神舟九號趕在最炎熱的夏季發(fā)射,這讓火箭推進劑加注充滿變數(shù)。
其實,酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的夏季是一個對航天發(fā)射來說不錯的季節(jié)。戈壁灘春季風沙大,冬季嚴寒,都不好選擇發(fā)射窗口。夏季雖然白天氣溫較高,但是晚上很涼爽,滿眼紅花綠草,將戈壁灘裝扮得生機勃勃。這里的夏天雷雨天氣又少,適合發(fā)射的窗口時間很充足。
但是,白天的高溫對火箭推進劑影響很大。長征二號F火箭使用的是常規(guī)推進劑四氧化二氮和偏二甲肼,這兩種燃料的沸點都很低,溫度太高會沸騰。沸騰的燃料勢必會膨脹,增加火箭儲箱的壓力,對一些不太耐受高溫的元器件也會產(chǎn)生很大的影響。比如火箭推進加注口的O形密封圈。這密封圈溫度太低了不行,溫度太高了也不行。
剛剛升級改造過的發(fā)射場火箭推進劑調(diào)溫系統(tǒng)給幾百噸推進劑降溫完全沒有問題,可是,火箭系統(tǒng)提出的書面意見跟這套系統(tǒng)有些矛盾:夏季發(fā)射,加注到火箭儲箱內(nèi)的推進劑溫度不得高于5度。
火箭系統(tǒng)提這么高的要求,是因為6月中旬的天氣很熱,推進劑加注到火箭儲箱后,受環(huán)境溫度影響,溫度會逐漸升高。一般第一天加注,第二天發(fā)射,推進劑要在火箭內(nèi)存放十幾個小時。把推進劑加注前的溫度降低到5度以下,基本能夠保證十幾個小時后儲箱內(nèi)的推進劑不至于沸騰。
還有一個原因,讓火箭系統(tǒng)不得不這樣提要求:發(fā)射塔架1至7層工作平臺只有冬季升溫措施,沒有降溫措施。所以,推進劑加注之后,無法進行溫度控制,只能在加注之前將推進劑溫度降得更低一些。
推進劑升降溫系統(tǒng)不是不能降到5度,而是循環(huán)降溫的管道上有很多特殊的活動閥門等連接設(shè)施。這些活動閥門都是鋼結(jié)構(gòu),正常溫度下密封很好,但在溫度太低時會冷縮,產(chǎn)生縫隙,燃料就會泄漏出來。神舟八號發(fā)射時正值低溫天氣,推進劑剛運進庫房時有零下十幾度,需要升溫。結(jié)果燃料一上升降溫系統(tǒng),活動閥門連接處跟下雨一樣,四處泄漏。這件事讓加注系統(tǒng)工作人員心有余悸,隨后,他們出了一份書面技術(shù)文件:推進劑溫度最低只能降到5度。
如今,火箭系統(tǒng)要求加注到火箭內(nèi)的推進劑不能高于5度,就意味著升降溫系統(tǒng)要將推進劑降到零下。因為降溫之后并不是馬上就加注,他們要提前降好溫,再做各種加注準備,這期間推進劑會有一些升溫,再加上管道輸送和火箭儲箱本身的溫度抵消,能夠保證加注到儲箱內(nèi)的推進劑溫度達到10度,已經(jīng)是加注系統(tǒng)人員最大的努力了。
于是,火箭加注還未開始,有關(guān)加注的各種傳言就來了:有的說,為了減少推進劑在火箭內(nèi)的儲存時間,建議加注完后立即進入負8小時程序;也有的說,萬一第一發(fā)射窗口發(fā)射不了,推遲到第二窗口,也就是兩天之后發(fā)射,推進劑無論如何也不能在高溫環(huán)境中放置兩天以上,必須把加注到火箭內(nèi)的推進劑再泄回庫房,進行降溫處理,另行加注。
對于神舟九號下午6點多鐘的發(fā)射窗口而言,這兩種消息都有點兒讓人喘不過氣來。加注完即進入負8小時準備的事兒不是沒有過,神舟一號到神舟六號發(fā)射都是這樣做的。
根據(jù)神舟九號下午6點40分左右的發(fā)射窗口,如果按照神六以前的加注程序,也就意味著要在夜間實施加注。夜間有很多不穩(wěn)定因素,發(fā)射塔架上還有一些燈照不到的“死角”。此外,如果夜間再發(fā)生類似于神舟六號時的危急情況,夜間手動加注的危險系數(shù)將更大。這些假設(shè)的預想讓如今接替李偉的氧化劑指揮熊顯超覺得有點“恐怖”。
但是,不管怎么樣,熊顯超他們都要按這種方案做好準備。這些天只要有空,熊顯超就把加注兵召集起來學習操作規(guī)程。
還有一項更“恐怖”的預想,就是推進劑回泄。
神舟九號在6月份的發(fā)射窗口有三個,分別為:6月16日、6月18日和6月20日。這個時候的發(fā)射場氣溫都在30度以上。鑒于神舟九號發(fā)射窗口受制于天宮一號和天氣等眾多因素制約,如果火箭加注之后,因為氣象突變等原因造成發(fā)射程序終止,火箭內(nèi)的推進劑溫度無論如何也無法維持到第二個發(fā)射窗口,必須立即將火箭內(nèi)的推進劑泄回庫房進行降溫。
推進劑回泄是一個逆過程,主要靠推進劑本身的重力和給儲箱進行氣體增壓形成泄出的動力,通過加注日將推進劑泄回庫房,最后,還要通過清泄口將推進劑完全泄出儲箱。清泄口平時不用,只有在完全泄出的時候才會使用。泄回的風險比較大。如果控制不好,泄出速度太快,會使火箭儲箱產(chǎn)生負壓,嚴重時會導致儲箱變形。此外,泄回的工作量很大,泄回、降溫、重新加注整個過程,至少需要不間斷工作34個小時以上。加注崗位全部是“一個蘿卜一個坑”,在沒有輪班的情況下,連續(xù)30多個小時的超負荷運轉(zhuǎn),稍有不慎,將會帶來不可預測的嚴重后果。況且在高溫下作業(yè),操作風險也就更大。在加注崗位工作了十八年的老兵劉華兵說,自己寧愿加注十次,也不愿意回泄一次。
最讓大家擔心的,是目前所有的加注人員都從來沒有經(jīng)歷過推進劑回泄的事兒,這件事又無法演練,只能在紙上談兵。
也有一種比較好的傳言:如果第一窗口氣象條件不滿足,推進劑就不會加注了。如果真的因為某種特殊原因,造成負8小時程序終止,那估計不是一兩天就能解決的事兒,推進劑慢慢回泄就是了,用不著連續(xù)工作30多個小時組織推進劑重新加注。
發(fā)射場總師陸晉榮最欣賞的是把工作做到前面。不管回泄的事情會不會發(fā)生,都要按照能夠發(fā)生的標準區(qū)準備。他經(jīng)常說的一句話就是:準備好,一次到位。神九火箭自5月9日進場,卸車、垂直總裝、加電測試等等,所有工作都是一次到位。如果真的發(fā)生發(fā)射推遲的意外,回泄,也要一次到位。
接下來的一段時間里,關(guān)于推進劑回泄的方案改了一遍又一遍,會議討論了一次又一次。
推進劑回泄確實有點“恐怖”,尤其是在炎熱的夏季,萬一造成什么損失,就會讓神九發(fā)射因為這件事而受影響。于是,有人提出在現(xiàn)有的條件下,能否實現(xiàn)塔架封箱內(nèi)低溫維持和密封圈可靠性。于是又召開緊急會議,討論如何給火箭“防暑”。
十年前,神舟四號發(fā)射遭遇超低溫,發(fā)射場土、洋辦法全部上場,用棉被包裹火箭,確保了火箭在零下20度條件下正常發(fā)射。而這一次,發(fā)射場遭遇夏季高溫,而火箭推進劑溫度要求不能超過20度。如何給火箭“防暑”,成為目前必將面臨的問題。如果萬一火箭推遲兩天,在不回泄推進劑的情況下,“防暑”壓力更加嚴峻。有人提出在封箱內(nèi)放置冰塊,再用泡沫等隔熱材料隔離外界高溫等等。
當一份份正規(guī)的回泄方案和“防暑”文件呈到指揮部領(lǐng)導面前時,指揮部對夏季高溫發(fā)射充滿了信心。