海上發(fā)射！一箭九星！

9月15日9時23分，由中國航天科技集團(tuán)一院抓總研制的長征十一號運(yùn)載火箭，在黃海海域采用“一箭九星”方式，成功將吉林一號高分03組衛(wèi)星送入535公里的太陽同步軌道。

 

 

攝影：王偉童

 

“海上天路的搭建將為中國航天提供更多發(fā)區(qū)域、更高高射效能、更強(qiáng)安全性和靈活性。”太原衛(wèi)星發(fā)射中心主任李宗利表示，此次海上發(fā)射是利用我國充足的大型船舶、海上平臺、港口資源和固體火箭成熟技術(shù)，構(gòu)建海上發(fā)射系統(tǒng)的有效嘗試，是我國繼陸上發(fā)射場之后進(jìn)入空間手段的重要補(bǔ)充，實現(xiàn)了靈活選擇發(fā)射點和航落區(qū)，顯著提高了運(yùn)載能力，有效解決低傾角發(fā)射的能力問題，對打造高效、靈活、經(jīng)濟(jì)發(fā)射能力、促進(jìn)小衛(wèi)星規(guī)?；l(fā)展有極其重要意義。

 

據(jù)一院長征十一號運(yùn)載火箭副總指揮金鑫介紹，這是長征十一號運(yùn)載火箭繼2019年成功完成首次海上發(fā)射技術(shù)試驗后，實施的第一次海上商業(yè)化應(yīng)用發(fā)射。

 

金鑫表示，此次任務(wù)不僅一次將9顆吉林一號衛(wèi)星送入太陽同步軌道，完成同一個軌道面的部署，而且進(jìn)一步優(yōu)化海上發(fā)射技術(shù)流程，提升了海上發(fā)射技術(shù)的安全性和可靠性，為未來實現(xiàn)海上發(fā)射常態(tài)化、高頻次奠定了基礎(chǔ)。

 

此次發(fā)射的吉林一號高分03組衛(wèi)星由吉林長光衛(wèi)星有限公司研制，包括3顆高分03C視頻星和6顆高分03B推掃星，其中1顆衛(wèi)星也被命名為嗶哩嗶哩視頻衛(wèi)星，定制用于互聯(lián)網(wǎng)科普傳播。該組衛(wèi)星將與在軌的吉林一號衛(wèi)星組網(wǎng)，為林業(yè)、農(nóng)業(yè)、草原、海洋、資源、環(huán)境等行業(yè)用戶提供更加豐富的遙感數(shù)據(jù)和產(chǎn)品服務(wù)。

 

 

“長征十一號”為四級固體運(yùn)載火箭，全長約20.8米，最大箭體直徑2米，總質(zhì)量約58噸，主要用于發(fā)射近地軌道和太陽同步軌道有效載荷。記者從一院了解到，該型火箭的技術(shù)特點相較我國其他運(yùn)載火箭有鮮明特色，下面就來告訴你，它是一枚怎樣的“快響利箭”。

 

10次發(fā)射創(chuàng)造新一代運(yùn)載火箭發(fā)射紀(jì)錄

 

自2015年9月25日長征十一號運(yùn)載火箭首飛成功，5年來該型火箭連續(xù)10次成功發(fā)射，實現(xiàn)了連續(xù)10次高精度入軌、連續(xù)10次箭上質(zhì)量零問題、連續(xù)10次零窗口準(zhǔn)時發(fā)射，創(chuàng)造了新一代運(yùn)載火箭的發(fā)射次數(shù)紀(jì)錄。

 

與長征系列火箭家族其他型號有所不同，長十一火箭是唯一一型固體運(yùn)載火箭，其“心臟”采用的是固體發(fā)動機(jī)，結(jié)構(gòu)組成相對簡單，具有操作簡便、貯存期長等特點。

 

 

固體運(yùn)載火箭雖然運(yùn)載能力相對液體運(yùn)載火箭較小，但其最大優(yōu)勢在于燃料被提前固化在火箭內(nèi)，接到發(fā)射指令后，從測試到完成發(fā)射僅需一天甚至更短時間，能較好地完成自然災(zāi)害和突發(fā)事件后的應(yīng)急通信及遙感觀測等任務(wù)。

 

在此次海上發(fā)射中，研制隊伍還進(jìn)一步規(guī)范了海上發(fā)射的流程和分工，固化了管理模式，形成了火箭總裝測試發(fā)射一體化流程，進(jìn)一步縮短了出海發(fā)射周期。

 

據(jù)一院長征十一號運(yùn)載火箭總設(shè)計師彭昆雅介紹，執(zhí)行此次任務(wù)的火箭是直接在東方航天港完成火箭總裝測試和星箭對接后，采用德渤三號從海陽港運(yùn)輸至黃海預(yù)定海域?qū)嵤┌l(fā)射，徹底打破了以往火箭生產(chǎn)與發(fā)射場分離的格局，減少了分解和總裝次數(shù)，以及長距離鐵路運(yùn)輸環(huán)節(jié)，大幅縮短了發(fā)射鏈條，提高發(fā)射效率和效益。

 

3種模式靈活機(jī)動適應(yīng)性強(qiáng)

 

長征十一號運(yùn)載火箭是我國唯一一款陸海通用發(fā)射的固體運(yùn)載火箭，可以使用3種發(fā)射模式執(zhí)行任務(wù)，充分體現(xiàn)了火箭靈活機(jī)動的優(yōu)勢。

 

 

2015年9月25日，長征十一號運(yùn)載火箭首飛成功，實現(xiàn)了我國運(yùn)載火箭的架式發(fā)射。

 

2019年6月5日，長征十一號運(yùn)載火箭海上發(fā)射成功，使我國成為世界上第一個獨立掌握海上發(fā)射技術(shù)的國家。

 

2020年5月30日，長征十一號運(yùn)載火箭遙八任務(wù)發(fā)射成功。這是該型火箭首次采用新的發(fā)射平臺，首次采用2.0米整流罩，首次在西昌衛(wèi)星中心實施發(fā)射任務(wù)。

 

此外，該型火箭還具備可無依托發(fā)射、小時級發(fā)射、適應(yīng)復(fù)雜發(fā)射環(huán)境、能夠基于民用船舶實現(xiàn)海上發(fā)射等特點，具備很高適應(yīng)性。截至目前，該型火箭已經(jīng)在西昌、酒泉、海上實施過發(fā)射任務(wù)。

 

多樣化快捷服務(wù)廣受市場青睞

 

“一箭多星”是長征十一號運(yùn)載火箭的拿手好戲，每次發(fā)射任務(wù)，它都使用了這項技能。自2015年該型火箭首飛以來，已成功將51顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。

 

為滿足日益增長的小衛(wèi)星發(fā)射需求，一院推出了“太空班車”“太空專車”和“太空順風(fēng)車”等多樣化快捷服務(wù)。

 

 

此次任務(wù)中，火箭研制隊伍為了滿足用戶一次發(fā)射9顆衛(wèi)星實現(xiàn)軌道面部署的要求，與衛(wèi)星廠商協(xié)同設(shè)計，研制了新型高效的復(fù)合材料衛(wèi)星適配器，通過結(jié)構(gòu)總體布局優(yōu)化，實現(xiàn)了從最多發(fā)射7顆衛(wèi)星到9顆衛(wèi)星的轉(zhuǎn)變。同時針對后續(xù)大規(guī)模組網(wǎng)需求，協(xié)同用戶開展標(biāo)準(zhǔn)化接口設(shè)計，形成標(biāo)準(zhǔn)的電氣結(jié)構(gòu)接口、標(biāo)準(zhǔn)化的連接釋放機(jī)構(gòu)。

 

記者了解到，目前長征十一號研制團(tuán)隊正在依托海上發(fā)射方式，研制更大噸位的系列固體運(yùn)載火箭，將覆蓋1噸至5噸的太陽同步軌道發(fā)射能力。屆時我國將形成陸海通用的固體運(yùn)載火箭系列，滿足不同衛(wèi)星用戶的發(fā)射需求。

 

同時研制團(tuán)隊正在論證多功能海上發(fā)射平臺以保障遠(yuǎn)海海域發(fā)射，其預(yù)計將于2021年開赴低緯度地區(qū)實施低傾角海上發(fā)射任務(wù)。

 

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陸地那么大，為什么還要去海上發(fā)射？

 

運(yùn)載火箭發(fā)射的任務(wù)目標(biāo)是將有效載荷可靠、安全、經(jīng)濟(jì)地送入預(yù)定軌道。與常規(guī)的陸地發(fā)射不同，在海上發(fā)射運(yùn)載火箭具有三大優(yōu)勢。

 

 

一是海上發(fā)射為火箭運(yùn)載能力提高提供了可行條件。一般情況下，海上發(fā)射平臺可以在海上大范圍移動，理想的發(fā)射地點是靠近赤道附近的低緯度區(qū)域。如果運(yùn)載火箭在赤道附近發(fā)射，能夠最大限度地利用地球自轉(zhuǎn)速度，節(jié)省推進(jìn)劑消耗量，從而提高火箭的運(yùn)載能力。這意味著，同等起飛規(guī)模的運(yùn)載火箭在赤道附近發(fā)射可以具有更高的運(yùn)載能力，運(yùn)載效率提升的同時也可以降低單位質(zhì)量有效載荷發(fā)射成本。

 

二是海上發(fā)射有利于運(yùn)載火箭執(zhí)行特殊軌道發(fā)射任務(wù)。隨著信息技術(shù)發(fā)展，人們對海上探測提出了更高的要求，小傾角衛(wèi)星可以實現(xiàn)對某一地區(qū)的高頻次重訪，有利于數(shù)據(jù)獲取，目前數(shù)量越來越多。如果火箭從赤道附近發(fā)射，可以避免衛(wèi)星軌道傾角變化消耗能量，既能提高火箭執(zhí)行該類任務(wù)的運(yùn)載能力，也可以有效的提高衛(wèi)星在軌壽命。

 

三是海上發(fā)射將大幅提高火箭發(fā)射安全性。對內(nèi)陸發(fā)射而言，落區(qū)安全是發(fā)射任務(wù)設(shè)計中必須考慮的重要因素。落區(qū)選擇不僅影響制約發(fā)射軌道設(shè)計，可能由于落區(qū)選擇問題而降低火箭運(yùn)載能力；而且在實際發(fā)射中，還需要對火箭助推器、一級和整流罩等分離體的實際落區(qū)進(jìn)行人口疏散，確保不發(fā)生安全問題。對海上發(fā)射而言，由于遠(yuǎn)離人口稠密地區(qū)，火箭落區(qū)可選擇范圍很大，對火箭而言發(fā)射軌道設(shè)計更加方便，同時落區(qū)安全性也可以大幅提升。

 

海射有哪些關(guān)鍵要素？

 

首先要有合適的火箭和海上發(fā)射平臺。對火箭而言，如果選用固體運(yùn)載火箭，則具有操作使用方便等優(yōu)勢，但是運(yùn)載能力受限；如果選用液體運(yùn)載火箭，發(fā)射適應(yīng)性更強(qiáng)，但是操作使用必然復(fù)雜。因此固體和液體火箭都是可行的選擇，只是研制難度不同而已。對發(fā)射平臺而言，則要求發(fā)射平臺噸位大、穩(wěn)定性好，能夠適應(yīng)火箭發(fā)射環(huán)境。隨著造船技術(shù)的發(fā)展，目前大型船舶企業(yè)具有足夠的技術(shù)能力研制海上移動發(fā)射平臺。

 

海洋環(huán)境適應(yīng)性是需要著重考慮的問題。在海上發(fā)射過程中，運(yùn)載火箭會受到海洋運(yùn)輸環(huán)境、自然環(huán)境、海況影響，尤其是鹽霧、霉菌等具有海洋特點的自然環(huán)境，會直接影響運(yùn)載火箭設(shè)備選型和試驗條件制定。

 

運(yùn)載火箭在陸地發(fā)射場發(fā)射時，瞄準(zhǔn)點及大地方位均可以提前測得。相比之下，海上發(fā)射需要開展長時間航向保持、動態(tài)方位傳遞等動基座瞄準(zhǔn)技術(shù)研究及試驗驗證。

 

此外，為了保障位于海上發(fā)射平臺的火箭及人員安全，在組織發(fā)射過程中，要研究解決火箭運(yùn)輸、起豎、對接、加注當(dāng)中的自動化問題，優(yōu)化測試發(fā)射程序，實現(xiàn)無人值守發(fā)射。