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長征11號為何走海路?

由德渤3號動力船搭載長征十一號火箭。(取材自央視)
由德渤3號動力船搭載長征十一號火箭。(取材自央視)

長征十一號「一箭九星」成功的將衛星入軌道,這是長征十一火箭的首次海上商業化應用性發射,它不但進一步驗證了海上發射的可靠性,也標誌著中國海上發射常態化時代的到來。

首次 海上商業化應用發射

9月15日9時23分,中國在黃海海域用長征十一號海射運載火箭,採取「一箭九星」方式將九顆「吉林一號」高分03-1組衛星送入預定軌道,發射獲得圓滿成功。

中國在黃海海域用長征十一號運載火箭以一箭九星的方式,成功地將吉林一號高分03組衛...
中國在黃海海域用長征十一號運載火箭以一箭九星的方式,成功地將吉林一號高分03組衛星送入535公里的太陽同步軌道。(中新社)

環球時報報導,航天科技集團運載火箭技術研究院長征十一號運載火箭副總指揮金鑫指出,此次任務是長征十一號火箭連續十次高精度入軌,也是長征十一號火箭執行的第二次海上發射任務和首次海上商業化應用發射。

金鑫認為,此次發射任務是一次真正意義上的海上商業化應用發射,不僅一次性將九顆吉林一號衛星送入太陽同步軌道,而且進一步優化海上發射技術流程,提升了海上發射技術的安全性和可靠性,為未來實現海上發射常態化、高頻次奠定了基礎。

長征十一號首次海上發射是2019年6月5日,火箭在黃海成功實施首次海上發射,一箭七星將衛星送入預定軌道。這一次任務與第一次海上發射有何不同?

長征十一號火箭總設計師彭昆雅說,執行此次任務的火箭是直接在東方航天港完成火箭總裝測試和星箭對接後,由「德渤3號」從海陽港運輸至黃海預定海域實施發射,徹底打破以往火箭生產與發射場分離的格局,減少了分解和總裝次數及長距離鐵路運輸環節,首次實現火箭總裝測試發射一體化,大幅縮短發射鏈條,提高發射效率和效益。

此外,與第一次海上發射使用的「泰瑞號」駁船相比,這次以「德渤3號」動力船作為發射平台,自主航行至該區域。目前中國與「德渤3號」類似的船隻有多艘,可根據發射計畫靈活選用,不會受某艘具體船隻檔期的限制,而且它自身有動力,行駛速度更快,可快速運抵發射海域實施發射,發射效率更高。

彭昆雅還介紹說,這也是長征十一號首次在海上實施太陽同步軌道的海上發射。太陽同步軌道的發射射向固定,海上發射選擇的發射海域和發射點一旦得到驗證,後續可以固化下來。由於太陽同步軌道的發射任務比較頻繁,且陸地發射殘骸落區選擇越來越困難,海上發射的成功實施將突顯軌道適應性更強這一優勢。

民眾拍攝衛星升空。(新華社)
民眾拍攝衛星升空。(新華社)

優勢 較陸射高效、低成本

華西都市報報導,「吉林一號」高分03-1組衛星由長光衛星技術有限公司研製,其中包括嗶哩嗶哩視頻衛星、央視頻號衛星在內的三顆視頻成像模式衛星和六顆推掃成像模式衛星。

「陸地那麼大,為什麼還要去海上?」對此,中國航天科技集團所屬中國運載火箭技術研究院表示,與陸地火箭相比,海射火箭以其特有的技術優勢和發射適應性,受到國內外廣泛關注,特別是高效率、低成本的特點,使其在商業發射領域占有一席之地。

長十一火箭是中國唯一一款陸海通用發射的固體運載火箭,可以使用三種發射模式執行任務。

「長十一火箭具備小時級發射、適應複雜發射環境、基於民用船舶實現海上發射等特點,截至目前火箭已在西昌、酒泉、海上進行過發射,具備很強的適應性。」長十一火箭總指揮李同玉介紹。

副總指揮金鑫指出,與常規在陸地進行運載火箭發射不同,海上發射運載火箭具有三大優勢。

一是可以提升運載能力。金鑫表示,如果運載火箭在赤道附近發射,能夠最大限度地利用地球自轉速度,節省推進劑消耗量,從而提高火箭的運載能力。由於海上發射平台不受陸地限制,可以在海上大範圍移動,可以讓火箭找到它的「理想的發射地」。

二是可以執行特殊軌道任務。隨著信息技術發展,人們對海上探測提出了更高的要求,小傾角衛星可以實現對某一地區的高頻次重訪,有利於數據獲取,目前數量越來越多。如果火箭從赤道附近發射,可以避免衛星軌道傾角變化消耗能量,既能提高火箭執行該類任務的運載能力,也可以有效的提高衛星在軌壽命。

三是安全性相對更高。對內陸發射而言,落區安全是發射任務設計中必須考慮的重要因素。對海上發射而言,由於遠離人口稠密地區,火箭落區可選擇範圍很大,對火箭而言發射軌道設計更加方便,同時落區安全性也可以大幅提升。

挑戰 海洋動態複雜變數多

海射火箭對火箭的種類是否有要求呢?李同玉指出,固體和液體火箭都是可行的選擇,只是研製難度不同而已。如果選用固體運載火箭,則具有操作使用方便等優勢,但是運載能力受限。如果選用液體運載火箭,發射適應性更強,但是操作使用必然複雜。

長征十一號運載火箭。(中新社資料照片)
長征十一號運載火箭。(中新社資料照片)

對發射平台而言,則要求發射平台噸位大、穩定性好,能夠適應火箭發射環境。

其次,為適應海上發射不同於陸地的環境條件,火箭還需攻克一系列的「額外挑戰」。

在適應性改造中,首要考慮的就是環境。在海上發射過程中,運載火箭需要承受海洋運輸環境、自然環境、海況影響,尤其是鹽霧、黴菌等具有海洋特點的自然環境會直接影響運載火箭設備選型和試驗條件制定。

另外,海上發射相比陸地發射,好比在移動中打靶。運載火箭是在陸地發射場地面垂直發射,瞄準點及大地方位均可以提前測得。對於運載火箭的海上發射,需要開展長時間航向保持、動態方位傳遞等動基座瞄準技術研究及試驗驗證。

最後,火箭位於發射平台上,為了保障平台上火箭及人員安全在組織發射過程中,要研究解決火箭運輸、起豎、對接、加注當中的自動化問題,優化測試發射程序,實現無人值守發射。

報導指出,「一箭多星」是長十一火箭的獨門秘技,在每次發射中都使用到了這項技能。自2015年長十一火箭首飛以來,已成功將51顆衛星送入預定軌道。

此次任務中,火箭研製隊伍為滿足用戶一次發射九顆衛星實現軌道面部署的要求,充分發揮長十一火箭最大運載能力,與衛星廠商一體化協同設計,實現了從最多發射7顆衛星到發射9顆衛星的轉變。

據了解,長十一火箭研製團隊正依託海上發射方式研製更大噸位的系列固體運載火箭,覆蓋1噸至5噸的太陽同步軌道發射能力。屆時將形成陸海通用的固體運載火箭家族,滿足不同衛星用戶的發射需求,同時研製隊伍正在論證多功能海上發射平台,可以保障遠海海域發射,預計在2021年開赴低緯度地區實施低傾角海上發射。

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