4秒電磁彈射微重力實驗裝置項目位于中國科學(xué)院北京新技術(shù)基地內(nèi)，由北京建工旗下三建公司負(fù)責(zé)建設(shè)。這項工程高度達(dá)到40米，建筑面積卻僅有1274平方米，外形似一座高塔。

該項目運行采用一種類似于炮彈造型的直線電機驅(qū)動實驗艙體，以上拋下落方式來產(chǎn)生微重力環(huán)境，可以模擬微重力、月球重力、火星重力等。建成后將為載人航天大規(guī)?？臻g科學(xué)等實驗項目提供地基短時微重力實驗服務(wù)。

人類走向宇宙不僅是人要上天，種子、胚胎、動植物、各種元素的物質(zhì)也需要通過載人航天設(shè)備走向宇宙。由于航天發(fā)射成本巨大，不可能無節(jié)制向宇宙中發(fā)射飛船來測試不勝枚舉的物質(zhì)。電磁彈射微重力實驗裝置將成為在地面模擬宇宙環(huán)境的絕佳實驗場所。

要實現(xiàn)微重力環(huán)境，發(fā)射裝置被包裹在兩層六邊形鋼結(jié)構(gòu)中，其中內(nèi)塔鋼結(jié)構(gòu)用于連接電機設(shè)備，而外塔則是用來提升整體裝置的穩(wěn)定性。

“按照鋼結(jié)構(gòu)的國家規(guī)范，每兩段鋼結(jié)構(gòu)之間的安裝誤差控制在5毫米以內(nèi)就達(dá)標(biāo)，而這個項目1萬多個鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件裝在一起的誤差不能超過2毫米。”北京建工三建鋼結(jié)構(gòu)工程師呂同魁說。

這對經(jīng)驗豐富的項目經(jīng)理李世金而言是一個巨大的挑戰(zhàn)。為保萬無一失，整個鋼結(jié)構(gòu)從加工到安裝做到方案最優(yōu)化。首先所有構(gòu)件都要到專門的加工廠進(jìn)行精細(xì)加工，并特制了工裝床，對每一根鋼結(jié)構(gòu)的連接準(zhǔn)確性進(jìn)行初步校準(zhǔn)，隨后這些校準(zhǔn)的構(gòu)件還要上銑床進(jìn)行刨銑，將構(gòu)件打磨得分毫不差，再進(jìn)行預(yù)拼裝確保無誤后才會被編號逐層運到現(xiàn)場。

為了保證整個鋼結(jié)構(gòu)體系的分毫不差，所有的現(xiàn)場安裝全部采用螺栓與法蘭盤栓接形式，僅拇指粗細(xì)的高強螺栓就用了1.6萬余個。“栓接相比焊接有可調(diào)整的空間，人工作業(yè)很難保證一次成型，過程中需要不斷地調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)位置，才能確保萬無一失。”項目總工程師徐瑩說。

考慮到安裝時的緊密性，該項目特別制作了0.5毫米和1毫米兩種墊片，并在鋼結(jié)構(gòu)兩端各留出2毫米的空間，確保鋼結(jié)構(gòu)之間能夠以最小的空隙塞到一起，再用螺栓和墊片對縫隙進(jìn)行填充。安裝時，該項目按照對稱安裝的方式，堅持“先縱再橫最后斜”的原則，對每一層鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝，確保安裝時塔體的變形最小，便于后期調(diào)整。

在整體安裝時，專業(yè)的測量設(shè)備也全面投用，逐層測量逐層糾偏，每連接一根鋼結(jié)構(gòu)都需要對位置進(jìn)行重新校核；另外，該項目還用了傳統(tǒng)的線墜兒方式。“整個鋼結(jié)構(gòu)安裝完成后，我們在頂部拉出8根0.5毫米的鋼絲繩，尾部綁上鉛墜，確保自上而下自然垂落，根據(jù)結(jié)構(gòu)與鋼絲繩的位置進(jìn)行最后的修正。”李世金說。

要建成如此高精尖的實驗裝置，技術(shù)手段要求極為苛刻。對呂同魁和徐瑩而言，職業(yè)生涯中沒碰到過要求如此高的工程。“我們這個工程雖然占地面積不大，但是為了保證鋼塔和設(shè)備的穩(wěn)定運行，混凝土結(jié)構(gòu)也要細(xì)之又細(xì)。”徐瑩說。

整個項目為地下1層和地上8層，由于該項目要保持常年20攝氏度的溫度，而隨著高度升高，溫濕度必然發(fā)生細(xì)微的變化，這些自然環(huán)境中的變化對宇宙項目的實驗來說有致命的影響。為此在主體結(jié)構(gòu)施工時，該項目每層都安裝了空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)，可以說機電管線的安裝量不亞于一般的小型工建。

保溫除了需要空調(diào)，還需要結(jié)構(gòu)擁有極高的氣密性，為此整個高塔外圍的混凝土結(jié)構(gòu)厚度要達(dá)到50厘米，同時在混凝土外還貼上了3層總厚度達(dá)到25厘米的保溫層。“這種尺寸的保溫層根本買不到現(xiàn)成的，我們?nèi)慷疾捎枚ㄖ?，確保與主體緊密貼合，讓整個建筑的外圍結(jié)構(gòu)嚴(yán)絲合縫。”李世金說。

目前，在北京建工建設(shè)者努力下，該工程主體部分基本完成，并已順利通過四方驗收，正在進(jìn)行收尾工作。該項目的建設(shè)經(jīng)驗，也將為后續(xù)國內(nèi)千米落井裝置的關(guān)鍵技術(shù)驗證項目提供重要技術(shù)支持和施工保障。

內(nèi)容策劃：北京建工公關(guān)宣傳部