2毫米安装精度要求，模拟火星重力亚洲首个航天领域“跳楼机”项目钢结构竣工验收

用4秒钟弹射到40米高空再落回到地面上是一种什么体验？

近日，北京市海淀区一项被喻为航天领域“跳楼机”的高科技实验装置项目钢结构工程竣工验收，正式进入核心试验装置安装阶段。

    该“跳楼机”名为 4秒电磁弹射微重力实 验装置项目 ，坐 落于北京市海淀区中国科学院北京新技术基地内。 作为国家大科学装置， 它是亚洲首例、世界第二例工程。 该装置采用一种类似于炮弹造型的直线电机驱动实验舱体，通过电机全程控制加速度过程，以“2秒弹 射到40米高空再2秒回落”的方式来产生微重力和超重环境，最终实现模拟微重力、月球重力、火星重力等运动模式，为航天大规模空间科学项目提供地基短时微重力实验服务。

   高精尖的国家大科学装置随之而来的是2毫米苛刻的精度要求，施工难度集中在了钢结构安装环节。“施工技术与质量标准要求极高，‘零焊接’、‘全螺栓’方式，让常规施工方法和工艺难以保证。

与此同时，构件、连接板数量繁多给施工带来了更大压力。为将安装误差控制在2毫米内，改项目通过BIM技术构建4秒落塔可视化三维模型，对钢结构安装全过程模拟，实现可视化施工，避免与其他专业的冲突与碰撞，有效解决了钢结构安装精度及变形控制这一难点问题。

为了保证整个钢结构体系的分毫不差，所有钢结构的现场安装全部采用螺栓与法兰盘栓接形式，仅拇指粗细的高强螺栓就用了1.6万余个。栓接相比焊接有可调整的空间，人工作业很难保证一次成型，过程中需要不断地调整钢结构位置，才能确保万无一失。

考虑到安装时的紧密性，该项目特别制作了0.5毫米和1毫米两种垫片，并在钢结构两端各留出2毫米的空间，确保钢结构之间能够以最小的空隙塞到一起，再用螺栓和垫片对缝隙进行填充。项目按照对称安装的方式，坚持“先纵再横最后斜”的原则，对每一层钢结构进行安装，确保安装时塔体的变形最小，便于后期调整。

传统施工工艺和现代新技术相结合是项目施工的最大亮点。 在整体安装时，专业的测量设备全面投 用，逐层测量逐层纠偏，每连接一根钢结构都需要对位置进行重新校核； 另外，该项目还用了传统的 线坠儿方式。 “整个钢结构安装完成后，我们在顶部拉出8根0.5毫米的钢丝绳，尾部绑上铅坠，确保自上而下自然垂落，根据结构与钢丝绳的位置进行最后的修正。 采用“多点间距离校准” “三同心校准” 铅锤定点双控进行了精度测量监控，项目成功把安装精度控制在2mm以内 。

  人类对宇宙的探索是永无止境的，载人航天技术探究了人在微重力下的生理、物理反应，而种子、胚胎、动植物、各种元素进入太空后的动态变化同样是科学家研究的核心问题。由于航天发射成本巨大，过去我国空间实验柜通常采用国外抛物线飞机等方式进行预试验。4秒落塔以单次成本低、实验机会多、便于人工干预等优点，成为在地面模拟宇宙环境的绝佳实验场所。