【连网】 □ 周莹 史贽仁 孙国文 张开虎
为神舟飞船、探月工程、空间站等中国航空工程“长眼”;阅读“地心”密码,测量地球“宝藏”;实现海上石油钻探自动化,能监测海底管道,修理大坝……
这些你可能不熟悉的“连云港元素”,正默默地为国家工程贡献着“连云港力量”。
上天:
为国家工程“长眼”
众所周知,在《西游记》里,孙悟空的筋斗云一翻就有十万八千里路。今天看来,孙悟空拥有的这朵神奇云彩其实是古代人对未知天空的浪漫描写。
在中国人探寻太空的路上,连云港人也默默地耕耘着。
2016年10月17日,神舟十一号载人飞船成功发射。当举国欢呼的时候,时任连云港杰瑞电子有限公司控制设备事业部部长程蜀炜心中涌起一份默默的骄傲。
因为在“神舟十一号”飞船执行太空任务的过程中,该企业制造“杰瑞转换器”发挥着重要作用,为“神舟十一号”飞船“翻译”运行“语言”。这样的努力从“神舟五号”飞船已经开始。程蜀炜介绍,杰瑞制造的轴角转换器被广泛运用到飞船测控站地面跟踪雷达中。通过这些轴角转换器,神舟飞船的运行位置被准确“翻译”给地面测控平台的计算机。
这样的轴角转换器其实是一种标准的电子转换模块。在神舟飞船的发射任务中,这款轴角转换器被广泛运用在飞船地面测控站和海上测量船的雷达与导航系统中,通过对测控站跟踪雷达的角度位置信号解码,发送给测控计算机,完成测控任务。
“神舟十一号”载人飞船进入太空后,通过雷达系统对目标进行发现和跟踪,然后才能进行数据分析,发送指令,但是雷达系统接收到的信号是模拟转角信号,计算机是不能直接处理的,这时就需要通过轴角转换器的“翻译”功能,把模拟转角信号“翻译”成计算机能识别的数字信号。
作为我国企业独立研发的产品,该种产品具有自主知识产权,各项技术指标达到国外同类产品先进水平,并打破国外技术垄断,实现国产装备关键部件的自主可控。为了确保对“神舟十一号”稳定准确地跟踪,测控雷达对轴角转换器的转换精度和转换时间都有着极高的要求,为此杰瑞电子采用了国内最先进的混合集成电路生产线来生产这种产品。
在连云港制造中,这样的关键零部件并不是个案。
2020年12月3日晚11时10分,嫦娥五号月球探测器在圆满完成48小时工作任务后,从月面起飞,与在月球轨道等待的返回舱进行交会对接,不负众望实现高难度的首次“地外天体起飞”,顺利飞离月球表面。
人们并不知道,在这次伟大的探测背后也有连云港企业的身影。看似简单的地外天体起飞,需要技术人员从38万公里外,依托嫦娥五号深空天线组阵系统为其提供测量控制,指挥其按照精准的位置进行姿态调整。在这个过程中,杰瑞电子有限公司生产的角度测量和电源产品,借助嫦娥五号深空天线组阵系统,为其任务执行全过程提供坚实的测控和通信技术保障。
嫦娥五号“回家”,需要依托地面的深空天线组阵系统指挥精准地实施测量控制。为此,研究人员在深空天线组阵系统中添加了杰瑞电子有限公司自主研发的轴角转换模块产品。在深空天线组阵系统的天线伺服接收系统工作时,该公司的轴角转换模块可以为伺服控制系统提供高精度的位置感应,为地面监控设备观测嫦娥五号探测器提供了强力保障。高性能、高可靠的电源产品为地面监控设备供电系统提供保障。
此外,连云港企业还为北斗组网贡献力量。
2020年6月,随着长征三号的运载卫星成功发射,中国的北斗系统实现了全球组网。当人们在惊叹中国科技非凡成就时,连云港企业也默默地为这份事业贡献着连云港力量。
为协助北斗三号全球卫星导航系统测试,支持北斗三号全球卫星导航系统建设,促进北斗与GNSS各大系统兼容互操作的协调,连云港研发机构716研究所自主研制了北斗三号验证终端,并将6月23日当天“读取”的北斗卫星信号和电离层干扰等数据准确地传递到了北斗测试系统内,为北斗全球组网贡献了连云港力量。“这件事情特别值得我们骄傲。”该项目负责人许志强介绍,“我们这个验证终端兼容北斗三号系统所有主要频点,技术性能指标及参数优良,整体架构灵活,是北斗三号接收机小型化、芯片化的算法验证测试平台。”
在中国航天的伟大征程中,连云港企业出现在神舟系列飞船、嫦娥月球工程、中国空间站、北斗组网等国家重点航天工程中,并为其提供技术支持,助力中国“上天”旅程。
入地:
“聆听”地球的声音
初夏,东海乡间,沿着乡间的小路一路前行,一个巨大的井架出现在我们的面前,这就是亚洲第一井。
2001年8月4日,一场入地的科技勘探活动让中国人开始阅读“地下密码”,了解地球秘密。这件重大事件的发生地正是在我市东海县境内。
时间回到1997年8月,60多名中外资深科学家抵达东海,让这座以粮食著称的小县城热闹起来,这批专家来的目的是勘探当地地形。经过实地考察论证,这些专家一致赞同在东海县种畜场境内开钻中国大陆科钻第一井。
为了读懂“地下密码”,国际大陆科学钻探组织开始在全球不同地质热点地区进行了大量科学钻探活动。全球最大的大别——苏鲁超高压变质带吸引了全球地质学家的目光。
为了精准地选出地点,这批科学家先后在东海房山镇、东海种畜场和赣榆朱堵乡钻探了3个深达400米至1000余米的“卫星孔”,探寻地球的内部信息。最终,美、法、英、日、土等国的地学家决定把这里作为“大陆动力学”研究的宝地,在这一特殊地区实施中国第一口大陆科学钻孔,让其成为地学界一个具有全球意义的“国际孔”。
1998年1月,由中国、美国、德国、加拿大和法国等国家的科学家组成联合专家组,共同向ICDP总部提交了在苏北东海进行科学深钻的实施建议书,并得到批准。
2001年8月,“九五”国家重大科学工程项目——中国大陆科学钻探工程在位于郯庐断裂带东侧30公里处的江苏省东海县毛北村开钻。时任科学钻探工程中心高级工程师张伟介绍,打造被称为“深入地球内部的望远镜”的“地眼”这项亚洲第一、人类第三号的“入地”计划耗资1.5亿元,科学家们将用时1000天,钻一口直径156毫米、深5000米的钻探井。钻探成功后,这口井将用钢套管来保护,并要在此基础上建立实验室,地学家们将及时获得地下情况变化的宝贵信息。
当时这口钻探井除了是亚洲国家的第一口科学深钻外,也是全世界穿过造山带最深部位的科学深钻。2004年12月26日,当时在钻进中的超深井就记录到了4100公里外的印尼苏门答腊9.3级地震引起的深部地下流体异常变化。
2005年3月,钻探全面结束,井深达5158米,成为亚洲第一的地球物理超深井。之后,中国地质科学院在此建立长期观测站,进行深井地球物理综合观测。
通过这次科学深钻,我国科学家获得了一系列创新成果,揭示了板块会聚边界深部连续的物质组成、超高压变质区的深部物质组成;证明了地质历史上曾发生的板块携带巨量物质俯冲地幔深处的壮观地质事件以及发生在700万年至800万年前的重大裂解事件;标定了结晶岩地区典型的地球物理场;提出了地壳分层拆离的多重性和穿时性“深俯冲—折返”新模式。
“2006年左右,人员和设备开始撤离。”相关负责人告诉笔者。现在厂区里竖立的钻塔是后来又重新建起来的,原来的钻塔在项目结束后已经被拆了。“钻探时的钻探要更高,应该有60多米,现在的只有50多米。”相关负责人说。
2011年7月,位于江苏东海县的“亚洲第一井”重新热闹起来,中国大陆首台深井地球物理综合观测仪将被植入井下。
向5158米地底深处植入世界上最深的地震仪,犹如给地心装上一台听诊器。2011年7月,研究人员给位于江苏东海县的“亚洲第一井”清淤,并在井内安装中国大陆第一台深井地球物理综合观测仪。观测仪可以发回极具深度的地球之音,从而为地震预报提供精密的第一手数据。
时任中国地质科学院地质研究所研究员徐纪人介绍,深井地球物理综合观测仪器安装设置成功后,预计可以监测东海县郯庐断裂带及其周围发生的震级为0至1级的微小地震活动。与地面地震观测相比,监测能力将提高1至2个数量级。当然,如果发生汶川那样的大地震,即使震源远隔千山万水,地震仪也可精确快速捕捉到地震波。
其实在入地工程中,连云港还有一个很特别的产品为中国人找油提供技术支持,这个产品就是测井设备。通常说的地球物理测井,是利用电、磁、声、热、核等物理原理制造的各种测井仪器,由测井电缆下入井内,使地面车载采集系统可沿着井筒连续记录随深度变化而产生的各种参数,并将参数计算处理转化成各种曲线或图像,来识别地下的岩层,如油、气、水层、煤层、金属矿床等。
杰瑞出品的钻杆测井系统可以结合高速电缆通讯、井下无线通讯、反复吊挂脱离和小直径存储测井等技术,解决水平井、大斜度井测井施工难题,较常规钻杆输送、湿接头连接等水平井测井施工具有显著的安全性、时效性,目前产品已在中石化江汉油田推广使用。
下海:
为深海作业“装脑”
连云港在服务中国海洋战略方面,也有着出色的成绩。
目前在赣榆区,已经组建了一座依托于海洋北斗高精度定位增强系统的应急救助中心。赣榆区是江苏渔船最多的县区之一,为了保障渔民出海安全,716研究所在赣榆区专门建设了一个依托于海洋北斗高精度定位增强系统的应急救助中心。
渔民上船前可以将装有北斗接收器的救生衣穿在身上,一旦落水,该接收器感知海水后就会自动发射求救信号。与此同时,渔民在航行过程中如果发现有其他情况,也可以按动该接收器,及时同岸上取得联系。此外,该接收器还可以借助蓝牙技术同渔民手机连接,让渔民在海上依旧可以通过北斗卫星同家人保持联系。
2020年4月,716研究所还完成了连云港海洋北斗高精度定位增强系统建设。连云港海洋北斗定位增强示范系统包含连云、东海、赣榆、灌云和海岛5个北斗基准站、1个数据与服务中心,覆盖连云港海域以及全部陆地行政区域,总面积约7万平方公里。
不仅如此,连云港企业还为中国海上石油资源开发贡献力量。当前,中国正在大力实施海洋战略,海洋能源开发利用正是该项战略重要组成部分。然而长期以来,我国高端海洋装备基本依赖进口。2015年,连云港杰瑞自动化有限公司承接了江苏省海洋经济创新区域示范项目——“自升式钻井平台钻具自动处理系统”的开发。
“自升式钻井平台自动处理系统”项目技术负责人王晓云总工程师告诉笔者,“自升式钻井平台自动处理系统”是海洋油气勘探与开采实现智能化的关键设备,是海洋油气勘探与开采智能设备的“大脑中枢”。只有将这样的“大脑中枢”研发出来,才能改变中国的海洋装备依靠人工运转的传统模式,实现钻井平台的智能化运转。