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“快响利箭”!奏响中国航天“海之歌”

2020-11-05 08:29    

众所周知,火箭发射一般都是“脚踏实地”地从陆地上起飞。然而,随着科技的日新月异和用户需求的不断提高,一种新的发射方式应运而生——海上发射。

2019年6月5日,在我国广袤的黄海海域,长征十一号运载火箭从巨型发射平台上腾空而起,发动机轰鸣,尾焰闪烁。在海浪翻滚中,火箭挥舞着长长的“衣袖”直入云霄,正式拉开了中国运载火箭海上发射的序幕。

新的起点,新的旅程,新的突破。善于带给世界惊喜的中国航天,在新中国成立70周年之际,沿着惊涛骇浪的海上“天路”再起航,奏响波澜壮阔的中国航天“海之歌”。

效果好、成本低、影响小

海上“天路”好处多多

近些年,中国航天飞速发展,“北斗”指路、“嫦娥”问月、“神舟”载人……一次又一次的火箭发射,让人们在天光地火间感受到了骄傲和自豪。

这些“天兵天将”都是从陆地航天发射场披挂而行,在一般人眼里,陆地发射简单易行、稳定可靠,理所应当一直沿用。殊不知,从海上发射运载火箭有着陆地发射无法比拟的优越性,一直以来都是航天工作者们梦寐以求的。

一般情况下,海上发射平台可以在海上进行大范围的移动,而最为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,就能够最大限度地利用地球自转速度,节省火箭推进剂的消耗量,从而提高火箭的运载能力。

有资料显示,对于发射一颗地球同步轨道卫星来说,从北纬5度左右的法国库鲁航天发射中心发射,要比在北纬28度左右的美国肯尼迪航天中心发射时节省15%的推进剂。

简而言之,原本需要重型火箭才能完成的发射任务,换到赤道附近开展海上发射,仅需要中型运载火箭就可顺利完成。而同型号运载火箭在赤道附近海上发射,可具有更高的运载能力,从而降低了单位质量有效载荷的发射成本。

此外,随着信息技术的发展,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,有利于数据的获取。也就是说,如果火箭从赤道附近海上发射,可以避免卫星轨道倾角变化所导致的能量消耗问题,可以有效提高卫星的在轨寿命。

通常,在陆地发射过程中,工作人员需要对火箭助推器、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。而由于各种地理原因,陆地发射场的发射方位会受到很大限制。即便是在海边建设发射场,也会因为船舶航线或者渔场的开放而发射受限。而对于设在大洋深处的海上发射平台,远离人口稠密地区,这些限制就可以统统免除。因此,发射方位几乎不受限制,轨道设计更为方便。

“海上发射还有利于简化测控方案。”担任此次海上发射任务的太原卫星发射中心相关技术人员介绍,“火箭从陆地发射场升空后,测控信号的发送和收取需要‘翻山越岭’,而在海上发射,无遮挡的海平面,非常有利于快速、准确进行测控信号的传输和使用。” 责任编辑:马嘉隆

“快响利箭”助威

深海大洋变通天坦途

尽管海上“天路”好处多多,但要实现起来却并非易事,对运载火箭和海上发射平台都提出了更高的性能要求。

对火箭而言,海洋中补给能力有限,测试发射工作要越简捷越好。发射时,面对海面的晃动和高温热流的引导等问题,运载火箭要能采用合适的控制与发射方式。

作为我国长征系列运载火箭中唯一的一型固体运载火箭,长征十一号运载火箭具备“全箭整体储存、星箭快速对接、环境自主保障、高效快速发射”的本领,能够全天候数小时内完成发射,是长征系列火箭家族中最适合进行海上发射的一型火箭。由于发射准备时间短,长征十一号运载火箭还有一个“快响利箭”的美称。

据了解,长征十一号运载火箭是我国第一型国家立项的固体运载火箭,也是目前规模最大的固体运载火箭,2015年9月25日首飞至今,六战六捷,已经将25颗卫星成功送入轨道,创造了不凡的“履历”:2018年1月19日“一箭六星”,实现了我国固体运载火箭首次向外国卫星提供搭载服务;2018年4月26日,“一箭五星”,创造了我国星座组网同一轨道面发射卫星数量最多的纪录;2018年12月22日,发射我国首颗低轨宽带通信技术试验卫星,创造了我国固体运载火箭履约周期最短的纪录。

对海上发射平台而言,要求发射平台吨位大、稳定性好,能够适应火箭发射环境。中科院院士、航天科技集团科技委主任包为民介绍,承担火箭海上发射任务的发射平台是通过已有船舶改造而来,用专业的弹射装置,在海上采用冷发射形式发射火箭,即先通过高压燃气将运载火箭弹射到空中,然后在空中再进行发动机点火形成推力。

“尽管冷发射形式对海上发射平台本身影响较小,但从长远角度来看,这种技术无法满足大型火箭发射需求。”包为民说,“我们希望未来用于海上火箭发射的平台,在建造初期就能装备专用的发射装置,即采用热发射技术,实现火箭在平台上加注、点火、排走火焰,并承受高温火焰喷射的影响,这样才能确保我国实现大型火箭海上发射的目标。”

此外,不同于陆地发射,海上发射需采用全新的组织模式,测试发射流程和测量控制方案,并且涉及到海况预报、海上运输等事项。

太原卫星发射中心领导告诉记者:在组织模式上,中心遵循“统一指挥、精干高效、统筹兼顾、大力协同”的原则,进行了大量的创新优化,为此次任务做好了充分准备。 责任编辑:马嘉隆

技术领先、优势明显

中国航天“海之歌"值得期待

其实,运载火箭海上发射技术已有很长历史。早在1962年,美国海军就在海面浮动发射装置上进行过液体火箭的发射。1998年,俄罗斯一艘潜艇在巴比伦支海域附近发射火箭,将2颗通信卫星送入轨道。

而在国际上最知名的火箭海上发射商业公司是一家国际联合公司,该公司成立于1995年,由美国波音公司、俄罗斯能源公司、乌克兰尤日诺耶公司和挪威克韦尔纳公司联合创立,拥有由指挥舰、发射平台与运载火箭三大子系统构成的整套海上发射系统。到目前一共进行了36次发射,其中32次成功,1次部分成功,3次失败,成功率约为89%。

相比较其他国家海上发射而言,中国的海上发射虽然起步稍晚,但更具优势和特点。

首先是“快”。由于长征十一号运载火箭的固体燃料提前填充在火箭内,可长期贮存,免去了液体火箭在临发射前燃料加注等流程,对发射设施依赖程度低,可将发射准备时间缩短至数天。

其次是“稳”。近年来,中国海工领域获得了突飞猛进的发展,打造出了世界最大、钻井深度最深的海上“蓝鲸1号”钻井平台和世界先进水平的集装箱船“郑和号”等一大批明星装备。这些坚实的船舶技术储备都将继续为海上发射任务“保驾护航”,让中国航天的“海之歌”愈发优美动人。

优势特点不仅体现在速度和技术上,更体现在能力和质量上。太原卫星发射中心领导介绍,经过不断深入的岗位优化和训练演练,在发射系统的各分系统中,每个岗位最多只需要不超过3个人就可以顺利实施,这极大提高了执行海上发射任务的综合能力。

航天科技集团第一研究院长征十一号运载火箭副总指挥金鑫介绍,未来长征十一号火箭还将在现有基础上研制一款商业型火箭,运载能力覆盖2吨以内,发射价格仅相当于国际主流发射价格的三分之一,具备强劲的国际竞争优势,能为各类型载荷提供专属、定制服务,开拓中国长征火箭更为广阔的商业市场。

《2016中国的航天》白皮书中指出,我国将在低成本运载火箭、新型上面级、天地往返可重复使用运输系统等技术上加大研究力度。

据透露,我国“可回收火箭”关键技术的预研工作早在“十二五”期间就已开展,并取得一些关键性的突破。对此,包为民也提到,我国将在2020年后进行火箭回收方案试验。

此次海上发射的成功实施,仅仅是一个新的起点,验证了一种新型、灵活、高效、经济的发射模式。蔚蓝的海洋将成为中国航天新的起飞点,通过未来新技术的不断“加持”,海上发射的能力将得到不断提升。

中国航天的“海之歌”,无比精彩,值得期待。

(学习军团·解放军新闻传播中心融媒体出品) 责任编辑:马嘉隆

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