火箭发射塔有了“24小时医生”

　　近日，长征8号甲火箭在海南商业航天发射场腾空而起，将千帆极轨15组卫星准确送入预定轨道。

　　与此同时，布放在火箭发射塔架上的一整套监测系统，实时记录下了此次发射对塔架的冲击。它是海南省地震局为火箭发射塔架打造的“24小时医生”。

　　7月，在中国地震局组织的“防震减灾高质量发展进行时”主题采访活动中，科技日报记者来到位于海南省文昌市东郊镇的海南商业航天发射场(以下简称“海南商发”)，这也是中国首个商业航天发射场。

　　海南省震灾风险防治中心负责人赵军卫介绍，为拓宽地震监测技术服务边界，推动防震减灾工作融入经济社会发展，海南省地震局聚焦海南商业航天产业发展机遇，主动对接发射场需求。

　　他们了解到，随着商业航天发射频次提升，发射场迫切希望解决一个问题：高频次发射会对火箭发射塔架造成冲击，传统人工检修模式难以精准掌握塔架实时“健康”状态，无法科学判定检修和构件更换时机。他们需要一种高效、准确的方法，实时“诊断”发射塔架的“健康”状态。

　　地震人“对症下药”，在海南商发1号发射工位设置了7个监测点位，搭配3类专用加速度传感器，覆盖地面、塔架2层、6层、7层、10层、顶层和精密设备机房。

　　传感器可捕捉楼层结构全方位振动，每一次发射、每一场台风地震，它们都能自动记录结构振动数据，量化损伤程度，还可精准定位塔架薄弱部位，为塔架全生命周期安全保障提供数据支撑。

　　“这套设备24小时不间断运转，我们实现了对发射塔架全生命周期的安全监测和评估。”赵军卫说。

　　在1号塔架前方，海南省震灾风险防治中心工程师朱钊利回忆起了第一次近距离观看火箭发射的情景。

　　那是2025年3月12日。当火箭腾空，大地都在震动。

　　发射之前，朱钊利和团队已经在塔架上连续奋斗了5天，布设和调试整套监测设备。这是地震系统首次尝试服务商业航天，一切都是“摸着石头过河”。

　　火箭发射时，朱钊利还记挂着那些监测设备。好在它们扛住了发射的巨大冲击，全部正常运行，记录下了宝贵数据。

　　“没想到火箭发射瞬间，系统记录到的加速度如此之大!”朱钊利说。第一批设备配备的是量程为2g(重力加速度单位)的加速度计，但实测发现，火箭发射瞬间塔架的振动加速度远超预期，峰值突破5g，部分监测点数据超出设备原有量程，后续监测中更是捕捉到超10g的加速度值。

　　他们根据实际情况及时对设备进行了调整，如今火箭发射塔架上的三分量加速度传感器根据火箭发射监测需求特殊定制，相比于地震工程中常用的加速度传感器，它具有大量程、高频率、抗干扰等优点。“我们这一系列的传感器最大量程高达50g，设备的采样率高达2千赫兹。”朱钊利说。

　　整套设备要承受极端环境的考验，还必须采取防高温、防冲击处理。为了应对滨海地区的高盐雾腐蚀环境，团队还在设备外加装了高等级不锈钢防护罩、喷涂耐腐蚀漆、定期维护除锈，延缓外壳腐蚀速度。

　　目前，海南省地震局和海南商发合作，已累计监测一号工位12次发射的振动数据，形成了长效连续、质量稳定的实测数据库，填补了国内商业航天发射塔架监测数据的空白。

　　海南省地震局与中国地震局工程力学研究所王涛团队联合研究发现，与常规振动源不同，火箭发射的振动源处于持续时空位移状态，动力输入分析难度极大。它的能量不仅直接冲击塔架引发高频振动，还可通过空气波、热辐射、声波等多重途径传导至塔架结构，能量传递形式复杂，对监测设备的适配性、全覆盖能力提出了极高要求。

　　值得注意的是，火箭发射引起的塔架结构竖向振动同样显著。在商业航天高频次发射模式下，塔架承受的竖向振动强度、频次，均远超普通建筑结构。赵军卫提醒，后续需重点深化塔架竖向振动响应专项监测与研究。

　　这群地震人希望，通过积累火箭发射数据，建立热尾流冲击作用模型，为发射塔架设计标准编制和结构优化提供数据支撑与技术参考，未来将这套监测技术与标准体系推广至全国各商业航天发射场。

　　“以前觉得航天任务离我们很遥远。现在，我以自己的方式参与其中，也算为我国航天事业作出了一点点贡献。”朱钊利感慨道。

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