦袛唷：迷谔鞜o絕人之路。徐福祥經(jīng)過幾天苦苦思索，提出了采用重力場控制的辦法，即巧妙地控制衛(wèi)星的俯仰角，使衛(wèi)星在旋轉(zhuǎn)的四個象限內(nèi)產(chǎn)生一定重力矩，再加上偏置動量輪的作用達(dá)到消旋目的。通過多管齊下，衛(wèi)星在沒有噴氣力矩的情況下，最終完成對地球的捕獲。地面測控中心的驗(yàn)證表明，衛(wèi)星不再翻滾，已經(jīng)建立起正常的運(yùn)行姿態(tài)。

這次星地大營救，歷時75天，在搶救團(tuán)隊(duì)的共同努力下，在測控中心的大力配合下，風(fēng)云一號衛(wèi)星終于恢復(fù)姿態(tài)，運(yùn)行正常，下傳的圖像和數(shù)據(jù)均有效。

大水漫灌后的火箭排險

2004年初秋，太原基地。經(jīng)過一系列測試和精心作業(yè)的長四乙遙七火箭已進(jìn)入推進(jìn)劑加注程序，發(fā)射場坪上只有少數(shù)幾個基地官兵和發(fā)射隊(duì)員在做加注燃料前的準(zhǔn)備工作。

據(jù)當(dāng)時正在現(xiàn)場的上海航天設(shè)備制造總廠火箭總裝工胡子彪回憶：長四乙進(jìn)基地后裝調(diào)聯(lián)試一切都很順利，火箭按照預(yù)定計(jì)劃從技術(shù)廠房轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射陣地，并被豎上了發(fā)射架。我們作為總裝保障人員，已將火箭的防雨裙拉了下來，準(zhǔn)備配合基地方面進(jìn)行燃料加注。那天早上6時剛過，不知為何，發(fā)射塔架上六層的消防噴淋設(shè)備突然發(fā)生故障，水龍頭被意外地打開。于是，一陣疾風(fēng)暴雨般的水柱直接噴向火箭箭體，簡直就像“水漫金山”。水龍頭在猛烈噴射了十多分鐘后，才被手忙腳亂的基地指戰(zhàn)員止住。但長四乙火箭二子級以下的箭體及塔架平臺全部被一場突如其來的“暴風(fēng)驟雨”淋了個透。

長四乙總設(shè)計(jì)師、總指揮李相榮聞訊后及時趕到，面對濕淋淋的火箭，神情嚴(yán)肅，如此奇葩的事故他還是第一次碰到。當(dāng)時，上海火箭發(fā)射隊(duì)面臨著兩種選擇：一是中止發(fā)射程序，將火箭運(yùn)回上海重新進(jìn)行技術(shù)處理，這樣發(fā)射隊(duì)承擔(dān)的風(fēng)險最小。但是由于火箭第三級姿控發(fā)動機(jī)已經(jīng)加注了推進(jìn)劑，衛(wèi)星也已加注了無水肼，不少產(chǎn)品都已作了臨射前的處置，返回研制單位后，很多箭上、星上的產(chǎn)品都要報(bào)廢，帶來的損失可能要幾千萬元。更重要的是，再重新組織一次發(fā)射，至少要推遲半年時間，國家急需的兩顆衛(wèi)星將延時。這對衛(wèi)星用戶來說，也是個不小的損失。二是迎難而上，組織力量進(jìn)行現(xiàn)場緊急排險。這樣做損失當(dāng)然最小，但無疑給上海發(fā)射隊(duì)帶來了極大的風(fēng)險。

這的確是一個兩難的抉擇。就眼前的情況來說，排水、烘干、檢測等工作量都非常大，而且后面的情況難以預(yù)測。面對險情，上海航天局領(lǐng)導(dǎo)和李相榮進(jìn)行了緊急商量后，毅然作出決定，為了國家利益，為了顧全大局，上海航天人勇?lián)?zé)任，竭盡全力做好補(bǔ)救工作，非常時期和基地指戰(zhàn)員一起，同舟共濟(jì)，共渡難關(guān)，把損失降到最低。

于是，一條條指令通過調(diào)度系統(tǒng)傳達(dá)下去。在基地的100多位發(fā)射隊(duì)員被緊急動員起來，大家立即從倉庫里領(lǐng)出備用的毛毯和毛巾，火速趕到發(fā)射塔架，細(xì)心擦拭箭體內(nèi)外的水漬。發(fā)射營的官兵們也很快搬來了各自的被褥，很快擦干了塔架平臺上的積水。發(fā)射隊(duì)員們還使用電吹風(fēng)，不斷對諸多插頭、插座和電纜接口等表面部位進(jìn)行烘干，盡力降低電器因水漬短路的可能。

接著，各系統(tǒng)人員進(jìn)艙仔細(xì)檢查。產(chǎn)品的受損情況很快被匯總起來，結(jié)果不容樂觀。二子級以下的插頭都進(jìn)了水，一些重要的電纜絕緣性能驟降，控制系統(tǒng)不少單機(jī)表面也沾滿了水漬，受損情況的確很嚴(yán)重。另有56個電爆管是火箭上的特殊火工品，遭受水淋，產(chǎn)品性能令人擔(dān)心。所幸由于產(chǎn)品密封處理較好，內(nèi)部未受影響。根據(jù)前方要求，火箭總體單位805所電纜主管設(shè)計(jì)師帶著全套電纜圖，連夜從上海趕往基地協(xié)同作戰(zhàn)。塔架上，只見他們有條不紊地打開各個已連接好的插頭，一刻不停地吹送干燥熱風(fēng)，加速吹除水漬。同時，利用天氣晴好的有利條件，打開相應(yīng)的幾層塔架平臺，加快空氣對流。

就這樣一直忙到第三天下午，通過再一次測試，已經(jīng)顯示出所有斷開的電纜絕緣合格。于是，試驗(yàn)隊(duì)員重新連接上電纜，馬上按照事先整理的數(shù)據(jù)逐一做導(dǎo)通絕緣檢查。所有人不顧疲勞，晝夜連續(xù)作戰(zhàn)，直到第二天凌晨1點(diǎn)，終于完成了上萬個點(diǎn)號的導(dǎo)通絕緣檢查。

為了檢驗(yàn)火箭恢復(fù)狀態(tài)后的可靠性，火箭兩總系統(tǒng)和基地領(lǐng)導(dǎo)決定重做一次總檢查。當(dāng)總檢查的結(jié)果表明一切都正常時，所有人終于放下了懸著的心。火箭重新進(jìn)入加注發(fā)射程序。

檢驗(yàn)搶險結(jié)果的時刻來到了。火箭發(fā)射進(jìn)入倒計(jì)時，伴隨著基地指揮員有力的發(fā)射口令聲，當(dāng)遙測信息傳來星箭成功分離的消息時，全體發(fā)射隊(duì)員和基地官兵的情緒都沸騰了，大家為這一來之不易的成功相互擊掌，熱烈擁抱。

（燦爛摘自《百年潮》2022年第6期）