2月27日11時(shí)06分，長(zhǎng)征八號(hào)遙二運(yùn)載火箭飛行試驗(yàn)在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)順利實(shí)施，火箭飛行正常，試驗(yàn)取得圓滿成功。本次飛行試驗(yàn)搭載了22顆衛(wèi)星，創(chuàng)中國(guó)一箭多星最高紀(jì)錄。
長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭是中國(guó)自主研制的中型運(yùn)載火箭，長(zhǎng)征八號(hào)遙二運(yùn)載火箭為長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭無助推器狀態(tài)，為適應(yīng)一箭多星任務(wù)，更換整流罩，本次發(fā)射是該構(gòu)型首次飛行試驗(yàn)。火箭采用無毒無污染推進(jìn)劑，全箭長(zhǎng)約48米，芯一級(jí)直徑3.35米，芯二級(jí)直徑3.0米，起飛重量約198噸，起飛推力約240噸，可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)同步軌道3噸運(yùn)載能力。
本次飛行試驗(yàn)搭載了海南一號(hào)01和02星、大運(yùn)號(hào)(星時(shí)代-17)衛(wèi)星、文昌一號(hào)01和02星、泰景三號(hào)01星等22顆商業(yè)衛(wèi)星，主要用于對(duì)地觀測(cè)、低軌物聯(lián)網(wǎng)通訊、空間科學(xué)試驗(yàn)，可提供資源調(diào)查、合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)支持、物聯(lián)網(wǎng)分散終端數(shù)據(jù)采集、在軌科學(xué)試驗(yàn)和技術(shù)驗(yàn)證、海南及環(huán)省海域船只信息收集處理等服務(wù)。
長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭任務(wù)適應(yīng)性強(qiáng)、能力覆蓋范圍廣，可面向政府和商業(yè)用戶等多主體需求，承擔(dān)近地軌道、太陽(yáng)同步軌道等中型載荷的單星發(fā)射和中小型載荷組網(wǎng)發(fā)射任務(wù);通過助推器選配和火箭模塊化、批量化生產(chǎn)交付，可大幅提升經(jīng)濟(jì)性和測(cè)發(fā)效率，有效保證中國(guó)進(jìn)入空間能力。此次任務(wù)是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭第409次發(fā)射。
中新社記者 駱云飛 攝
一箭發(fā)射22顆衛(wèi)星，創(chuàng)造了中國(guó)一次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量最多的紀(jì)錄，但一次要將這么多衛(wèi)星安全順利送達(dá)目的地，首先要解決“乘客”們?cè)谡髡謨?nèi)的布局問題。研制人員充分梳理衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)形式、任務(wù)需求，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一款三層多星分配器，能在有限的整流罩空間內(nèi)，為每顆衛(wèi)星安排舒適的“座位”，并且能夠保證衛(wèi)星不同方向的分離安全。
“本次任務(wù)一共需完成22星分離，共計(jì)完成12次分離動(dòng)作，創(chuàng)造了中國(guó)航天的新紀(jì)錄?？梢哉f星箭分離中長(zhǎng)八遙二火箭宛如跳了一出‘芭蕾’，最終22顆星的釋放就如‘天女散花’一般。”一院長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭副總指揮段保成說。
不僅如此，研制團(tuán)隊(duì)完成多星分配器的設(shè)計(jì)工作后，專門開展了星箭聯(lián)合操作試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中對(duì)衛(wèi)星的安裝操作順序以及布局位置進(jìn)行了調(diào)整，并通過多輪仿真計(jì)算對(duì)星箭分離動(dòng)作進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保衛(wèi)星從“上車”到“下車”全過程的安全。
值得一提的是，本發(fā)火箭的整流罩高度也從8米縮短到5.4米，降低了全箭關(guān)鍵部位的受載。這樣一來，火箭發(fā)射的放行條件可以適當(dāng)放寬，進(jìn)一步提升火箭的任務(wù)適應(yīng)性。
專家組裝星罩組合體。中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院供圖
長(zhǎng)八遙二火箭發(fā)射是新一代運(yùn)載火箭2022年的首次飛行，一院2022年宇航任務(wù)的首次發(fā)射，也是型號(hào)不帶助推器的新構(gòu)型首飛。
一院長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭副主任設(shè)計(jì)師陳曉飛介紹說，與遙一火箭相比，長(zhǎng)八遙二火箭外形上最大的區(qū)別就是取消了兩個(gè)助推器，從兩級(jí)半構(gòu)型變成了兩級(jí)串聯(lián)構(gòu)型。自成功首飛到遙二火箭完成總裝總測(cè)、具備出廠條件，研制團(tuán)隊(duì)僅僅用了1年時(shí)間，這要?dú)w功于火箭所采用的“模塊化”“組合化”設(shè)計(jì)思路。
長(zhǎng)八遙二火箭是一發(fā)“共享火箭”，其搭載發(fā)射的22顆衛(wèi)星，分別來自7家研制單位。一院長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭總指揮肖耘形象地介紹這種全新的共享模式，“簡(jiǎn)單地說就是拼車方案，為用戶提供經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的發(fā)射服務(wù)，門檻大大降低了。”
另外，由于是共享發(fā)射，需對(duì)接多家用戶單位，協(xié)調(diào)工作成倍增加，面對(duì)研制過程中用戶迭代更新、方案反復(fù)等困難，研制團(tuán)隊(duì)需要持續(xù)開展方案調(diào)整、可行性與安全性分析。據(jù)悉，通過這次長(zhǎng)八遙二火箭的成功探索，一院計(jì)劃推進(jìn)共享發(fā)射的常態(tài)化。
結(jié)合任務(wù)需求，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)傳統(tǒng)的衛(wèi)星結(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理，最后設(shè)計(jì)出新的“三層式多星分配器”，為“乘客”提供三層“座椅”?！叭龑邮蕉嘈欠峙淦鳌睆南碌缴戏謩e由錐形支架、中心承力筒和圓盤平臺(tái)組成。其中，錐形支架搭載2顆衛(wèi)星，中心承力筒搭載14顆衛(wèi)星，圓盤平臺(tái)搭載6顆衛(wèi)星，完美將22顆衛(wèi)星裝進(jìn)整流罩中。
那么這22顆衛(wèi)星分離時(shí)以及進(jìn)入預(yù)定軌道飛行時(shí)會(huì)不會(huì)發(fā)生碰撞?“座椅”有了，衛(wèi)星順利裝進(jìn)了整流罩，但如何讓這些“乘客”能夠安全準(zhǔn)確“下車”?
首先要考慮的是衛(wèi)星近場(chǎng)分離安全性。專家紹說，衛(wèi)星到天上后要離開箭體，在這個(gè)過程中，衛(wèi)星的動(dòng)力源和解鎖方式會(huì)有一些偏差，不是想象中的靜態(tài)安裝位置在哪里，分離過程中就一定在這個(gè)范圍內(nèi)不晃蕩。某些時(shí)候這些小偏差會(huì)使得衛(wèi)星與衛(wèi)星之間距離縮小，威脅到箭體安全。
根據(jù)衛(wèi)星的不同分離機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)結(jié)合實(shí)際衛(wèi)星布局位置，對(duì)所有的箭體和衛(wèi)星偏差進(jìn)行多輪仿真計(jì)算，讓各衛(wèi)星之間保留一定的近場(chǎng)分離過程中的動(dòng)態(tài)間隙，保證近場(chǎng)分離安全性。
衛(wèi)星數(shù)量越多，分離出去后在軌道飛行碰撞的風(fēng)險(xiǎn)就越大，因此，遠(yuǎn)場(chǎng)分離安全性也是設(shè)計(jì)人員需要考慮的重點(diǎn)。一院長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭軌道設(shè)計(jì)師李靜琳指出，分離速度、分離方向、分離順序是影響衛(wèi)星后續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)鍵因素。但在這次衛(wèi)星數(shù)量如此之多的情況下，要在有限的外界分離軌道將22顆衛(wèi)星錯(cuò)開，避免衛(wèi)星之間互相干涉，對(duì)設(shè)計(jì)人員來說是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。
22顆衛(wèi)星加上一個(gè)火箭末級(jí)就是23個(gè)分離體，為了保證彼此之間分離的安全性，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)計(jì)算分析每一顆衛(wèi)星運(yùn)行的軌道參數(shù)，對(duì)23個(gè)分離體兩兩之間的相對(duì)距離進(jìn)行長(zhǎng)周期的仿真、觀察和考核，并根據(jù)衛(wèi)星布局，設(shè)計(jì)分離方案，最終采取了12次分離動(dòng)作，依次將22顆衛(wèi)星逐步分離出去，并通過不斷調(diào)整末級(jí)箭體的姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同衛(wèi)星的分離方向調(diào)整，確保各個(gè)衛(wèi)星近遠(yuǎn)場(chǎng)安全，讓22顆衛(wèi)星安心“下車”。
準(zhǔn)備發(fā)射的長(zhǎng)八遙二火箭
一院長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭總指揮肖耘表示：“未來人類進(jìn)入太空的需求越來越大，空間的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求越來越大，因此改變發(fā)射場(chǎng)流程、縮短火箭研制周期迫在眉睫。作為‘國(guó)家隊(duì)’，我們有責(zé)任、更有能力實(shí)現(xiàn)太空經(jīng)濟(jì)的共同繁榮，加速建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)?！?/p>
據(jù)悉，現(xiàn)在長(zhǎng)八火箭總裝最快是23天，但總裝后從天津廠房運(yùn)到發(fā)射場(chǎng)，還需要進(jìn)行火工品安裝、單元測(cè)試等工作，周期長(zhǎng)。如果在發(fā)射場(chǎng)旁就近建設(shè)總裝測(cè)試廠房，把發(fā)射場(chǎng)測(cè)試和出廠測(cè)試合二為一，火箭總裝、測(cè)試后直接就到塔架上準(zhǔn)備發(fā)射，能夠節(jié)省一系列測(cè)試、檢查、轉(zhuǎn)運(yùn)的步驟，極大壓縮火箭在發(fā)射場(chǎng)的周期，適應(yīng)未來市場(chǎng)對(duì)長(zhǎng)八火箭快速發(fā)射的需求。
目前，海南總裝測(cè)試廠房已經(jīng)開始施工建設(shè)，發(fā)射工位也正在論證過程中。屆時(shí)，7天就能實(shí)現(xiàn)一次長(zhǎng)八火箭發(fā)射，一年就可發(fā)射50發(fā)。
近年來，中國(guó)商業(yè)航天發(fā)展迅速，其中長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭不僅可以發(fā)射太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星，還兼具近地軌道和地球同步轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射能力。作為“長(zhǎng)八母港”，文昌航天發(fā)射場(chǎng)也將成為支撐未來中國(guó)商業(yè)航天發(fā)展建設(shè)的“重量級(jí)”成員。
文昌航天發(fā)射場(chǎng)所在的西昌衛(wèi)星發(fā)射中心已成功實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)征二號(hào)丁、長(zhǎng)征四號(hào)乙、長(zhǎng)征五號(hào)B、長(zhǎng)征七號(hào)改、長(zhǎng)征八號(hào)、長(zhǎng)征十一號(hào)等多型火箭在該中心實(shí)現(xiàn)首飛，綜合測(cè)試發(fā)射能力不斷提升，向著建設(shè)世界一流航天發(fā)射場(chǎng)的目標(biāo)戮力前行。
“文昌發(fā)射場(chǎng)商業(yè)航天發(fā)射首戰(zhàn)告捷、創(chuàng)造紀(jì)錄，已經(jīng)具備執(zhí)行商業(yè)航天發(fā)射任務(wù)能力?！蔽鞑l(wèi)星發(fā)射中心相關(guān)負(fù)責(zé)人表示：“后續(xù)，這里還將著力構(gòu)建商業(yè)航天發(fā)射區(qū)，打造航天特色文化旅游基地，推動(dòng)海南自由貿(mào)易港、海南商業(yè)航天創(chuàng)新示范區(qū)和文昌國(guó)際航天城建設(shè)，支撐航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)，構(gòu)建國(guó)家航天力量新的重要增長(zhǎng)極?！?/p>
來源：新華網(wǎng)、中新網(wǎng)、科技日?qǐng)?bào)、人民日?qǐng)?bào)等綜合
