海上发射!一箭九星!

来源:科技日报作者:王伟童 高崇芮 陈海鹏 付毅飞责任编辑:王韵
2020-09-16 05:31

9月15日9时23分,由澳门葡京赌场官网网址航天科技集团一院抓总研制的长征十一号运载火箭,在黄海海域采用“一箭九星”方式,成功将吉林一号高分03组卫星送入535公里的太阳同步轨道。

摄影:王伟童

“海上天路的搭建将为澳门葡京赌场官网网址航天提供更多发区域、更高高射效能、更强安全性和灵活性。”太原卫星发射中心主任李宗利表示,此次海上发射是利用我国充足的大型船舶、海上平台、港口资源和固体火箭成熟技术,构建海上发射系统的有效尝试,是我国继陆上发射场之后进入空间手段的重要补充,实现了灵活选择发射点和航落区,显著提高了运载能力,有效解决低倾角发射的能力问题,对打造高效、灵活、经济发射能力、促进小卫星规模化发展有极其重要意义。

据一院长征十一号运载火箭副总指挥金鑫介绍,这是长征十一号运载火箭继2019年成功完成首次海上发射技术试验后,实施的第一次海上商业化应用发射。

金鑫表示,此次任务不仅一次将9颗吉林一号卫星送入太阳同步轨道,完成同一个轨道面的部署,而且进一步优化海上发射技术流程,提升了海上发射技术的安全性和可靠性,为未来实现海上发射常态化、高频次奠定了基础。

此次发射的吉林一号高分03组卫星由吉林长光卫星有限公司研制,包括3颗高分03C视频星和6颗高分03B推扫星,其中1颗卫星也被命名为哔哩哔哩视频卫星,定制用于互联网科普传播。该组卫星将与在轨的吉林一号卫星组网,为林业、农业、草原、海洋、资源、环境等行业用户提供更加丰富的遥感数据和产品服务。

“长征十一号”为四级固体运载火箭,全长约20.8米,最大箭体直径2米,总质量约58吨,主要用于发射近地轨道和太阳同步轨道有效载荷。记者从一院了解到,该型火箭的技术特点相较我国其他运载火箭有鲜明特色,下面就来告诉你,它是一枚怎样的“快响利箭”。

10次发射创造新一代运载火箭发射纪录

自2015年9月25日长征十一号运载火箭首飞成功,5年来该型火箭连续10次成功发射,实现了连续10次高精度入轨、连续10次箭上质量零问题、连续10次零窗口准时发射,创造了新一代运载火箭的发射次数纪录。

与长征系列火箭家族其他型号有所不同,长十一火箭是唯一一型固体运载火箭,其“心脏”采用的是固体发动机,结构组成相对简单,具有操作简便、贮存期长等特点。

固体运载火箭虽然运载能力相对液体运载火箭较小,但其最大优势在于燃料被提前固化在火箭内,接到发射指令后,从测试到完成发射仅需一天甚至更短时间,能较好地完成自然灾害和突发事件后的应急通信及遥感观测等任务。

在此次海上发射中,研制队伍还进一步规范了海上发射的流程和分工,固化了管理模式,形成了火箭总装测试发射一体化流程,进一步缩短了出海发射周期。

据一院长征十一号运载火箭总设计师彭昆雅介绍,执行此次任务的火箭是直接在东方航天港完成火箭总装测试和星箭对接后,采用德渤三号从海阳港运输至黄海预定海域实施发射,彻底打破了以往火箭生产与发射场分离的格局,减少了分解和总装次数,以及长距离铁路运输环节,大幅缩短了发射链条,提高发射效率和效益。

3种模式灵活机动适应性强

长征十一号运载火箭是我国唯一一款陆海通用发射的固体运载火箭,可以使用3种发射模式执行任务,充分体现了火箭灵活机动的优势。

2015年9月25日,长征十一号运载火箭首飞成功,实现了我国运载火箭的架式发射。

2019年6月5日,长征十一号运载火箭海上发射成功,使我国成为世界上第一个独立掌握海上发射技术的国家。

2020年5月30日,长征十一号运载火箭遥八任务发射成功。这是该型火箭首次采用新的发射平台,首次采用2.0米整流罩,首次在西昌卫星中心实施发射任务。

此外,该型火箭还具备可无依托发射、小时级发射、适应复杂发射环境、能够基于民用船舶实现海上发射等特点,具备很高适应性。截至目前,该型火箭已经在西昌、酒泉、海上实施过发射任务。

多样化快捷服务广受市场青睐

“一箭多星”是长征十一号运载火箭的拿手好戏,每次发射任务,它都使用了这项技能。自2015年该型火箭首飞以来,已成功将51颗卫星送入预定轨道。

为满足日益增长的小卫星发射需求,一院推出了“太空班车”“太空专车”和“太空顺风车”等多样化快捷服务。

此次任务中,火箭研制队伍为了满足用户一次发射9颗卫星实现轨道面部署的要求,与卫星厂商协同设计,研制了新型高效的复合材料卫星适配器,通过结构总体布局优化,实现了从最多发射7颗卫星到9颗卫星的转变。同时针对后续大规模组网需求,协同用户开展标准化接口设计,形成标准的电气结构接口、标准化的连接释放机构。

记者了解到,目前长征十一号研制团队正在依托海上发射方式,研制更大吨位的系列固体运载火箭,将覆盖1吨至5吨的太阳同步轨道发射能力。届时我国将形成陆海通用的固体运载火箭系列,满足不同卫星用户的发射需求。

同时研制团队正在论证多功能海上发射平台以保障远海海域发射,其预计将于2021年开赴低纬度地区实施低倾角海上发射任务。

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陆地那么大,为什么还要去海上发射?

运载火箭发射的任务目标是将有效载荷可靠、安全、经济地送入预定轨道。与常规的陆地发射不同,在海上发射运载火箭具有三大优势。

一是海上发射为火箭运载能力提高提供了可行条件。一般情况下,海上发射平台可以在海上大范围移动,理想的发射地点是靠近赤道附近的低纬度区域。如果运载火箭在赤道附近发射,能够最大限度地利用地球自转速度,节省推进剂消耗量,从而提高火箭的运载能力。这意味着,同等起飞规模的运载火箭在赤道附近发射可以具有更高的运载能力,运载效率提升的同时也可以降低单位质量有效载荷发射成本。

二是海上发射有利于运载火箭执行特殊轨道发射任务。随着信息技术发展,人们对海上探测提出了更高的要求,小倾角卫星可以实现对某一地区的高频次重访,有利于数据获取,目前数量越来越多。如果火箭从赤道附近发射,可以避免卫星轨道倾角变化消耗能量,既能提高火箭执行该类任务的运载能力,也可以有效的提高卫星在轨寿命。

三是海上发射将大幅提高火箭发射安全性。对内陆发射而言,落区安全是发射任务设计中必须考虑的重要因素。落区选择不仅影响制约发射轨道设计,可能由于落区选择问题而降低火箭运载能力;而且在实际发射中,还需要对火箭助推器、一级和整流罩等分离体的实际落区进行人口疏散,确保不发生安全问题。对海上发射而言,由于远离人口稠密地区,火箭落区可选择范围很大,对火箭而言发射轨道设计更加方便,同时落区安全性也可以大幅提升。

海射有哪些关键要素?

首先要有合适的火箭和海上发射平台。对火箭而言,如果选用固体运载火箭,则具有操作使用方便等优势,但是运载能力受限;如果选用液体运载火箭,发射适应性更强,但是操作使用必然复杂。因此固体和液体火箭都是可行的选择,只是研制难度不同而已。对发射平台而言,则要求发射平台吨位大、稳定性好,能够适应火箭发射环境。随着造船技术的发展,目前大型船舶企业具有足够的技术能力研制海上移动发射平台。

海洋环境适应性是需要着重考虑的问题。在海上发射过程中,运载火箭会受到海洋运输环境、自然环境、海况影响,尤其是盐雾、霉菌等具有海洋特点的自然环境,会直接影响运载火箭设备选型和试验条件制定。

运载火箭在陆地发射场发射时,瞄准点及大地方位均可以提前测得。相比之下,海上发射需要开展长时间航向保持、动态方位传递等动基座瞄准技术研究及试验验证。

此外,为了保障位于海上发射平台的火箭及人员安全,在组织发射过程中,要研究解决火箭运输、起竖、对接、加注当中的自动化问题,优化测试发射程序,实现无人值守发射。

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