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中国抗震神器问世!

2017-09-14

      今年的8月8日,四川九寨沟发生7.0级地震,相隔一天,新疆博尔塔拉州精河县又发生6.6级地震。

 

      作为自然界中毁灭性最高的灾害之一,人们谈及地震就会为之恐慌,近来,一种可以让建筑物抵销80%地震能量的“抗震神器”问世了,而且这种“抗震神器”还是利用火箭发动机的原理研发出来的,火箭和抗震神器,这到底是怎么结合到一块儿的?

 

航天科技四院80%收益来自民品资源共享共同发展

 

      8月的最后一天,位于陕西省渭南市的大荔县实验小学迎来了孩子们开学前的报到日。

 

      让孩子们除了迎接他们的新老师、新同学还有崭新的、高标准的教学楼。这所占地80亩的大荔县实验小学洛滨校区于两个月前刚刚竣工,三栋教学楼能够容纳3600名学生。之所以说建筑标准高,是因为在每一栋教学楼的下面增添了一种神秘的建筑部件-“隔震支座”,是建筑抵抗地震的有效装备。

 

 

      孩子们报到的同时,中国航天科技集团四院41所的唐春昱和赵新男打开了教学楼的一处通风口,下到建筑的底部。隔震支座每6米一个,呈网状分布,在这个地下空间有30个,支撑着整栋教学楼,同时肩负起抗震的工作。

 

      中国航天科技集团四院41所固体火箭发动机首席专家尤军峰:地震波最厉害的就是横波,地面是横向摆动。瞬间这个楼房就会倒塌。

 

      传统的抗震技术是把建筑物上部结构和基础牢固地连接在一起,就是把房子盖得更结实,用更粗的钢筋、更多的混凝土浇注,但这样抗震效果并不理想。而隔震支座则是在上部结构与地基之间增加隔震层,安装橡胶隔震支座,起到与地面的软连接,通过这样的技术,可以把地震80%左右的能量抵消掉。而这样的抗震技术竟然来源于火箭发动机。正是研发火箭固体发动机的设计师们研发了这项技术。

 

 

      位于陕西西安城郊的一处工厂内,炼胶师祁向礼开始对炼好的橡胶像揉面一样进行挤压。祁向礼炼的这种橡胶延伸率高达600%,能达到航天级橡胶的材质要求。反复挤压是为了让橡胶里的配方充分融合,制作完成的隔震支座能做到与建筑同寿命,没有发生地震不用更换,而橡胶配方正是航天人的得意之作。

 

      中国航天科技集团四院41所固体火箭发动机首席专家尤军峰:运载火箭或者导弹一放十年二十年,不能老化,硬了不行、性能变了也不行。

 

      隔震支座的工作原理与火箭的柔性喷管很接近,要有足够的支撑力扛起上面的建筑,而在抗拉力上,要具备弹性又不至于被拉断。记者看到工人们正把同样厚度的橡胶片一张张地称重,每片的厚度在3毫米,厚一点或薄一点都不行,一个隔震支座里面由35道特种钢板和橡胶片黏结在一起。正是橡胶与钢板的完美黏结才让隔震支座支撑起上面的建筑,这样的黏结技术同样来自于航天。

 

 

      目前,隔震技术在我国被逐渐重视起来,云南、新疆、甘肃等地已经对学校、医院等公共设施采取强制性措施,要求这些建筑必须采用隔震技术。中国航天科技集团四院41所从中看到了商机,2016年,他们找到了陕西的一家工厂,共同合作生产这种隔震支座。

 

      按照目前我国每年新增建筑16亿平米计算的话,如果10%的建筑采用隔震技术,每年的产值高达26亿元,面对这片蓝海市场,航天人提前迈出了脚步,和民企强强联合,共同推广工程应用。

 

     除了隔震支座,中国航天科技集团四院的41所还有一款产品,增雨防雹火箭,占据了全国60%以上的市场份额。

 

      在陕西省西安市周至县的一处山脚下,周至县气象局的工作人员正从仓库里取出两枚火箭弹准备向天空发射,这种火箭和武器无关,而是为了周边地区的增雨防冰雹。

 

 

     发射点的上游就是黑河水库,其蓄水量在1.1亿立方米,是供应西安市用水和周边农田灌溉的主要水源地。增雨防雹火箭一旦达到飞行高度,就会自动播撒碘化银催化剂,使人工晶核与空气中的水汽充分结合,形成降雨。和动辄几十万上百万的军用火箭相比,每发增雨防雹火箭的售价仅为几千元。

 

      陕西中天火箭技术有限公司总经理李健:既保留了军品发动机火箭生产的安全性和可靠性,同时也兼顾到增雨防雹火箭民用市场的低成本化以及方便使用这样一个新的要求。

 

 

      和航天火箭不同的是,增雨防雹火箭的外壳并不是金属的,它采用了成本更低的特种玻璃纤维,制造车间内,排列整齐的纤维丝线轴犹如纺线般缠绕在固体催化剂上,形成一套全新的外衣。区别于军用火箭,增雨防雹火箭还要考虑发射后的安全问题,在高空作业完毕后,为了避免几公斤的弹壳坠落地面产生危害,工人们需要向弹头内部填装降落伞。

 

      伞舱、发动机、弹头总装完毕,就是最后的尾翼安装和检验工作了,每一发火箭都有属于自己的编号和数值。检测员武凤芝告诉记者,最忙的时候一天要生产200多发火箭弹。作为军民融合的代表,航天科技集团四院下属的中天火箭公司每年产生超过两亿元的效益,占据着国内增雨防雹市场的半壁江山。

 

 

      中国航天科技集团四院41所所长任全彬:从2001年到2016年我们统计一下,大概我们交付了20多万发增雨防雹产品,基本上我们在国内市场的占有率60%以上,是国内最大的增雨防雹火箭生产的单位,在国家的粮食增产这些方面做出了非常大的贡献。

 

      而隔震支座、增雨防雹火箭仅仅是这家航天单位军民融合产品的九牛一毛,固体火箭技术应用、精细化工、复合材料、特种金属材料与装备位列行业优势地位,产值150亿元,民品产业占据了航天科技四院80%的收益比例。

 

      中国航天科技集团四院党委书记张康助:军民融合是国家战略,就是军转民,或民参军,就是充分利用军品的时候和人才来为国民经济建设服务。另外要充分发挥民用产业的人才技术等等资源优势,为军品服务,实现资源共享,促进国防建设和国民经济建设,这是我个人这样来理解的。

 

北斗卫星实现实时定位通讯 “驴友”位置清晰可查

 

      天上飞的、地下藏的,中国航天科技集团的军民融合产品多种多样,就在航天四院的设计师们把火箭发动机上的技术转化成抗震和增雨防雹神器的时候,航天五院的设计师们则利用刚建成的北斗卫星网,开发了一系列新服务。

 

 

       陕西的秦岭山脉拥有美不胜收的夏季景色,是户外探险徒步者的天堂,9月2日,正值周末,来自西安的一群驴友们相约来到了这里。天公不作美,山里下起了雨,但这并没有浇灭驴友们热爱徒步的热情。

 

      沿路都是泥泞不堪的山间小路,很容易迷失方向,经过2个小时的徒步,大伙才抵达了一处休息点。领队徐成东掏出随身携带的装备看看目前所在的位置。

 

      作为队伍里的资深驴友,领队徐成东具有十几年的登山经验,并担负着一项重要任务——保障安全。近些年,驴友在户外探险过程中因为迷路和突发意外的事故频发,就在几天前,秦岭著名的鳌太穿越线,又有驴友失联,至今没有找到下落。由于救援人员无法确定遇难者位置,不能及时救援,搜救到的时候往往为时已晚。徐成东的习惯是每到一处陌生地点他都要检查位置,并向后方发送信息。

 

 

       西安户外探险开好者徐成东:山里面是没有任何基站信号的,但是北斗应急终端是通过咱们的北斗导航卫星作为中继,相当于是一个基站一样的,可以做传输,通讯,所以我们玩穿越或者是玩探险的时候,要带上这个北斗应急终端,这样的话,可以和我们的后方大本营随时随刻保持联系。

 

      徐成东手里拿的是一款依靠我国北斗卫星进行定位的应急终端,除了可以定位导航,它还能实现通讯传输发送信息,而GPS只能单向接收定位信号,却无法发出求救信息。这是北斗卫星区别于GPS的一项重要功能。

 

      与此同时,远在80公里外的一栋建筑内,一块偌大的屏幕显示着秦岭山脉内众多驴友的位置信息,工程师刘建江正是北斗应急监控救援系统的开发者。

 

      北斗应急监控救援系统工程师刘建江:绿色的点就是我们的驴友正常位置的报告,我们设备会定时的把他的足迹位置发送到我们的系统平台上,红色的点就是我们遇到危险的驴友发出的求救信号,他现在所在的位置可以及时去处理。

 

      每一位手持终端的用户所在的经纬度都会在这上块大屏幕上体现,目前我国在轨的北斗卫星数量累积到35颗,高程定位精确度锁定在10米范围内,能够给搜救提供准确的位置。是继美国的GPS和俄罗斯的“格洛纳斯”后,第三个被联合国认可的卫星导航系统。

 

      刘建江:我们的卫星是全球在国内是基本上是全部覆盖的,只要你在户外空旷的地方,我们的终端都是有信号的,都是可以发送短信、发送位置的。

 

      中国空间技术研究院西安分院,主要从事的就是我国卫星应用电子系统与设备的研制工作,旗下的西安航天恒星科技集团负责民用市场的开发与应用转化。

 

      西安航天恒星科技集团总经理袁民:我们利用航天的通导遥技术和民用市场相结合,就是通过遥感卫星获得地面的地图,然后通过导航卫星获得地理位置信息,又可以通过通讯卫星进行互相联系乃至传图像等等。

 

 

      随着我国卫星在通讯、导航、遥感三位一体的空间能力上展露锋芒,袁民想的不只是争夺GPS导航这个单一市场,而是遥感卫星图像。

 

      目前,我国在轨的遥感高分二号卫星的精度已经达到了1米,也就是说任何体积超过1米的物体都逃不过这颗卫星的眼睛,即便是在能见度差及云层遮挡的情况下,依然可以实现清晰拍摄。除此以外,通过各种光谱信息,遥感卫星还可以对大气、水体的污染情况进行监测。几分钟的时间,一张通过遥感卫星的拍摄的高精度地图就打印而成了。

 

      这里是西安著名的旅游景点“大唐芙蓉园”,恒星集团市场部的项目经理郭智源和同事游婧悦来到了景区内部。他们手中电脑显示的是刚刚从遥感卫星传回信息制作而成的景区地图,今天他们的工作是根据这份地图规划出一条更好的游览线路,而未来游客进入景区可以在手机上实时检查自己的游览线路信息,哪里游客拥挤,走哪条游览线路更佳。

 

      西安航天恒星科技集团项目经理郭智源:它不只是为游客来服务的,他还要为景区管理者服务,所以我们这一整套系统,首先面对管理者,我们给它提供这样一个可视化的界面,管理者直接通过这一张图他就直接可以掌握到这个设备实施的状态和位置,随时就能安排去处理。

 

       除了卫星,园区内的智能识别摄像头也起到了关键作用,它拥有人脸、姿态、流量等识别技术进行自动处理,智能化地处理各项景区内的事物。这一次,航天技术只是一个依托,开发整套“智慧旅游”项目,让未来更具智能化。

 

半小时观察

 

      军民融合,航天科技一直是先行者,因为航天是一项综合性很强的高技术群,他们多年来一直在摸索怎么把其中的技术转化成民用,而且积累了丰富的经验,比如军转民,不能只靠自己的力量,要学会“借力”,像片中所说的“抗震神器”,他们研制出来,并没有自己投资生产,而是选择和当地一家民营工厂合作生产。此外,航天科技不久前还联合中车、工商银行等多家机构,创立总规模1500亿元的国创基金,投资成长迅速的航天、核能等多种军民融合产业。军民融合无定式,互相借力,才能激发新动能,协同创新。

 

 

 

 

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