浩瀚宇宙深處,有一種神奇的現(xiàn)象叫作行星際閃爍。它是低頻電磁波在行星際空間傳播時,被太陽風散射形成的射電信號強度和相位的隨機起伏。為了充分利用這一現(xiàn)象,為我國空間活動的安全和順利進行提供重要保障,我國在國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測網(wǎng)”(子午工程二期)中重點增設(shè)了行星際閃爍監(jiān)測儀(IPS)項目。IPS作為子午工程二期的標志性設(shè)備,猶如一只巨大的耳朵,傾聽著宇宙的呢喃。
中國電科網(wǎng)絡(luò)通信研究院IPS天線團隊作為IPS天線的承研單位,與中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心、中國科學(xué)院國家天文臺等單位攜手完成IPS天線設(shè)備建設(shè)任務(wù),為我國步入世界空間天氣領(lǐng)域先進國家再作貢獻。
電氣性能的“測算師”
2021年的初夏,在研制現(xiàn)場的屋頂,一位青年眉頭緊皺,汗水不停從臉頰流下,他的眼神堅定,緊盯著IPS饋源樣機。
周沖,IPS天線電氣設(shè)計師,自加入IPS項目團隊以來,便專注于攻關(guān)天線饋源的仿真計算與樣機調(diào)試,主站天線共計近1800套饋源均是他的杰作。
“對IPS天線的核心部件——饋源來說,要求體積尺寸很小,在此之前國內(nèi)沒有類似技術(shù),那時,我想的只有把自己能做的做到最好。”技術(shù)空白、寸步難行,這種壓力很快成為推動他突破瓶頸的動力。想要達到饋源的高指標要求,理論與實踐缺一不可,先在電腦上進行仿真計算,再根據(jù)數(shù)據(jù)制作樣機,測試出結(jié)果,與仿真數(shù)據(jù)進行對比,尋找規(guī)律,如此反復(fù),這便是周沖那段時間的日常。
萬事開頭難,樣機的首次測試結(jié)果和要求存在較大差距,如何縮小差距、滿足要求以最終實現(xiàn)射電源信號的高靈敏度接收,便成為周沖不斷挑戰(zhàn)的難題。幾個月的時間,幾十次會議,幾十種方案,無論刮風下雨還是烈日當頭,周沖都在露天試驗場對饋源逐次測試、調(diào)試。樣機就像他的朋友,陪伴他度過了春夏秋冬。
從方案設(shè)計、改進,線纜焊接到產(chǎn)品測試,師傅耿京朝都給予了周沖耐心指導(dǎo)。為了第一時間拿到精確數(shù)據(jù),師徒二人常常吃住在工作崗位上,甚至通宵達旦。他們并肩作戰(zhàn),一起焊接線纜、調(diào)試設(shè)備、研究數(shù)據(jù)?!梆佋吹淖罱K測試結(jié)果均優(yōu)于預(yù)定的指標要求,達到了前所未有的高度,這大大幫助了IPS天線看得更清、瞄準太陽的視線更加精確?!睅煾倒⒕┏f。
將理想變?yōu)楝F(xiàn)實的“建筑師”
“有本書跟隨了我8年,貫穿研制IPS天線結(jié)構(gòu)的整個過程,這本被我翻爛了,我就自己又復(fù)印了一本?!盜PS天線結(jié)構(gòu)設(shè)計師武織才邊說著,邊從堆滿書的書架上抽出這本書。
IPS天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求高、難度大、涉及的技術(shù)跨領(lǐng)域,這在國內(nèi)屬于首創(chuàng),沒有前人的成果可借鑒參考,還要兼顧運用跨專業(yè)領(lǐng)域的知識,武織才只得盡可能利用搜集到的材料,埋頭潛心設(shè)計,在他的辦公桌和試驗場一隅,完成了這件大事。
創(chuàng)作過程是仿真加試驗。按照常規(guī)的傳統(tǒng)設(shè)計,第一次得到的主站天線重量達1100噸,為降低施工難度和成本,需要對結(jié)構(gòu)進行深度優(yōu)化設(shè)計。如何給天線減重,成了團隊的首要難題?!拔覀兌啻伍_會討論,決定更換天線結(jié)構(gòu)的部分設(shè)計。我自己騎車去批發(fā)市場拉了好幾種材料回來,一個個試,一定要想辦法解決?!蔽淇棽耪f。
在試驗場,總能看到武織才與工人搭建場地,對多種設(shè)計方案不停地測試探索。不銹鋼絲繩、沖孔板等,能想到的、能用上的方案都經(jīng)他手完成了測試。數(shù)不清的測試結(jié)果,多少次的仿真計算,武織才一頭扎進數(shù)據(jù)計算的世界,一心尋找最優(yōu)方案?!澳嵌螘r間,我經(jīng)常在睡前用手機查找相關(guān)資料,好幾次看著看著就睡著了?!惫Ψ虿回撚行娜?,鋁板網(wǎng)的發(fā)現(xiàn)無疑點亮了團隊的希望,經(jīng)過反復(fù)測試對比,武織才最終確定了天線結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,在成功將總重量降低至460噸的同時,創(chuàng)新了網(wǎng)狀支撐的結(jié)構(gòu)方式。
“天線能否俯仰轉(zhuǎn)動,幫助饋源精準指向目標方向,結(jié)構(gòu)設(shè)計為其提供了保證,讓IPS天線看得又遠又準。”網(wǎng)通院IPS天線現(xiàn)場總指揮李建軍說。
草原上的攀登者
談及草原,人們的腦海中或許會立刻浮現(xiàn)出那風吹草低、牛羊成群的壯美畫卷。然而,在內(nèi)蒙古錫林郭勒盟,IPS天線項目伺服設(shè)計師竇玉超眼前的,卻是別樣的風景。
“指向精度測試開始!”
竇玉超與同事胡金嶺在現(xiàn)場,按照測試大綱對IPS主站三臺天線的各項性能逐一進行測試。他們所在的位置海拔高度在1200米至1400米之間。冬長春短,氣候條件惡劣,從11月到次年4月為漫長冬季,長時間大雪封路,人跡罕至;每年6級以上大風天氣在80天以上,冬季大風時白毛風肆虐,春季大風時黃沙遮天蔽日。就在這樣的天氣狀況下,竇玉超與團隊按期完成了主站天線的調(diào)試工作。
“七上八下”是他們在調(diào)試作業(yè)現(xiàn)場最真實的狀態(tài)。為了保證天線指向精度更加精確,竇玉超需要進入吊籃,被吊車緩緩吊至接近5層樓的高度。在空中調(diào)試的難度比在地面大得多,加之時而大風四起,這對竇玉超來說是前所未有的考驗。
首先他需要對天線的編碼器和限位開關(guān)進行調(diào)試,緊接著下降到天線底部調(diào)試驅(qū)動機柜,一上一下為一次,如此循環(huán)往復(fù)近一小時。而這,僅僅是一臺天線其中一段的調(diào)試時間。主站共有三臺天線,每臺天線根據(jù)饋源的數(shù)量被平均劃分為三段,每次調(diào)試三臺天線需要耗時36小時。
“這樣的調(diào)試進行了多少次,我已經(jīng)數(shù)不過來了?!北ⅢE雨、黃沙漫天、白毛風肆虐的多變天氣狀況陪伴竇玉超度過了這里的春夏秋冬,同時,也見證著這位天線攀登者的收獲。
草原上的守望者
IPS天線項目經(jīng)理曹雪剛,具有精湛的專業(yè)技術(shù)和豐富的工程經(jīng)驗,肩負著天線安裝過程中質(zhì)量、計劃和安全等重任,他統(tǒng)籌協(xié)調(diào)IPS天線安裝所需要的人力、物力、財力等各種資源。
在漫長的8個多月安裝周期中,曹雪剛幾乎將家安在了這里。在這片土地上,他親眼見證了天線從零到整的蝶變,也親歷了草原的四季變換。無論嚴寒酷暑,他都以雷打不動的作息保持著工作的常態(tài)化節(jié)奏。每晚六點半,他準時出席用戶組織的每日例會,會后立即召集團隊傳達會議精神,安排次日計劃,并帶領(lǐng)技術(shù)團隊攻克一道道工藝難題。
在安裝高峰期,上百人在現(xiàn)場忙碌,曹雪剛的身影活躍其中,他對每一個工作細節(jié)都了如指掌,對解決工作中的每一個困難都親力親為。為人隨和,與工人親如一家的他,在質(zhì)量問題面前卻毫不妥協(xié),嚴格把控。當天線完工之日,望著振臂歡呼的工人,他隱沒在人群一角。在曹雪剛的心中,IPS天線的建設(shè)過程一幕幕如電影般閃過,給他自己工作歷程,又添上了濃墨重彩的一筆。