长十一火箭首次海上发射圆满成功,“一箭七星”,构建多方融合发射新模式

中国运载火箭技术研究院:6月5日12时06分,长征十一号运载火箭(简称“长十一火箭”)点火起飞,成功将捕风一号A/B卫星、中电网通一号A/B卫星、吉林一号高分03A卫星、天启三号卫星和潇湘一号04星等7颗卫星送入600公里高度的圆轨道。

本次飞行试验首次采用“航天+海工”技术融合,突破海上发射稳定性、安全性、可靠性等关键技术,全面验证了海上发射试验流程,初步构建了多方融合的海上发射模式。

海上发射的优点

长十一火箭是长征系列火箭家族第一型也是唯一一型固体运载火箭,由火箭院抓总研制,全长近21米,重58吨,起飞推力120吨,可将500公斤的有效载荷送入500公里的太阳同步轨道。

△火箭吊装

为什么要进行海上发射试验?长十一火箭副总指挥金鑫说,随着社会经济的快速、高质量发展,人们对航天发射活动的需求量日益增加,陆地人口密度更加稠密,火箭发射航落区安全性问题日益突出。与传统的陆上发射相比, 海上发射不仅能有效解决火箭航区和残骸落区安全性问题,大幅降低陆地发射人员疏散成本,还可以灵活选择发射点和航落区。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,火箭在这附近发射,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发射成本。

△火箭吊装

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,还可能由于落区选择问题而降低火箭运载能力;在实际发射中,还需要疏散落区内的人员,确保安全。而海上发射,落区可选择范围很大,对火箭而言发射轨道设计更加方便,落区安全性也可以大幅提升。

其次,海上发射流程也更加精简,火箭到达港口后仅需2至3日的测试准备即可登船出海,驳船一旦到达指定海域,就可以随时准备发射,这样的速度可谓名副其实的“快响利箭”。

再者,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。据统计,未来10年商业小卫星发射需求国内约1700颗,国外约6200颗,并且不同倾角的卫星并存。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,既能提高火箭的运载能力,又可以有效提高卫星在轨寿命。我国陆地发射场难以满足0至19度倾角卫星发射需求,而海上发射可在我国东部、南部海域选择发射点,有效破解这一难题,可服务于一带一路国家,有效助推中国航天走出国门。

同时,海上发射可充分利用我国丰富的民用船舶、港口、测控等社会资源深度参与,实现航天技术与海洋工程的有效融合,不仅可以形成更加经济、高效的新型发射模式,而且能够带动社会经济的高质量发展。

应该说,海上发射是一种安全、灵活、经济、高效的发射模式,填补了我国航天领域空白,进一步丰富了航天运输体系。

海上发射的亮点

△火箭发射前准备

长十一火箭副总设计师管洪仁介绍,本次任务有“四新”,即新技术、新环境、新流程、新模式。

新技术。海上环境特殊,为应对海水波动及通信限制,长十一火箭突破了前后端无线远控、箭上自主智能安控、海上动基座瞄准等6项关键技术,成为国内首个采用无线测发控技术实施发射的型号。同时,本次任务中,火箭根据自身飞行情况,进行实时自主飞行安全控制,这也是我国火箭的首次自主安控。

新环境。海上盐雾、高湿、电磁条件复杂,试验人员克服重重困难,同时使用卫星通信、宽带通信等手段;火箭具备了海上动态条件下,五级海况运输、四级海况发射的能力。

新流程。以往,长十一火箭要分几个部分运往陆基发射场, 并完成组装、测试,而港口码头没有火箭专用的测试厂房,这些工作只能在北京的总装厂完成。火箭转运至海港后,仅需2天即可完成测试,火箭离港后,一周之内均可发射,全新的流程进一步提高了火箭的快速响应能力。

新模式。此次海上试验是长征系列运载火箭首次以星箭组合体形式整体出厂,并采用“铁路+公路+海运”的全新运输模式。火箭到港后不需要很长时间的测试准备即可登船,航行到指定海域后可随时进行发射,效率大幅提升。

海上发射的商业优势

作为我国商业航天领域的探索者和领跑者,长十一火箭研制团队率先开通了“太空班车”、“太空专车”和“太空顺风车”等多样化卫星发射服务,深受客户欢迎。

△火箭发射前准备

长十一火箭总指挥李同玉说,针对商业航天市场资源和多元需求,研制团队不断探索新的合作模式。本次任务首次尝试了赞助商冠名的方式,将火箭命名为“CZ-11 WEY号”,以更加开放的心态,更为灵活的融合模式,打造多元化商业航天投入体系,以市场规则配置技术、资金、人才等要素,创造了商业航天更大的市场机遇和经济价值,可以说引领了我国运载火箭商业化发展。

同时,本次海上试验航天企业与海工企业首次强强联合,牵引带动了航天、海工领域技术创新,建立开放、共享的海上发射体系,构建了多方融合海上发射模式,为可重复使用火箭海上回收平台等技术发展奠定基础,是建设航天强国与海洋强国的有效融合。

李同玉介绍,后续长十一火箭还将开展多次海上试验,充分验证各种轨道发射的适应性,进一步优化发射流程,有效形成能力。在此基础上,进一步建设专业化的海上发射母港,满足星箭对接、测试和技术准备等需求;建设海上发射专用平台,实现固液兼容的全球海域发射能力,满足低纬度地区卫星组网发射需求,为“一带一路”沿线国家提供更为便利的航天发射服务。

李同玉说,“许多参与‘一带一路’倡议的国家都位于赤道附近,未来可以把火箭和发射平台驶到他们的港口, 把他们的卫星安装在火箭上、发射到太空,为他们提供便捷的卫星发射服务。”

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