香港文匯報訊(記者 郭洪波)中國分別發射神八、神九與天宮一號目標飛行器實施交會對接,突破自動和手控空間交會對接技術,為此後的空間站建設奠定基礎。在上述兩次重大載人航天任務中,天宮一號的質量得到國內外航天界一致肯定。記者從北京工業大學—這所北京唯一市屬211高校獲悉,該校與北京衛星製造廠聯合完成天宮一號的主結構焊接製造,突破多項關鍵技術,達到國際先進標準,可確保天宮一號在軌安全運行8年。
2012年6月18日17時07分,視頻上傳來太空人景海鵬從神舟九號飛船順利進入天宮一號的畫面和聲音。守在電視機前的北京工業大學教授陳樹君心中,一顆懸了兩年的石頭終於落了地。如此關注「天神之吻」,不為別的,因為薄如蟬翼的天宮「外衣」是陳樹君帶領科研團隊親手焊上去的。
作為中國首個目標飛行器,天宮一號於2011年發射升空,設計壽命為2年。其身長超過10米,寬度超過3米。太空環境十分複雜,晝夜溫差極大,要保障太空人安全,須保證天宮一號的密封性和可靠性,對焊接工藝提出了極高要求。
「身材龐大的天宮一號,鋁合金外殼其實很薄,僅有2毫米」,陳樹君說,如此之薄的巨大「布料」還不能擺在平地或平台上焊,而要採用變極性等離子弧(VPPA)技術,垂直立向焊接成嚴絲合縫的圓筒形,才能成為天宮的「外衣」。
然而,這樣高精度的焊接,國內此前鮮有嘗試。也曾考慮過引進設備。甚至在陳樹君接手這一項目之初,外國人並不相信中國能攻破這項技術。陳樹君表示,北京工業大學焊接學術團隊一開始就是瞄準這項國際先進技術進行攻關。天宮一號的焊接過程十分複雜,先進行縱向焊接,再環狀焊接,每道電焊起弧1個半小時,電源必須絕對穩定,確保電弧不出現任何波動。否則,天宮一號的「外衣」就會留下一道突起的「刀疤」,影響安全。
陳樹君和團隊成員不知放棄了多少個休息日,終於發現了保持電源穩定的關鍵因素,但科研人員並沒有感到輕鬆。天宮一號「穿衣」,先要進行縱向焊接,再進行環狀焊接,每道電焊起弧90分鐘,必須建立寬泛的穩定工藝區間,實現首尾完美搭接。
難題一個個擺上桌面,又被科研人員一個個「拿下」,國產高精度變極性等離子弧焊機被研製成功。陳樹君說,「我們在電源技術上剛有所突破,外方焊接設備的報價就從3000萬元降到了1200萬元。國產整機一問世,國外產品報價馬上降到600萬元。」
通過有關部門的檢測,中國自主研發的國產焊機最終替代進口產品,成為天宮一號「穿衣」的「裁縫」。2009年底,國產VPPA環縫焊接收弧填孔問題完美解決,天宮一號正樣一次焊接成功。對天宮一號焊縫進行氦質譜檢漏,漏率小於10的負8次方,達到國際先進標準,可以確保天宮一號在軌安全運行8年。
另據北京工業大學校長郭廣生介紹,該校科研經費從2008年的5.4億元躍升到2011年的6.6億元,到校科研經費累計達23.38億元。「211工程」三期期間,該校承擔國家科技重大專項46項,「973」計劃項目33項,「863」計劃項目52項,國家自然科學基金項目436項。積極面向國家重大項目協同創新,校企合作攻關克難。
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