随着神舟十四号航天员乘组成功开启舱门，顺利进入梦天实验舱，中国空间站建设也迎来新阶段。在发射过程中，梦天实验舱会经受严酷的振动、噪声环境考验。为了保证实际发射过程中舱体结构和设备功能的完好，就要在发射前对实验舱进行模拟发射的严格“大考”。为满足以空间站工程为代表的超大型航天器总装集成测试需求，航天科技集团五院总装与环境工程部建成了世界最大推力的140吨电动振动台和世界第二大容积的4000立方米高声强混响室，在地面对梦天实验舱发射过程中的环境进行有效复现。这两位个头大、能量强、智慧足的“考官” 被力学试验人员亲切地称为“动地”和“惊天”。

“动地”——140 吨振动台的研制

空间站舱段在进行地面振动环境考核时所需的最大推力约120吨，而此前世界上最大的单个激振器推力只能达到35吨。基于现有能力、围绕技术指标，航天科技集团五院研制团队经过深入探讨，确定了四台激振器并联工作的基本方案，就像为振动台装上了四只手，通过互相配合来实现140吨的最大推力。“动地”的“手劲”已经可以满足技术要求，为了精准控制四只手能够通过并联方式同步施力、避免效果相互抵消，研制团队为其装上足够聪明的“大脑”，通过差异化一次性幅值相位同步补偿技术，有效保证了四个激振器能“劲往一处使”。

梦天实验舱的考试座位也是为大型航天器精心定制的。为使激振器的推力有效地传递给空间站舱体，放置航天器的台面需要重量轻且基频尽量高。针对台面刚度、质量和尺寸之间存在相互制约的难题，研制团队在“夹缝中”找到了问题的解决方案，提出了网格状封闭式扩展台面构型和分区优化设计等方法，成功研制了国内单体最大的镁铝合金台面，保证模拟效果尽可能贴近实际发射环境。

“惊天”——4000 立方米高声强混响室的诞生

绰号“胖五”的长征五号运载火箭采用新型的大推力火箭发动机，发射时产生的噪声比其他火箭更高，其高音部 (4000~10000 赫兹)特别高亢嘹亮(是其他火箭声压的4倍)，如此“灌耳魔音”中，空间站能否保证结构和功能完好?

为了进行有效考核，需要一位嗓门比“胖五”更响亮的 “考官”来把关。由总环部自主研制的“惊天”——4000立方米高声强混响室，有效空间长14.5米、宽11.5米、高24米，容积是国内原有最大混响室的两倍，专门用于考核大型=航天器承受高声强噪声环境的能力。

模仿起飞时的声音，既要学好“腔调”，又要控制好“嗓门”。空间站的特制“衣服”在高频段吸声明显，且国内外还没有腔调和嗓门都满足要求的声源，为高音部的演奏带来极大难度。研制团队提出了20个“歌唱家”齐上阵的设计方案，在混响室墙面布置了不同频率的喇叭，研制过程中，团队成员不仅对每位“歌唱家”的发声性能进行严格把关，还为整个“合唱队”精心分配声部、排布站位，实现了最大声压级158分贝的混响声场。

此外，优秀的合唱团离不开专业的指挥家——噪声试验控制系统。研制团队对声源的发声机理进行深入研究，揭示了声源输出与气源压力、驱动电流、控制频率带宽等参数的规律，通过这套系统，实现了试验声场全频段、长时间精准稳定控制。

为保证梦天实验舱等大型航天器轻松出入，且“大嗓门”合唱团排练过程不会打扰邻居，4000 立方米混响室的大门达到10米宽、24米高、0.7米厚。如果按传统的钢筋混凝土隔声门工艺，整个大门的重量将超过600吨，这将对地基处理、大门施工带来巨大的难度和成本投入。为此，团队进行大胆创新，采用总环部具有完全知识产权的混响室钢结构大门专利，通过优化设计使大门重量减轻到180 吨。结合增加外部轻质卷帘门的双层结构，保证系统的隔声量超过70分贝，不会影响到混响室附近工作区员工的身心健康。

140吨振动台与4000立方米高声强混响室建成后，已先后完成了空间站舱体十几次力学试验，对舱体的结构安全性、系统运行可靠性进行了有效考核，确保了正式发射任务的顺利完成，为我国空间站的顺利建成提供了强有力的支撑。这两位“考官”后续还可用于我国遥感、深空探测等多个领域大型航天器的发射环境模拟，是我国航天强国建设的重要保障。

经过多年发展，空间站超大型航天器力学环境试验设计 与实施关键技术已推广至航天、航空、武器等多个领域，在 以巴基斯坦AIT和埃及AIT等为代表的国内外多个项目中得到充分应用，提高了我国航天器技术在国际领域的知名度和地位。同时，力学试验技术逐渐从传统的发射环境模拟，发展到在轨环境模拟和在轨技术应用，为我国空间技术发展提供更强的技术支撑。

文/广州日报·新花城记者：肖欢欢 通讯员：母国新、潘晨

图/广州日报·新花城记者：肖欢欢 通讯员：母国新、潘晨

广州日报·新花城编辑：蔡凌跃