-23℃!神舟十五飞船在极寒下发射,长征二号F火箭会不会冻坏?


-23℃!神舟十五飞船在极寒下发射,长征二号F火箭会不会冻坏?


文章图片


-23℃!神舟十五飞船在极寒下发射,长征二号F火箭会不会冻坏?


文章图片


-23℃!神舟十五飞船在极寒下发射,长征二号F火箭会不会冻坏?


文章图片


-23℃!神舟十五飞船在极寒下发射,长征二号F火箭会不会冻坏?


文章图片

神舟十五号发射是在酒泉卫星发射中心 , 这两天正赶上大寒潮来袭 , 西伯利亚的冷空气大举南下我国 , 地处西北的酒泉发射中心温度骤降 。 在11月29日午夜发射的时候 , 气温低到了-23℃左右 。 如此极度深寒 , 装满燃料而且浑身都是精密仪器的火箭会不会冻坏?还能不能正常发射?
神舟十五号瞄准11月29日23时08分发射
当然能!这个大家不用担心 , 长二F是一款成熟火箭 , 啥场面没见过?此前神舟一号和神舟四号就曾在11月发射 , 也是寒冷天气 。 但那两个是无人飞船 , 对神十五这样的有人飞船还是要严肃对待 , 因此火箭采取了非常多的保温措施 , 从头到脚都被保护了起来 。 这可是几十年的经验结晶 , 没经历过可是学不来的 。 具体是怎么做的呢?
神十五航天员乘组
首当其冲的是火箭的推进剂 。 长二F发动机推进剂用的是传统的偏二甲肼(燃烧剂)和四氧化二氮(氧化剂) , 优点是常温下处于液体状态 , 缺点是有毒 , 因此发动机被称为“毒发” 。 偏二甲肼在常压下的沸点是63℃ , 凝固点是-57.2℃ 。 四氧化二氮比较特别 , 它的沸点仅有21.15℃ ,凝固点为-11.23℃ , 两个温度很接近 。
长征二号F的结构
这就意味着如果夏天温度太高 , 四氧化二氮会沸腾 , 而在现在这种-23℃的极寒条件下 , 如果没有保温措施 , 四氧化二氮又会凝固成固体 , 这显然不可接受 。 因此燃料在加注前会进行温度调节 , 在库房中将其预先加热到20多℃ 。
但推进剂会在发射前约10~20小时加注完毕 , 如果接下来这么长的时间都不保温 , 在寒冷的大西北肯定是扛不住的 。 即使推进剂没被冻成固体 , 如果不处于最佳温度范围内 , 对发射也会有影响 。
燃料加注前进行预调温
不过长征二号F却一点儿也不虚 , 因为现在的发射中心条件远比从前好 , 用于发射载人飞船的发射架拥有多层的回转平台 , 相当于一个开合自如的大盖子 , 把火箭给包在了里面 。 而在这个相对封闭的空间内还设置了空调和热风系统 , 能够调节内部温度在二十来度 , 将燃料温度控制在最佳范围之内 。
火箭发射前会被包在回转平台内部
不过这里有个问题就是第一级和助推器的发动机喷管 , 位于火箭最底部 , 回转平台无法将其完全罩住 , 有可能受到凛冽寒风的影响 。 发动机喷管可不是简单的金属“大喇叭” , 它的内部有复杂的冷却管路 , 要不然就耐不住火箭工作时的高温 , 因此它的保温是个大问题 。
火箭发动机
针对这种情况 , 工程师们专门在回转平台的底层增加了一层围挡 , 再送上热风 , 就能保证一级发动机处于非常良好的工作环境里 。 不过这个回转平台在发射时是必须要一节一节地打开的 , 火箭的一、二级推进剂贮箱早晚要暴露在寒风里 , 这段时间如果温度降下来怎么办?
回转平台在发射前将火箭完全包住
对于第一级来说 , 推进剂的量比较大 , 贮箱也比较大 。 由于偏二甲肼和四氧化二氮都处于液态 , 具有一定的热容量 , 在短时间内温度不那么容易降下来 。 但对于第二级来说 , 液体的量就没有那么大 , 在打开平台到发射这段时间 , 降温幅度有可能会过大 。
对此航天人也想出了办法:给火箭穿衣服!第二级的贮箱和发动机部位被加上了一件“羽绒服” , 就是保温层 , 从而减缓了降温速度 。 等到发射之后 , 这些保温层会一块一块地掉下来 。 除了一、二级的液体发动机之外 , 火箭逃逸塔用的是固体火箭 , 更容易降温 。 由于逃逸塔是航天员的保命手段 , 不容有失 , 所以也被穿上了一件保温衣 。
第二级后段穿上了“羽绒服”
除了这些措施之外 , 还有很多其它手段 , 例如整流罩送风设备按照温度上限进行送风 , 并根据情况开启飞船推进贮箱地面电调温等 , 保证飞船返回舱和推进舱推进剂的温度满足发射要求 。
在众多“暖心”措施的加持下 , 长征二号F和神舟十五飞船完全不惧寒潮 。 -23℃?小意思!

推荐阅读