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一箭二十二星成功发射!长征八号遥二火箭创最高纪录

发表时间:2022-02-28 16:40
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  中国工业报 余娜 通讯员 桑茜 王冰
 
  2月27日,长征八号遥二运载火箭(以下简称“长八遥二火箭”),在中国文昌航天发射场点火起飞,将22颗卫星分别顺利送入预定轨道,发射任务取得圆满成功,创造了我国一箭多星发射的最高纪录。
发射前,长八团队与“长八遥二”运载火箭合影。(宋涛摄)
 
  新构型首飞
  2020年12月成功首飞的长征八号火箭,由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”)抓总研制,是我国新一代主力中型运载火箭,填补了我国太阳同步轨道运载能力3-4.5吨的能力空白,可承担80%以上的中低轨发射任务。
  而承担此次发射任务的长八遥二火箭,是新一代运载火箭2022年的首次飞行,是火箭院2022年宇航任务的首次发射,也是型号不带助推器的新构型首飞。
  据火箭院长征八号火箭副主任设计师陈晓飞介绍,与遥一火箭相比,长八遥二火箭外形上最大的区别就是取消了两个助推器,从两级半构型变成了两级串联构型。自成功首飞到遥二火箭完成总装总测、具备出厂条件,研制团队仅仅用了1年时间,这归功于火箭所采用的“模块化”“组合化”设计思路。
  事实上,早在研制伊始,设计人员就充分兼顾了火箭不带助推器的状态,并纳入遥一火箭的考核包络中。因此,遥二火箭无需进行大规模更改,只需针对载荷、飞行轨道进行适应性调整,就能高效地满足任务要求。
  另据火箭院长八火箭项目办胡辉彪介绍,此次使用新构型做到了“一举多得”。一是在长八火箭设计之初,就已经兼顾了有助推器和没有助推器两种状态,此次任务可检验新构型的正确性、协调性和匹配性,对开拓中型主力火箭市场具有重要意义。二是长八遥二火箭虽然一箭22星,但载荷总计只有不到2吨,“光杆”新构型的能力在3吨级,完全能够满足载荷要求。三是这次任务时间紧张,减少两个助推器,可缓解生产、总装和测试的压力,让研制周期缩短、研制成本降低。四是可为长八火箭积累成功子样,推动型号走向成熟,为后续进入航天发射主战场打好基础,巩固长征八号在商业航天领域的主动权和主导权。
 
  一箭二十二星创纪录
  一箭发射二十二颗卫星,创造了我国一次发射卫星数量最多的纪录,但一次要将这么多卫星安全顺利送达目的地,首先要解决“乘客”们在整流罩内的布局问题。
  中国工业报获悉,研制人员充分梳理卫星的结构形式、任务需求,创新设计了一款三层多星分配器,能在有限的整流罩空间内,为每颗卫星安排了舒适的“座位”,并且能够保证卫星不同方向的分离安全。
  据陈晓飞介绍,从技术层面来说,此次任务的卫星体积较小,重量没有那么沉,不需要用长八遥一火箭那么大的整流罩。另外,从气动外形来说,短一点的整流罩可降低载荷,放宽火箭发射放行条件,提高火箭发射概率,为后续高密度发射奠定基础。
  “本次任务一共需完成22星分离,共计完成12次分离动作,创造了中国航天的新纪录。可以说星箭分离中长八火箭宛如跳了一出‘芭蕾’,最终22颗星的释放就如‘天女散花’一般。”火箭院长征八号运载火箭副总指挥段保成形象比喻。
  不仅如此,研制团队完成多星分配器的设计工作后,专门开展了星箭联合操作试验,在试验过程中对卫星的安装操作顺序以及布局位置进行了调整,并通过多轮仿真计算对星箭分离动作进行了优化设计,确保卫星从“上车”到“下车”全过程的安全。
  值得一提的是,本发火箭的整流罩高度也从8米缩短到5.4米,使得全箭关键部位的受载降低了。这样一来,火箭发射的放行条件可以适当放宽,有利于提高任务的发射概率,从而进一步提升火箭的任务适应性。
 
  共享火箭“拼车”新模式
  长八遥二火箭是一发“共享火箭”,其搭载发射的22颗卫星,分别来自7家研制单位。
  据火箭院长征八号运载火箭总指挥肖耘介绍,“这种全新的共享模式,简单地说就是拼车方案,为用户提供经济实惠的发射服务,门槛大大降低了。”
  此外,由于是共享发射,需对接多家用户单位,协调工作成倍增加,面对研制过程中用户迭代更新、方案反复等困难,研制团队持续开展方案调整、可行性与安全性分析,以热忱的服务意识最终促成了本次任务的实施。有了这次长八遥二火箭的成功探索,火箭院也计划推进共享发射的常态化。
  “未来,人类进入太空的需求越来越大,空间的基础设施建设需求越来越大,因此改变发射场流程、缩短火箭研制周期迫在眉睫。”肖耘透露。
  据悉,当前长八火箭总装最快是23天。通过管路生产方式的创新,发动机交付过来后,原本要40多天才能完成的总装工作,长八火箭团队只用23天就快速完成,保证了总装进度。
  不过,总装后从天津厂房运到发射场,还需进行火工品安装、单元测试等工作,周期较长。如果在发射场旁就近建设总装测试厂房,把发射场测试和出厂测试合二为一,火箭总装、测试后直接就到塔架上准备发射,能够节省一系列测试、检查、转运的步骤,极大压缩火箭在发射场的周期,适应未来市场对长八火箭快速发射的需求。
  值得一提的是,按照计划,2021年11月长八火箭团队就要结束火箭总装工作,但发动机交付过来后,至少需要两周时间,才能完成与发动机相连管路的取样生产工作,如此一来进度是否来得及?
  对此,火箭院长八火箭增压输送系统设计师穆俊宇介绍,发动机交付提前不了,那就通过提前生产管路来“抢”回进度。“我们采用了‘三维数字化生产技术’,通过提前采集发动机接口坐标数据,生成管路三维走向,在发动机交付前完成了管路的生产。”
  最新消息显示,截至目前,海南总装测试厂房已开始施工建设,发射工位也在论证过程中。届时,最短7天发一箭将会实现,一年将能发射50发。
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