近日，由北京市建筑设计研究院有限公司设计的中国科学院空间中央全程控4秒电磁弹射微重力实验装置项目（简称4秒落塔）成功验收，正式进入核心试验装置安装阶段。
4秒落塔项目位于北京市海淀区邓庄南路中国科学院北京新技能基地，总高度44.45米，占地面积仅136平方米。对北京建院而言，如此之“小”的项目，设计团队却历时三年精心设计，力求将项目打造成为“中国第一、天下领先”的微重力实验举动步伐，刷新我国自主设计、科技创新的新高度，助力国家探索浩瀚宇宙实现新打破！
4秒电磁弹射微重力“弹射器”
为载人航天空间科学项目供应地基短时微重力实验做事
人类对宇宙的探索是永无止境的，载人航天技能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革同样是科学家研究的核心问题。由于航天发射本钱巨大，过去我国空间实验柜常日采取国外抛物线飞机等办法进行预试验。4秒落塔以单次本钱低、实验机会多、便于人工干预等优点，成为在地面仿照宇宙环境的绝佳实验场所。
左图：实验柜空间实验载体——我国载人空间站"天宫"
右图：实验柜地面仿照实验载体——抛物线失落重飞机
4秒电磁弹射微重力实验装置项目内塔实景
被喻为航天领域“弹射器”的实验装置，顾名思义是指：采取一种类似于炮弹造型的直线电机驱动实验舱体，通过电机全程掌握加速度过程，以“2秒弹射到40米高空再2秒回落”的办法来产生微重力和超重环境，终极实现仿照微重力、月球重力、火星重力等运动模式，为航天算夜规模空间科学项目供应地基短时微重力实验做事。4秒落塔是亚洲首例、天下第二例工程，同时也是“千米落井”装置的关键技能验证项目。项目建成后，将改写我国空间实验柜预试验高本钱、长周期的历史。
“小”项目“大”投入，确保项目实现高精度目标
为担保科研须要，4秒落塔哀求精度极高，安装完成后及实验舱高速运行中轨道、电机连接板的平面度、平行度、垂直度、正对间隔均需保持小于1mm的精准状态。此外，用于实验的电磁弹射微重力装置须要一个极其严苛的存在环境，在此环境下要隔绝内外界细微的振动、温度变革、风力扰动，乃至连供科研职员高下的电梯产生的滋扰都要屏蔽。在海内，4秒落塔项目的设计事情尚属首次，没有现成的设计履历可遵照参考，设计事情难度大，技能攻关难点多，对任何设计单位而言都是一个不小的磨练。
终极，北京建院迎难而上，从2019年6月起与空间中央的科学家们展开配合尽力。设计职员在为期三年的设计过程中，始终以精益求精的态度，追求卓越的理念，以最为饱满的事情激情亲切，充分发挥国有设计科创企业在技能上的主不雅观能动性，攻坚克难、克意进取，边学习边摸索，设计方案历经多轮调度，从而确保项目实现高精度目标。
4秒电磁弹射微重力实验装置项目内塔（轨道塔、电机塔）细部
麻雀虽“小”，精尖俱全
4秒落塔紧张由外塔、 内塔、 塔外设备间、 塔内设备、 塔外设备等部分构成，主体构造分为内塔（轨道塔、电机塔）、外塔三层塔，以避免试验过程中的内外振动耦合滋扰，堪称“高精度丝滑套娃”。三层塔功能相连却完备独立分开，有限空间里涉及了高精度试验设备、消防、透风、空调、配电、照明、动力、防雷、接地、安防、通讯、自控等各个别系。麻雀虽小五脏俱全，系统设置有别于常规的建筑工程设计，均为极分外的专用试验装置，现行规范鲜有涉及，无疑给设计事情带来很大寻衅。
外围护塔作为微重力实验举动步伐的支撑构造及围护体系，紧张任务知足实验需求及工艺哀求，抵抗外部风荷载及温度变革。针对需求的塔内温度、风速、噪声掌握等指标，构建知足工艺需求的受控环境，因微重力科学实验过程中需担保全体实验塔内部环境温度恒定，节能设计上采取近零能耗建筑技能标准的土建被动方法，结合整年气候参数仿照，落实设备举动步伐选型。通过对外保温材料和外门的保温性，气密性的分外设计，再加上内部空调系统，使得试验塔内部环境能够知足微重力科学实验的哀求。终极知足超低能耗建筑节能检测哀求，实现交付、调试、运行的全过程管理目标。
高精度内塔采取双层正六边形双层钢支撑筒构造，内塔外层为轨道塔，内层为电机塔，“双塔”高度为地下3米、地上37.026米。构造设计经由多轮体系选择调度，确保体系稳定、节点可控可调，合理的造价掌握下既具有适宜的刚度，更要具备加工、安装的可履行性，可对细微精度加以调度。对地震、风、温度、外部交通振源、内部弹射勉励振动等进行全方位精准研究剖析，尤其看重应对实验舱高速运行中的动荷载和有可能引发的不屈均冲击变形。从设计、加工、安装、丈量等方面全过程掌握精度：设计了“全螺栓”连接的装置式构造；近千个部件在工厂机加工并进行原位预拼装；现场安装“零焊接”；采取“多点间间隔校准”+“三同心校准”+铅锤定点双控进行了精度丈量监控。
4秒电磁弹射微重力实验装置项目团队事情照
项目设计团队在为期三年的设计过程里与业主单位、施工单位紧密协作，共同研究确定加工、安装、丈量监测方案，高质量合营全过程培植。
继“中国天眼”FAST之后，北京建院再次助力国家大科学装置成功实现预期目标。下一阶段，设计团队将在项目内部科学装置安装过程中连续与各方密切合营，高效办理工程中涌现的各种问题，共同努力把4秒落塔项目打造成为技能含量高、科技创新强、设计品质佳的精密装置，并为下一步国家“千米落井”的启动打下坚实根本。
中国科学院4秒电磁弹射微重力实验装置项目
设计团队：北京建院第二建筑设计院、繁芜构造研究院
技能辅导：齐五辉、陈彬磊、朱忠义
项目经理：查世旭
设计总卖力人：周笋
建筑专业：欧阳露、李英、毕晓红、甄栋
构造专业：张琳、张雨薇、王雪生、閣东东、陈鹏
设备专业：陈盛
电气专业：申伟、赵宏
经济专业：王帆
项目助理：许燕、杨青
