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北斗卫星精确入轨 火箭院完成200次发射

■ 中国工业报 余 娜图为5月17日长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞。 (高楠 摄)  

■ 中国工业报 余 娜

图为5月17日长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞。 (高楠 摄)

  又一个百发,又一步新跨越。

  继长征火箭300次发射、长征三号甲系列火箭100次发射之后,中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院 (以下简称 “火箭院”)再度迎来重大节点。

  5月17日23时48分,长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞,成功将第45颗北斗导航卫星送入预定轨道。至此,火箭院顺利完成第200次发射。

  

高强密度发射成常态 最短14天一发

  最新数据显示,过去49年间,火箭院共计完成200次发射,第一个百次发射历时40年,第二个百次发射仅仅用了8年。与此同时,发射次数快速攀升,发射密度越来越大。尤其长征三号甲系列火箭,已成为长征系列火箭高强密度发射的 “主力”。

  “长三甲系列火箭的成功,是我国运载火箭技术发展、研发能力提升的重要缩影。”火箭院长三甲系列火箭总指挥金志强介绍,“从1986年立项开始,长三甲系列火箭研制经过了3个阶段。第一个阶段是从1986~1994年,研究团队攻克了包括氢氧发动机、高压低温增压系统等众多重大技术难关;第二个阶段是从1994~2004年,长三甲首飞成功后,研制的重点工作是提高火箭可靠性,提升发射成功率;第三个阶段是2005年至今,长三甲系列火箭进入快速发展阶段,实现高密度发射。”

  仅2018年,长三甲系列火箭便以 “14战14捷”的成绩,刷新了我国 “单一系列火箭年度发射数量”的新纪录。而在2018年10月15日至12月25日短短70天内,该系列火箭成功完成了5次发射任务,平均一枚火箭的发射周期仅14天。近几年,长三甲系列火箭年均发射数量保持在10次左右,位居国际先进行列。

  据记者了解,当前高强密度发射在火箭院已成常态。为应对挑战,火箭院组织实施了我国航天史上最大规模的运载火箭跨型号组批生产工程——运载火箭 “百发工程”,实现了由单件、小批量生产向批量生产,由研制向研制生产并重,由试验型向产业化发展的重大转变。火箭年生产能力也由5~8发提升到16~20发,研制生产周期由5~6年缩短到2~3年。

  火箭院200次成功发射的背后,是中国航天持续实现三个标志性里程碑的跨越。

  1970年4月24日,长征一号运载火箭成功将东方红一号卫星发射到近地轨道,拉开了中国太空时代的序幕。

  1999年,长征二号F火箭成功发射神舟一号试验飞船;2003年,将我国第一个宇航员杨利伟送入太空,使得中国成为世界上第三个自主发展载人航天技术的国家。

  2007年10月,长征三号甲运载火箭成功将中国首颗月球探测卫星 “嫦娥一号”送入预定轨道,标志着中国航天事业成功跨入深空探测新领域。

  

贮箱产量持续增大 入轨精度不断提高

  为适应运载火箭产业化需求,提升中国“长征”系列运载火箭参与国际市场的竞争力,自党的十八大以来,在党中央、国务院、中央军委的指导支持下,火箭院先后开展了南苑核心区和天津新一代运载火箭产业化基地建设,并创新运载火箭科研生产模式。

  中国航天连续两年保持了运载火箭年均20次以上的发射 “高密度”,为实现航天运输系统的产业化发展奠定了坚实基础。

  值得一提的是,作为火箭的主要结构件,贮箱的产量尤为重要。据了解,上世纪90年代以前,贮箱年产能力保持在10多个的数量级,制造方式主要以手工熔焊为主。2005年贮箱年产量达到60个左右,2008年起,焊接自动化开始探索。2011年,火箭院第100个贮箱诞生。此后7年间,贮箱产能一直维持在百量级。

  2018年12月30日,火箭院成功下架第140个贮箱,标志着贮箱生产能力再攀高峰,而自动化焊接方式也提高至95%以上。

  出色的适应能力、合理的运载能力梯度之外,入轨精度成为当前评价火箭性能的又一重要指标,就像太空接力的第一棒,火箭必须跑好,才能让卫星更好地发挥作用。

  据悉,在我国载人航天工程中,凡是有交会对接任务时,为保证入轨精度,往往有“零窗口”的发射需求。所谓 “零窗口”,就是火箭点火起飞的时间与预计时间不能超过1秒。

  截至目前,长征二号F火箭分别送 “神舟八号” “神舟十一号”飞船与 “天宫一号” “天宫二号”对接时,长征七号火箭首飞,以及发射 “天舟一号”飞船时,均是“零窗口”发射,而火箭院研制的现役火箭均具备这一能力。

  不仅是载人航天,探月工程对轨道高度和入轨精度要求也很高。

  在长征三号丙火箭发射 “嫦娥二号”时, “零窗口”发射、精准入轨,不仅为“嫦娥二号”节省了燃料,还为其拓展探测任务奠定了基础。

  2018年12月8日,长征三号乙火箭成功发射 “嫦娥四号”月球探测器。这次任务要求将 “嫦娥四号”发射到远地点约42万公里的轨道,相比 “嫦娥三号”任务,轨道更远、入轨精度要求更高。火箭研制人员通过多项措施,将入轨精度再次提高了30%以上。

  

承担多项宇航工程 重型运载火箭提上日程

  火箭院是我国最大的运载火箭研制基地,也是中国航天事业的发祥地和长征火箭的摇篮,在长征系列运载火箭发射任务,特别是重大宇航发射任务中,发挥着举足轻重的作用,有力地支撑了我国从航天大国向航天强国迈进。

  “火箭院自主研制了12种基础级火箭和4型上面级,具备发射低、中、高不同轨道和不同类型载荷的能力,运载能力、发射频率、成功率、入轨精度和适应能力均达到世界一流水平。”中国工程院院士、火箭院长三甲系列火箭首任总指挥兼总设计师龙乐豪如是说。

  近年来,由火箭院抓总研制的火箭成功完成了以神舟飞天、嫦娥奔月、北斗组网、高分观测、对外商业发射等为代表的多项国家重大工程发射任务。

  其中,载人航天工程是中国空间科学实验的重大战略工程之一。数据显示,火箭院抓总研制的长征二号F火箭已先后完成13次载人航天任务发射,将6艘载人飞船、5艘无人飞船和2个空间实验室送入预定轨道,送11名 (14人次)航天员进入太空开展科学实验,发射成功率达到100%。

  作为我国重大科技专项,探月工程也正依照规划,按 “绕、落、回”3个阶段进行推进。截至目前已经开展的探月工程一期——绕月探测、探月工程二期——落月探测飞行试验任务,已将5颗嫦娥探测器成功送入预定轨道。而从 “嫦娥一号”到 “嫦娥四号”,全都由长征三号甲系列火箭发射升空。

  此外,作为我国具有独立自主知识产权的卫星导航系统,北斗工程在确保国家安全、国民经济效益方面也发挥了巨大作用。截至目前,从北斗工程一期到三期,长征三号甲系列火箭共实施了36次飞行,将48颗北斗导航卫星送入太空,为我国导航系统组网发射并投入使用做出了重大贡献。

  值得一提的是,随着国家立项深空探测、载人登月等大规模空间活动任务的推进,以及美、俄等国家重启 “重型运载火箭研制计划”,研制近地轨道、运载能力达百吨的重型运载火箭已刻不容缓。

  在火箭院科研人员构想的 “蓝图”中,重型运载火箭全箭总长近百米,运载能力是现有火箭运载能力的5倍多,完全可满足未来载人月球探测、火星取样返回、太阳系行星探测等多种深空探测任务需求,从而保障我国在未来宇宙探索中,获得更大空间的话语权。

  结合未来航天发展需求,火箭院还将面向发射服务 “主战场”,研制长征八号运载火箭,以弥补我国现役运载火箭在太阳同步轨道和地球同步轨道发射能力上的空档。与此同时,火箭院还将努力降低火箭成本,提高产品市场竞争力,满足未来中高轨商业发射市场的需求。此外,火箭院还开展了可重复使用运载火箭技术研究,包括伞降回首和垂直起降技术,目前完成了部分试验验证,一些关键技术已取得突破。

  

打响 “长征”品牌 走向全球市场

  39次46颗国际卫星发射服务,以及7颗国际小卫星的搭载发射,正在进一步推进“长征火箭”品牌在全球航天市场大放异彩。1990年4月7日,长征三号火箭成功发射美国休斯公司研制的 “亚洲一号”通信卫星,火箭院在中国航天率先完成商业发射。

  此后,在市场的牵引下,火箭院研发了多型长征火箭,包括长二捆、长征二号丙/SD、长征三号甲、长征三号乙、长征三号丙火箭等。在1990~1999年连续进行的国际商业发射服务中,长征火箭占到国际市场份额的7%~9%,与国外的阿里安、德尔塔、宇宙神、质子号、天顶号火箭等一同成为世界商业发射的主要运载火箭。

  近年来,伴随国际商业航天市场蓬勃发展,火箭院还先后为老挝、白俄罗斯、阿尔及利亚等国提供了国际商业发射服务。

  “当前火箭院正借力国家 ‘一带一路’倡议和双边多边合作机制,积极推动国际商业航天业务发展,探索从航天制造、发射、地面到系统应用的全产业链的 ‘一站式’服务,面向全球提供发射服务、整星出口、技术转让与培训、地面站建设等商业航天 ‘一揽子’解决方案。”火箭院国际业务部尚辉介绍。

  据悉,作为中国最大的运载火箭研制基地,依托成熟的矩阵式产品优势,为满足消费者多元的发射需求,火箭院为客户提供了天地一体化系统解决方案、优化组合的发射资源配置等多种产品和服务,推出了 “太空专车” “太空顺风车” “太空班车”3型 “太空车”概念以及为用户提供星座组网服务的 “太空星网”一站式解决模式。

  其中, “太空专车”是根据指定的时间及轨道,提供专属的发射服务,适于发射从迷你卫星到大卫星的专业用户; “太空顺风车”是根据发射主任务的剩余运载能力,为用户提供在指定时间、指定轨道的发射服务,适于发射从皮纳卫星到大卫星的各种载荷; “太空班车”可在指定的时间和地点同时搭载多颗卫星进行发射,用户可以像乘“班车”一样完成发射任务,适于发射皮纳卫星、微卫星、迷你卫星,易于被中小用户所接受。通过上述3型 “太空车”的业务组合,客户可根据不同用户的发射需求自由进行选择。

  值得一提的是,2015年在老挝一号广播通信卫星项目中,火箭院首创 “天地一体化+商业运营”新模式,为长征火箭拓展国际商业发射市场开辟了新思路。不久的将来,火箭院还将向市场投放4型商业火箭,发射服务涵盖近地轨道、地球同步轨道、太阳同步轨道等多种轨道,并有望成为 “长征”系列火箭走向国际市场的重要支撑。

  另据规划,今年火箭院面向小卫星发射市场专门研制的微小型固体运载火箭——“捷龙一号”将会首飞,长征十一号火箭也将开展我国首次海上发射。