攻克两项技术难关,青岛华凯海洋制造助力“天问一号”

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2020-09-09 175

8月29日,在我国首次火星探测任务“天问一号”探测器飞行里程突破1亿公里之际,CCTV《对话》栏目以“来自火星的一场约会”为主题进行了深入对话。


节目中,青岛海丽雅集团有限公司副总工程师徐连龙介绍,在这一国家重大科研工程中,青岛华凯海洋科技有限公司、青岛海丽雅集团有限公司(下称“海丽雅”)为天问一号“火星探测器”提供着陆伞绳连接技术,并提供特种弹性绳索,用于着陆器耐冲击试验。9月1日,记者在青岛海丽雅集团有限公司采访了负责这项技术的海丽雅技术中心主任徐连龙,听他讲讲这背后的故事。


绳缆

徐连龙(右)在讲解绳缆技术。


技术实力雄厚


在“天问一号”项目攻克两项技术难关


7月23日12时41分,“天问一号”火星探测器发射成功,这是我国首次火星探测任务。


徐连龙介绍,在“天问一号”项目中,海丽雅主要负责两项技术,一是为火星着陆提供伞绳与伞以及探测器链接的连接技术,二是参与火星探测计划中的“着陆试验”。


据了解,此次火星探测任务中,最核心、最难的地方,就是探测器进入火星大气后气动外形和降落伞减速的过程,只有一次机会,必须确保成功。而海丽雅参与的这两项工作都是服务和应用于探测器进入火星大气后着陆过程这一最为核心和关键环节。“这让我们倍感压力,也深感荣幸。”徐连龙说。


绳缆


2019年初,海丽雅曾“高调”走进大众的视野,国家科技进步二等奖的荣誉加身,让人们惊叹这个近百年的老企业,已经从当年只能生产扎头绳的“花边厂”,华丽蜕变为能够为“蛟龙”号等深海装备提供特种绳索的高科技企业。


其实,海丽雅特种绳缆早在2009年夏天就已亮相。当时,我国自主研制的载人潜水器“蛟龙”号即将海试,需要在潜水器顶部安装一盘长达9000米的救生绳缆,一旦发生全部抛载还无法上浮的事故,就由母船通过这根绳缆把潜水器拉上来。接到任务后,海丽雅日夜攻关,最终交出了一条合格绳缆,不足“蛟龙”号重量的千分之五,但绳缆强度却是同直径钢缆的5倍,是一根用创新技术铸就的名副其实的“救命绳”。


海洋特种绳缆


据了解,海丽雅已经先后为科考船“大洋一号”研发出“高性能深海勘测用绳”,替代了国外进口产品;为“雪龙”号南极科考首次布放抗冰山碰撞结构海洋潜标,成功研发配套缆绳;助力“科学”号考察船成功实现深海布放和信息实时传输双重突破,破解了世界性海洋观测难题。2019年初,海丽雅的“高性能特种编织物编织技术与装备及其产业化”项目荣获2018年度国家科技进步二等奖。


上万次实验助力


火星探测器平安度过“黑色七分钟”


海丽雅特种绳索的精彩亮相,引起了中国高科技产业化研究会的关注,经研究会牵线搭桥,他们与中国航天科技集团成为了亲密的合作伙伴。


“所以,这一次‘天问一号’项目中需要攻克这两个技术难关,他们又找到了我们。”徐连龙说,经过前面数次的合作以及技术的积累,他们对技术难点的攻克更有信心。


我们就抽调15名技术骨干组成“天问一号”技术攻关小组,不分昼夜一门心思钻研。如何能将着陆器降落伞的伞绳与着陆器以及降落伞完美连接。


据介绍,火星探测器从130多公里的高空进入火星大气,时速高达21000公里(每秒5.9公里),要在短短七分钟的时间内,让探测器的速度降至零,从而实现安全着陆。这也是所有火星探测任务中技术难度最大、失败概率最高的关键时刻,被称为“黑色七分钟”。


着陆器进入火星大气层的速度高达18000千米/小时,超高速摩擦将产生上千摄氏度高温,这对降落伞绳提出了极高要求,既要耐高温,又要有高强度。


如何确保火星探测器在历经“黑色七分钟”后,着陆器降落伞的伞绳与着陆器以及降落伞依然完美连接,是徐连龙和他的团队需要攻克的难题。


“经过上万次实验,我们最终发明了绳索插接技术,这个技术能够最大限度提高伞绳强度、减少强力损失,确保着陆器安全。”徐连龙介绍,这项技术可以通俗理解为“自锁技术”,当受到的冲击越大绳索的牢固度也越大,所以,能最大限度确保绳缆在穿过“黑色七分钟”后能安然无恙。


绳缆


徐连龙团队参与“天问一号”项目的另一项技术是星探测计划中的“着陆试验”。据介绍,探测器在正式发射之前需要进行地面试验,模拟着陆舱在火星表面着陆时减速降落伞的打开过程,这个过程有个时间差,从开伞到全部打开,离不开一个关键部件的缓冲。仿真模拟着陆器在进入火星大气过程中降落伞开伞时所承受的瞬态冲击力,以验证着陆器整体结构载荷能力和稳定性,是“天问一号”地面模拟试验中非常重要的环节。


前期“天问一号”技术团队在选择合适的耐冲击试验器具时,面临不少困难,比如制造大型金属弹簧在技术上很难实现。为此,海丽雅研发团队主动担当,定向研发了一款特种弹性绳索,替代了大型金属弹簧方案,经过一年多时间、上千次绳索试验,最终试验数据的稳定性和精度远超专家预期,确保了着陆器耐冲击地面模拟试验的顺利进行。


一根小小的绳索,上天入海,一头连着青岛企业科技创新的风华,另一头连着青岛在大国重器中的科技担当。


“我们海丽人将继续以产业报国为己任,持续提升科研创新能力,继续参与“深空”“深蓝”等国家重大科研工程,用实际行动诠释深厚爱国情怀,努力做出新的更大贡献。”徐连龙说。

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