模拟火星重力！北京在建航天领域的“跳楼机”

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，中建二局安装公司一项被喻为航天领域“跳楼机”的高科技实验装置项目竣工验收，正式进入核心试验装置安装阶段。“跳楼机”名为4秒电磁弹射微重力实验装置项目，坐落于海淀区中国科学院北京新技术基地内，是国家大科学装置，为亚洲首例、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。

如此神奇的装置，藏身在一座40米高、占地136平方米的“高塔”里，总用钢量不足千吨。“136平方米约等于一个三室两厅，干了十几年工程，没见过这么小的。”项目经理李长龙介绍，平地竖起一座高塔，看似容易，实际上“麻雀虽小，五脏俱全”。为实现微重力环境，发射装置被包裹在两层六边形钢结构中，内塔钢结构用于连接电机设备，外塔钢结构则是用来控制整体轨道装置的稳定性。

与高精尖的国家大科学装置相对应的是2毫米的精度要求，施工难度集中在了钢结构安装环节。一开始，拥有丰富的钢结构项目施工经验的李长龙面对如此之“小”的项目也犯了难。“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。为了保证整个钢结构体系的分毫不差，所有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。”李长龙介绍，4秒落塔项目钢结构安装过程中，一千多根构件组合成的空间几何体及近千块连接板的平面度、平行度、垂直度、正对距离误差不能超过2毫米，2毫米相当于一枚一元硬币的厚度。

为将安装误差控制在2毫米内，项目团队构建了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。

“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。”李长龙说，考虑到安装时的紧密性，他们特别制作了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。