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(shí),被太陽(yáng)風(fēng)散射形成的射電信號(hào)強(qiáng)度和相位的隨機(jī)起伏。為了充分利用這一現(xiàn)象,為我國(guó)空間活動(dòng)的安全和順利進(jìn)行提供重要保障,我國(guó)在國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)”(子午工程二期)中重點(diǎn)增設(shè)了行星際閃爍監(jiān)測(cè)儀(IPS)項(xiàng)目。IPS作為子午工程二期的標(biāo)志性設(shè)備,猶如一只巨大的耳朵,傾聽(tīng)著宇宙的呢喃。
中國(guó)電科網(wǎng)絡(luò)通信研究院IPS天線團(tuán)隊(duì)作為IPS天線的承研單位,與中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)等單位攜手完成IPS天線設(shè)備建設(shè)任務(wù),為我國(guó)步入世界空間天氣領(lǐng)域先進(jìn)國(guó)家再作貢獻(xiàn)。
電氣性能的“測(cè)算師”
2021年的初夏,在研制現(xiàn)場(chǎng)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(jiān)定,緊盯著IPS饋源樣機(jī)。
周沖,IPS天線電氣設(shè)計(jì)師,自加入IPS項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)以來(lái),便專注于攻關(guān)天線饋源的仿真計(jì)算與樣機(jī)調(diào)試,主站天線共計(jì)近1800套饋源均是他的杰作。
“對(duì)IPS天線的核心部件——饋源來(lái)說(shuō),要求體積尺寸很小,在此之前國(guó)內(nèi)沒(méi)有類似技術(shù),那時(shí),我想的只有把自己能做的做到最好?!奔夹g(shù)空白、寸步難行,這種壓力很快成為推動(dòng)他突破瓶頸的動(dòng)力。想要達(dá)到饋源的高指標(biāo)要求,理論與實(shí)踐缺一不可,先在電腦上進(jìn)行仿真計(jì)算,再根據(jù)數(shù)據(jù)制作樣機(jī),測(cè)試出結(jié)果,與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,尋找規(guī)律,如此反復(fù),這便是周沖那段時(shí)間的日常。
萬(wàn)事開(kāi)頭難,樣機(jī)的首次測(cè)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(shí)現(xiàn)射電源信號(hào)的高靈敏度接收,便成為周沖不斷挑戰(zhàn)的難題。幾個(gè)月的時(shí)間,幾十次會(huì)議,幾十種方案,無(wú)論刮風(fēng)下雨還是烈日當(dāng)頭,周沖都在露天試驗(yàn)場(chǎng)對(duì)饋源逐次測(cè)試、調(diào)試。樣機(jī)就像他的朋友,陪伴他度過(guò)了春夏秋冬。
從方案設(shè)計(jì)、改進(jìn),線纜焊接到產(chǎn)品測(cè)試,師傅耿京朝都給予了周沖耐心指導(dǎo)。為了第一時(shí)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(dá)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(cè)試結(jié)果均優(yōu)于預(yù)定的指標(biāo)要求,達(dá)到了前所未有的高度,這大大幫助了IPS天線看得更清、瞄準(zhǔn)太陽(yáng)的視線更加精確?!睅煾倒⒕┏f(shuō)。
將理想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的“建筑師”
“有本書(shū)跟隨了我8年,貫穿研制IPS天線結(jié)構(gòu)的整個(gè)過(guò)程,這本被我翻爛了,我就自己又復(fù)印了一本。”IPS天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師武織才邊說(shuō)著,邊從堆滿書(shū)的書(shū)架上抽出這本書(shū)。
IPS天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求高、難度大、涉及的技術(shù)跨領(lǐng)域,這在國(guó)內(nèi)屬于首創(chuàng),沒(méi)有前人的成果可借鑒參考,還要兼顧運(yùn)用跨專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí),武織才只得盡可能利用搜集到的材料,埋頭潛心設(shè)計(jì),在他的辦公桌和試驗(yàn)場(chǎng)一隅,完成了這件大事。
創(chuàng)作過(guò)程是仿真加試驗(yàn)。按照常規(guī)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì),第一次得到的主站天線重量達(dá)1100噸,為降低施工難度和成本,需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深度優(yōu)化設(shè)計(jì)。如何給天線減重,成了團(tuán)隊(duì)的首要難題?!拔覀兌啻伍_(kāi)會(huì)討論,決定更換天線結(jié)構(gòu)的部分設(shè)計(jì)。我自己騎車去批發(fā)市場(chǎng)拉了好幾種材料回來(lái),一個(gè)個(gè)試,一定要想辦法解決?!蔽淇棽耪f(shuō)。
在試驗(yàn)場(chǎng),總能看到武織才與工人搭建場(chǎng)地,對(duì)多種設(shè)計(jì)方案不停地測(cè)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(cè)試。數(shù)不清的測(cè)試結(jié)果,多少次的仿真計(jì)算,武織才一頭扎進(jìn)數(shù)據(jù)計(jì)算的世界,一心尋找最優(yōu)方案?!澳嵌螘r(shí)間,我經(jīng)常在睡前用手機(jī)查找相關(guān)資料,好幾次看著看著就睡著了?!惫Ψ虿回?fù)有心人,鋁板網(wǎng)的發(fā)現(xiàn)無(wú)疑點(diǎn)亮了團(tuán)隊(duì)的希望,經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試對(duì)比,武織才最終確定了天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,在成功將總重量降低至460噸的同時(shí),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(dòng),幫助饋源精準(zhǔn)指向目標(biāo)方向,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為其提供了保證,讓IPS天線看得又遠(yuǎn)又準(zhǔn)?!本W(wǎng)通院IPS天線現(xiàn)場(chǎng)總指揮李建軍說(shuō)。
草原上的攀登者
談及草原,人們的腦海中或許會(huì)立刻浮現(xiàn)出那風(fēng)吹草低、牛羊成群的壯美畫(huà)卷。然而,在內(nèi)蒙古錫林郭勒盟,IPS天線項(xiàng)目伺服設(shè)計(jì)師竇玉超眼前的,卻是別樣的風(fēng)景。
“指向精度測(cè)試開(kāi)始!”
竇玉超與同事胡金嶺在現(xiàn)場(chǎng),按照測(cè)試大綱對(duì)IPS主站三臺(tái)天線的各項(xiàng)性能逐一進(jìn)行測(cè)試。他們所在的位置海拔高度在1200米至1400米之間。冬長(zhǎng)春短,氣候條件惡劣,從11月到次年4月為漫長(zhǎng)冬季,長(zhǎng)時(shí)間大雪封路,人跡罕至;每年6級(jí)以上大風(fēng)天氣在80天以上,冬季大風(fēng)時(shí)白毛風(fēng)肆虐,春季大風(fēng)時(shí)黃沙遮天蔽日。就在這樣的天氣狀況下,竇玉超與團(tuán)隊(duì)按期完成了主站天線的調(diào)試工作。
“七上八下”是他們?cè)谡{(diào)試作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)最真實(shí)的狀態(tài)。為了保證天線指向精度更加精確,竇玉超需要進(jìn)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(shí)而大風(fēng)四起,這對(duì)竇玉超來(lái)說(shuō)是前所未有的考驗(yàn)。
首先他需要對(duì)天線的編碼器和限位開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)試,緊接著下降到天線底部調(diào)試驅(qū)動(dòng)機(jī)柜,一上一下為一次,如此循環(huán)往復(fù)近一小時(shí)。而這,僅僅是一臺(tái)天線其中一段的調(diào)試時(shí)間。主站共有三臺(tái)天線,每臺(tái)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(tái)天線需要耗時(shí)36小時(shí)。
“這樣的調(diào)試進(jìn)行了多少次,我已經(jīng)數(shù)不過(guò)來(lái)了?!北ⅢE雨、黃沙漫天、白毛風(fēng)肆虐的多變天氣狀況陪伴竇玉超度過(guò)了這里的春夏秋冬,同時(shí),也見(jiàn)證著這位天線攀登者的收獲。
草原上的守望者
IPS天線項(xiàng)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(yàn),肩負(fù)著天線安裝過(guò)程中質(zhì)量、計(jì)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(cái)力等各種資源。
在漫長(zhǎng)的8個(gè)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(jiàn)證了天線從零到整的蝶變,也親歷了草原的四季變換。無(wú)論嚴(yán)寒酷暑,他都以雷打不動(dòng)的作息保持著工作的常態(tài)化節(jié)奏。每晚六點(diǎn)半,他準(zhǔn)時(shí)出席用戶組織的每日例會(huì),會(huì)后立即召集團(tuán)隊(duì)傳達(dá)會(huì)議精神,安排次日計(jì)劃,并帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)攻克一道道工藝難題。
在安裝高峰期,上百人在現(xiàn)場(chǎng)忙碌,曹雪剛的身影活躍其中,他對(duì)每一個(gè)工作細(xì)節(jié)都了如指掌,對(duì)解決工作中的每一個(gè)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(wèn)題面前卻毫不妥協(xié),嚴(yán)格把控。當(dāng)天線完工之日,望著振臂歡呼的工人,他隱沒(méi)在人群一角。在曹雪剛的心中,IPS天線的建設(shè)過(guò)程一幕幕如電影般閃過(guò),給他自己工作歷程,又添上了濃墨重彩的一筆。