力箭一號“一箭26星”成功發(fā)射,連續(xù)成功發(fā)射標(biāo)志著該火箭技術(shù)狀態(tài)成熟和可靠性的不斷提升。
6月7日,由中國科學(xué)院力學(xué)研究所抓總、中科宇航公司參與研制的力箭一號遙二運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。本次發(fā)射采用“一箭26星”的方式,刷新了我國商業(yè)火箭“一箭多星”最高紀(jì)錄。
力箭一號是我國目前最大的固體火箭。
(相關(guān)資料圖)
作為中國最大的固體運(yùn)載火箭,力箭一號吸引了眾多目光。力箭一號起飛重量135噸,起飛推力200噸,總長30米,芯級直徑2.65米,500公里太陽同步軌道運(yùn)載能力1500公斤,在運(yùn)載能力、入軌精度、設(shè)計(jì)可靠性、性價(jià)比等方面已經(jīng)邁入世界固體運(yùn)載火箭領(lǐng)域先進(jìn)行列。
該火箭在2022年7月27日首次飛行任務(wù)取得成功,突破了6項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)和13項(xiàng)國內(nèi)首次使用的技術(shù),此次力箭一號遙二是該型號的第二次發(fā)射。
力箭一號火箭連續(xù)成功的背后有一群懷揣星辰大海夢想的航天青年。對此,澎湃新聞(www.thepaper.cn)與火箭團(tuán)隊(duì)的三位航天青年代表聊了聊力箭一號和“一箭26星”背后的故事。
馬玉海:力箭一號副總師(飛控方向)
戎旭政:力箭一號副總師(航電方向)
項(xiàng)澤斌:力箭一號主任設(shè)計(jì)師(總裝方向)
“一箭26星”如何實(shí)現(xiàn)?
澎湃新聞:這次力箭一號火箭“一箭26星”的成功發(fā)射引發(fā)大量的關(guān)注,“一箭26星”難在什么地方?
馬玉海:“一箭26星”在航天領(lǐng)域?qū)儆凇耙患嘈恰卑l(fā)射,就是通過一次發(fā)射任務(wù),將多顆衛(wèi)星送到預(yù)定的軌道。這次力箭一號火箭“一箭多星”發(fā)射的衛(wèi)星不是來自同一廠商生產(chǎn)設(shè)計(jì)的,尺寸、重量和外形都不盡相同,有些“一箭多星”發(fā)射搭載的是同一種衛(wèi)星,“一箭多星”發(fā)射難度相對低一些。由于來自不同廠商,需要我們做一些定制化的工作,在結(jié)構(gòu)安裝布局、分離時(shí)序控制、力學(xué)環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性等方面做相關(guān)工作,確保分離的安全性。
這次26顆衛(wèi)星是分四批進(jìn)行分離的,在分離過程中,火箭姿態(tài)會進(jìn)行調(diào)整,保證衛(wèi)星分離后相互之間不會發(fā)生碰撞。同時(shí),我們的設(shè)計(jì)也留有了余量,確保能夠適應(yīng)一定偏差;形象地說,就像停車的時(shí)候不能擦著邊停,這樣門就打不開了,也做不了別的動作。
“一箭多星”的優(yōu)勢就是一次發(fā)射能夠?qū)⒍囝w衛(wèi)星送上太空,尤其是在微小衛(wèi)星快速發(fā)展的當(dāng)下,經(jīng)濟(jì)性上更好,對于重量只有幾千克到幾十千克的小衛(wèi)星,“拼單發(fā)射”可以節(jié)省成本。此外,“一箭多星”還可以大幅度提高研制效率、發(fā)射效率,滿足高密度發(fā)射的任務(wù)需求,具備標(biāo)準(zhǔn)化的“拼車”模式也將成為未來商業(yè)航天的主流。
澎湃新聞:你是第一個(gè)知道飛行結(jié)果的人,兩次參加任務(wù),感受會有不同嗎?
馬玉海:從崗位上講,我主要負(fù)責(zé)火箭飛行控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)和算法驗(yàn)證,對火箭發(fā)射后的飛行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,在火箭飛行過程中會實(shí)時(shí)回傳各種數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)我們就能知道飛行的狀態(tài),可以說我們是最早知道飛行的結(jié)果的。由于我們地面做了大量的試驗(yàn)和仿真,對火箭的表現(xiàn)是有把握的,對火箭第二次發(fā)射比較從容,發(fā)射成功后也沒有特別的激動,但首飛任務(wù)成功后比較激動,畢竟獲得“開門紅”,這對無論是對火箭還是對研制團(tuán)隊(duì)都是一個(gè)很大的激勵(lì)。
澎湃新聞:作為中國最大的固體運(yùn)載火箭,你認(rèn)為這款火箭的優(yōu)勢在什么地方?
馬玉海:力箭一號是一型四級固體運(yùn)載火箭,也是我們國家運(yùn)載能力最大,起飛推力最大,起飛重量最大的固體火箭。火箭長30米,直徑2.65米,整流罩有2.65米和3.35兩種狀態(tài),首飛和第二次發(fā)射用的是2.65米直徑的整流罩,3.35米整流罩可用于容納尺寸更大的衛(wèi)星。力箭一號在運(yùn)載能力、入軌精度、設(shè)計(jì)可靠性、性價(jià)比等方面已經(jīng)邁入世界固體運(yùn)載火箭領(lǐng)域先進(jìn)行列。
固體火箭的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單、準(zhǔn)備時(shí)間短和適于長時(shí)間儲存等優(yōu)勢。
力箭一號首飛載荷是0.8噸,這次提高到了1.1噸,后續(xù),經(jīng)過多次飛行的經(jīng)驗(yàn)積累,力箭一號的運(yùn)載能力將逐步提高到最大。未來,我們還將嘗試更大整流罩的火箭發(fā)射并進(jìn)行海上發(fā)射試驗(yàn),海上發(fā)射在安全性和經(jīng)濟(jì)性上有自己的優(yōu)勢。海上發(fā)射可以選擇飛行航線,讓火箭殘骸落在無人的海上;在經(jīng)濟(jì)上,火箭可選擇發(fā)射的方向和緯度,針對不同載荷的軌道要求,選擇最合適的地點(diǎn)進(jìn)行發(fā)射,有效節(jié)省燃料,降低成本。
相對于液體火箭,固體火箭的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單、準(zhǔn)備時(shí)間短和適于長時(shí)間儲存等優(yōu)勢。像液體火箭發(fā)射前還要加注燃料,保障設(shè)施也更多,大一點(diǎn)的火箭還要建造專門的發(fā)射塔架,而固體火箭發(fā)射前不需要加注,使用便利性上高一些。當(dāng)然,固體火箭和液體火箭各有優(yōu)勢,不存在誰取代誰的問題。
澎湃新聞:作為力箭一號火箭團(tuán)隊(duì)航天青年代表,參加中國最大固體運(yùn)載火箭力箭一號的核心研制工作有哪些成長?
馬玉海:就我個(gè)人而言,通過力箭一號遙一和遙二火箭的研制,成長還是比較多,比較快的,以往工作分工很細(xì),現(xiàn)在則要承擔(dān)更多的工作,從型號立項(xiàng)到每一個(gè)指標(biāo)的確定,包括軟件的代碼、數(shù)據(jù)模型都是一手做起來的,參與感更多。
有了更多的信心
澎湃新聞:力箭一號運(yùn)載火箭發(fā)射接連獲得成功,航電系統(tǒng)的創(chuàng)新多次被大家提及,那航電系統(tǒng)有哪些創(chuàng)新?遙二火箭的測試工作和遙一相比是不是更容易一些?
戎旭政:我們的創(chuàng)新一方面是系統(tǒng)整合,打破了傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)控制、測量等的門類劃分,提高整箭協(xié)同性和一體化設(shè)計(jì)水平,另一方面是敢于將諸如大數(shù)據(jù)、云平臺、以太網(wǎng)等一些新興的、商用化的技術(shù)用于構(gòu)建系統(tǒng),拓展火箭使用通用技術(shù)的適應(yīng)性,降低火箭設(shè)計(jì)成本。
應(yīng)該說容易的事是輪不到我們的,對于我們的力箭一號來說,正是要經(jīng)歷多次飛行考核、驗(yàn)證能否提供可靠發(fā)射服務(wù)的階段,所以這段上升的路,注定是不容易的,在遙二火箭,我們航電系統(tǒng)對地面測發(fā)控軟件作了32項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化,同時(shí)面對遙二多星分離任務(wù),做出了很多極限配置,這里面投入了大量的精力去設(shè)計(jì)、修改、分析計(jì)算和各類試驗(yàn)驗(yàn)證,總之付出了很多努力。
澎湃新聞:作為團(tuán)隊(duì)的航天青年代表,參加中國最大固體運(yùn)載火箭力箭一號的核心研制工作中有哪些成長?
戎旭政:最大成長莫過于收獲信心,以前總是覺得美國的SpaceX公司很厲害,我們心里都不敢想能不能和SpaceX公司做一樣的事情,現(xiàn)在我們力箭一號從無到有,從遙一到遙二,信心更足了,上升空間已經(jīng)不僅僅限于要做中國商業(yè)航天的第一,更要向SpaceX公司這樣的商業(yè)航天企業(yè)看齊,甚至將來要趕上和超越它。
澎湃新聞:中國商業(yè)航天如果想要實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的良性發(fā)展還需要在哪些環(huán)節(jié)獲得支持?
戎旭政:力箭一號持續(xù)成功創(chuàng)造了中國商業(yè)航天的新篇章,當(dāng)然商業(yè)航天歸根到底始終是國家航天力量的重要組成部分,未來國際航天領(lǐng)域的競爭一定是有我們一席之地的,前提是吾輩當(dāng)自強(qiáng),不斷地創(chuàng)新引領(lǐng),研發(fā)出運(yùn)力更大、成本更低的運(yùn)載器,這樣才能不斷拓展我們國家的航天事業(yè)。
我覺得中國商業(yè)航天的發(fā)展最重要的還是航天人的不懈努力,這是良性發(fā)展的內(nèi)力所在;外部的話我還是希望社會各界把商業(yè)航天看作是國家發(fā)展的戰(zhàn)略需要,航天事業(yè)包括商業(yè)航天,需要的不僅僅是資金,更多的是耐性,對創(chuàng)新可能發(fā)生的失敗多予以包容,希望國家在鼓勵(lì)創(chuàng)新方面給予商業(yè)航天更多開放性的政策。
力箭一號首飛和第二次發(fā)射都采用“一箭多星”的方式。
具備年產(chǎn)30發(fā)的能力
澎湃新聞:這一次發(fā)射的力箭一號遙二運(yùn)載火箭是南沙工廠首批總裝完成的火箭之一,南沙工廠有哪些特別之處?
項(xiàng)澤斌:力箭一號遙二火箭是位于廣州南沙中科宇航產(chǎn)業(yè)化基地生產(chǎn)首批火箭中發(fā)射的第一枚火箭,基地在2022年11月竣工并投入使用,基地不僅有火箭的總裝與測試,而且箭上設(shè)備等零部件都將在這里生產(chǎn)?;乜傄?guī)劃占地面積約600畝,其中一期用地100畝,主要用于開展系列化固體、液體運(yùn)載火箭的生產(chǎn)、試驗(yàn)、總裝及測試工作。
澎湃新聞:這個(gè)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化基地每年能生產(chǎn)多少火箭?
項(xiàng)澤斌:這個(gè)產(chǎn)業(yè)化基地具備最大年產(chǎn)30發(fā)火箭的能力,因?yàn)槲覀儾捎昧讼冗M(jìn)的生產(chǎn)組織模式。例如,運(yùn)載火箭的總裝、測試、量產(chǎn)工作采用脈動式生產(chǎn)模式。脈動式生產(chǎn)模式下的各工位按照生產(chǎn)節(jié)拍獨(dú)立工作,通過產(chǎn)品在不同工位的脈動,降低生產(chǎn)資源保障與管理難度。相對于固定式的并行批產(chǎn),可以顯著降低生產(chǎn)資源的投入;易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè),降低對技能人員的技術(shù)全面性要求;相似工序的集中作業(yè),便于引入自動化、智能化的設(shè)施設(shè)備。
澎湃新聞:一支全新的團(tuán)隊(duì)在完成火箭總裝過程中遇到了哪些困難和挑戰(zhàn)?
項(xiàng)澤斌:在北京或上海,生產(chǎn)制造火箭的成熟的技能人員相對較多,在廣州相關(guān)的技能人員數(shù)量很少,因此,我們在南沙產(chǎn)業(yè)化基地的技能人才都要自己培養(yǎng),也就是人才隊(duì)伍建設(shè),這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。由于中科宇航產(chǎn)業(yè)化基地是一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)基地,新火箭、新技術(shù)、新設(shè)備,再加上新團(tuán)隊(duì),一些團(tuán)隊(duì)人員之前甚至完全沒有接觸過火箭,各種“新”集合在一塊,這對團(tuán)隊(duì)來說是一個(gè)不小的挑戰(zhàn),需要克服工作過程中遇到的各種問題。力箭一號遙二運(yùn)載火箭的成功發(fā)射也意味著團(tuán)隊(duì)克服了種種困難和挑戰(zhàn),證明了團(tuán)隊(duì)的能力。
讓我印象比較深刻的是力箭一號遙二是全國運(yùn)輸距離最長的火箭,從廣州出發(fā)到酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心,公路運(yùn)輸全程約3200公里,里程遠(yuǎn)、跨度大,從南方潮濕氣候到西北干燥氣候,加上火箭又是我國最大的固體火箭,這都對火箭的運(yùn)輸帶來了不小的挑戰(zhàn)。我們在出發(fā)前對火箭運(yùn)輸力學(xué)環(huán)境控制、裝車固定方式、防雨防潮措施等都做了大量準(zhǔn)備工作,最終保證了火箭安全地抵達(dá)了酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心。
來源:澎湃新聞記者 謝瑞強(qiáng)
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