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        中國成功發射一箭22星

        2022-02-28 05:11:05      點擊

        來源:中國青年報客戶端

        中青報中青網記者 邱晨輝

        2月27日11時許,伴隨著一陣山呼海嘯般的巨響,長征八號遙二運載火箭搭載著22顆衛星,在我國文昌航天發射場一飛沖天,創造了我國“一箭多星”即單次發射衛星數量最多的紀錄。

        發射前進行總裝的長征八號遙二運載火箭。中國航天科技集團所屬中國運載火箭技術研究院供圖

        屠海超 攝

        “一箭多星”極大壓減發射成本 意義重大

        所謂“一箭多星”,是指一枚運載火箭同時或先后將多枚衛星送入預定軌道的技術。與傳統的單星發射相比,能夠更充分地利用火箭運載能力,提高發射效率,降低發射成本。

        不過,這種發射技術很難,目前世界上只有少數國家掌握。這些年,美國SpaceX公司用獵鷹九號火箭多次“一箭數十星”發射部署星鏈衛星星座,其單次衛星發射數量令國人震驚,同時人們也期盼著我國能夠早日實現這一目標。

        2015年,我國長征六號運載火箭在首飛任務中,成功將20顆衛星送入太空,創造了當時我國“一箭多星”紀錄。如今,中國航天人再次創造奇跡,“一箭22星”刷新中國“一箭多星”的最高紀錄。

        發射前的長征八號遙二運載火箭。中國航天科技集團所屬中國運載火箭技術研究院供圖

        此次發射的長征八號火箭,由中國航天科技集團所屬中國運載火箭技術研究院抓總研制。2020年12月,長征八號遙一火箭成功發射,填補了我國太陽同步軌道運載能力3-4.5噸的能力空白,可以承擔80%以上的中低軌發射任務。長征八號遙二火箭此次發射,是新一代運載火箭2022年的首次飛行。

        長征八號火箭副主任設計師陳曉飛介紹說,與遙一火箭相比,長征八號遙二火箭外形上最大的區別就是取消了兩個助推器,從兩級半構型變成了兩級串聯構型。

        “自成功首飛到遙二火箭完成總裝總測、具備出廠條件,研制團隊僅僅用了1年時間,這就要歸功于火箭所采用的模塊化、組合化設計思路。”陳曉飛說,早在研制伊始,設計人員就充分兼顧了火箭不帶助推器的狀態,并納入遙一火箭的考核包絡中。此次發射意義重大,影響深遠,極大壓減了發射成本,商業應用示范效應顯著。

        火箭跳“芭蕾”,衛星釋放如“天女散花”

        長征八號運載火箭副總指揮段保成說,“一次要將22顆衛星安全順利送達目的地,可以說星箭分離中長征八號火箭宛如跳了一出‘芭蕾’,最終22顆星的釋放就如‘天女散花’一般。”

        他告訴記者,研制人員首先要解決“乘客”在整流罩內的布局問題,梳理衛星的結構形式、任務需求,創新設計了一款三層多星分配器,能在有限的整流罩空間內,為每顆衛星安排了舒適的“座位”。之后,在試驗過程中對衛星的安裝操作順序以及布局位置進行了調整,確保衛星從“上車”到“下車”全過程的安全。

        這22顆衛星,分離時會不會碰撞,進入預定軌道飛行時會不會碰撞?“座椅”有了,衛星順利裝進了整流罩,但要讓這些“乘客”能夠安全準確“下車”,設計團隊需要考慮的問題也更多了。

        長征八號運載火箭總體副主任設計師于龍介紹,衛星到天上后要離開箭體,在這個過程中,衛星的動力源和解鎖方式會有一些偏差,不是想象中的靜態安裝位置在哪里,分離過程中就一定在這個范圍內不晃蕩,“某些時候這些小偏差會使得衛星與衛星之間距離縮小,威脅到箭體的安全。”

        發射前的長征八號遙二運載火箭。中國航天科技集團所屬中國運載火箭技術研究院供圖

        根據衛星的不同分離機構,設計團隊結合實際衛星布局位置,對所有的箭體和衛星偏差進行多輪仿真計算,讓各衛星之間保留一定的近場分離過程中的動態間隙,保證近場分離安全性。

        “衛星數量越多,分離出去后在軌道飛行碰撞的風險就越大,遠場分離安全性也是設計人員需要考慮的重點。”長征八號運載火箭軌道設計師李靜琳說,分離速度、分離方向、分離順序是影響衛星后續運動軌跡的關鍵因素。但在衛星數量如此之多的情況下,要將22顆衛星錯開,避免兩兩衛星之間干涉,對設計人員來說是個不小的挑戰。

        李靜琳說,設計團隊計算分析每一顆衛星運行的軌道參數,最終采取了12次分離動作,依次將22顆衛星逐步分離出去,并通過不斷調整末級箭體的姿態,實現不同衛星的分離方向調整,確保各個衛星近遠場安全,讓22顆衛星安心“下車”。

        “這是一個相當于多個對象、多種約束、長周期的、需要通過多輪迭代解決的一個優化問題,遠場分離計算量比以往翻了好幾倍。”李靜琳說。

        人類進入太空需求越來越大,縮短火箭研制周期迫在眉睫

        長征八號遙二火箭同時還是一發“共享火箭”,其搭載發射的22顆衛星,分別來自7家研制單位。長征八號運載火箭總指揮肖耘形象地稱這種全新共享模式為“拼車方案”,為用戶提供經濟實惠的發射服務,門檻大大降低了。

        他告訴記者,由于是共享發射,需對接多家用戶單位,協調工作成倍增加,面對研制過程中用戶迭代更新、方案反復等困難,研制團隊持續開展方案調整、可行性與安全性分析。

        “未來,人類進入太空的需求越來越大,空間的基礎設施建設需求越來越大,因此改變發射場流程、縮短火箭研制周期迫在眉睫。”肖耘說。

        現在,長征八號火箭總裝最快是23天,但總裝后從天津廠房運到發射場,還需要進行火工品安裝、單元測試等工作,周期長。肖耘說,如果在發射場旁就近建設總裝測試廠房,把發射場測試和出廠測試合二為一,火箭總裝、測試后直接就到塔架上準備發射,能夠節省一系列測試、檢查、轉運的步驟,極大壓縮火箭在發射場的周期,適應未來市場對長征八號火箭快速發射的需求。

        據他透露,經過長征八號火箭團隊的努力,目前,海南總裝測試廠房已經開始施工建設,發射工位也正在論證過程中。屆時,有望7天實現一次長征八號火箭發射,一年就可發射50枚火箭。

        長征八號遙二運載火箭研制團隊部分成員。中國航天科技集團所屬中國運載火箭技術研究院供圖

        “這支隊伍非常有韌勁,有戰斗力,有一往無前的精神,碰到任何困難都能積極應對。”肖耘說,從2020年12月首飛至今,長征八號火箭團隊用14個月的時間,在充滿未知風險和挑戰的路上披荊斬棘,讓大家看到了中國航天未來可期。

         

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