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“5、4、3、2、1！點火！”2月27日11時許，文昌航天發(fā)射場，伴隨著震耳欲聾的轟鳴聲，金黃色的烈焰從火箭底部噴涌而出，長征八號火箭托舉著22顆衛(wèi)星騰空而起，創(chuàng)造了我國“一箭多星”即單次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量最多的紀錄。

“祖國萬歲”“長八加油”……發(fā)射場沸騰了！文昌沸騰了！發(fā)射場外圍的觀看場地上人山人海，人們揮舞著手中的五星紅旗，爆發(fā)出此起彼伏的歡呼聲，相機的快門聲響個不停。

這次發(fā)射，是長征八號火箭不帶助推器的新構(gòu)型首戰(zhàn)，也是今年西昌衛(wèi)星發(fā)射中心的開局之戰(zhàn)，更是文昌發(fā)射場的商業(yè)航天首戰(zhàn)。西昌衛(wèi)星發(fā)射中心相關(guān)負責人表示：“此次發(fā)射成功，商業(yè)應(yīng)用示范效應(yīng)顯著，成功開辟了我國商業(yè)航天通往太空更加寬廣的天梯。”

“一箭多星”極大壓減發(fā)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(wèi)星送入預(yù)定軌道的技術(shù)。與傳統(tǒng)的單星發(fā)射相比，能夠更充分地利用火箭運載能力，提高發(fā)射效率，降低發(fā)射成本。

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

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

此次發(fā)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(shù)研究院抓總研制。2020年12月，長征八號遙一火箭成功發(fā)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(fā)射任務(wù)。長征八號遙二火箭此次發(fā)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(shè)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(qū)別就是取消了兩個助推器。

“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，這要歸功于火箭所采用的模塊化、組合化設(shè)計思路。”陳曉飛說，早在研制伊始，設(shè)計人員就充分兼顧了火箭不帶助推器的狀態(tài)，并將其納入遙一火箭的考核包絡(luò)中。此次發(fā)射意義重大，影響深遠，極大壓減了發(fā)射成本，商業(yè)應(yīng)用示范效應(yīng)顯著。

火箭跳“芭蕾” 衛(wèi)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(wèi)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?！?/p>

他告訴記者，研制人員首先要解決“乘客”在整流罩內(nèi)的布局問題，梳理衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)形式、任務(wù)需求，創(chuàng)新設(shè)計了一款3層多星分配器，能在有限的整流罩空間內(nèi)，為每顆衛(wèi)星安排舒適的“座位”。之后，在試驗過程中對衛(wèi)星的安裝操作順序及布局位置進行了調(diào)整，確保衛(wèi)星從“上車”到“下車”全過程安全。

這22顆衛(wèi)星，分離時會不會發(fā)生碰撞，進入預(yù)定軌道飛行時會不會發(fā)生碰撞？

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

根據(jù)衛(wèi)星的不同分離機構(gòu)，設(shè)計團隊結(jié)合實際衛(wèi)星布局位置，對所有的箭體和衛(wèi)星偏差進行多輪仿真計算，讓各衛(wèi)星之間保留一定的近場分離過程中的動態(tài)間隙，保障近場分離安全性。

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

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

開啟共享火箭“拼車”新模式

長征八號遙二火箭同時還是一發(fā)“共享火箭”，其搭載發(fā)射的22顆衛(wèi)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(jīng)濟實惠的發(fā)射服務(wù)，門檻大大降低了。

他告訴記者，由于是共享發(fā)射，需對接多家用戶單位，協(xié)調(diào)工作成倍增加。面對研制過程中用戶迭代更新、方案反復(fù)等困難，研制團隊持續(xù)開展方案調(diào)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求越來越大，因此改變發(fā)射場流程、縮短火箭研制周期迫在眉睫?！毙ぴ耪f。

現(xiàn)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(fā)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(fā)射場旁就近建設(shè)總裝測試廠房，把發(fā)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(fā)射，能夠節(jié)省一系列測試、檢查、轉(zhuǎn)運的步驟，極大壓縮火箭在發(fā)射場的周期，適應(yīng)未來市場對長征八號火箭快速發(fā)射的需求。

據(jù)他透露，經(jīng)過長征八號火箭團隊的努力，目前，海南總裝測試廠房已經(jīng)開始施工建設(shè)，發(fā)射工位也正在論證過程中。屆時，有望7天實現(xiàn)一次長征八號火箭發(fā)射，一年或?qū)l(fā)射50枚火箭。

“這支隊伍非常有韌勁，有戰(zhàn)斗力，有一往無前的精神，碰到任何困難都能積極應(yīng)對?！毙ぴ耪f，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(fēng)險和挑戰(zhàn)的路上披荊斬棘，讓大家看到了中國航天未來可期。

中青報·中青網(wǎng)記者 邱晨輝 來源：中國青年報

標簽： 中國航天