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航天+海工,我国首创海上发射一箭七星

来源: imarine 发布时间:2019-06-06 11:44:20 AM 分享至:

2019年6月5日12时06分,长征十一号运载火箭在我国黄海海域成功实施首次海上发射,以“一箭七星”方式,将七颗卫星送入预定轨道,填补了我国运载火箭海上发射空白。

由于火箭在飞行过程中会多次进行舱段的分离,上世纪六七十年代建立的内陆火箭发射场周边的火箭残骸落区不再是绝对的无人区。因此在设计火箭的飞行轨迹时,宁可牺牲运载能力也要尽量避开村镇。同时,在每次发射任务之前,还要将落区内百姓疏散到安全地带,保障人员安全。这给当地百姓带来极大的不便,也增加了火箭发射的经济成本和工作难度。采取海上发射,灵活选择发射点,航落区(航区和残骸落区)大多为公海,有效解决航落区安全性问题。

在临近赤道的地方发射卫星,不仅能节省卫星调姿变轨的燃料,还会最大限度地利用地球自转的力量,为火箭省力,进一步提高火箭的运载能力,有效降低火箭发射和卫星运营成本。

长征十一号海上发射可有效填补0至19度倾角卫星发射能力空白。卫星的发射倾角是指卫星发射方向与赤道的夹角,所以卫星能达到的最小轨道倾角其实就是所在发射场的纬度。我国目前纬度最低的发射场是位于北纬19度左右的文昌航天发射场,而一旦卫星的设计发射倾角小于19度,甚至到零度,将在发射入轨过程中损耗大量能量,进而降低卫星寿命。

而海上发射,就能够自由选择火箭发射的纬度,让在零纬度的赤道发射不再是梦! 

海上发射好处多,难度也大。一院长十一火箭副总设计师管洪仁介绍,本次任务具有技术新、环境新、流程新、模式新特点,成功的背后离不开技术能力和管理能力的提升。

管洪仁说,相比陆基发射台,起伏波动的海上平台给发射带来了新的技术考验,为此任务团队采用了一种特殊的瞄准技术和动态条件下的发射技术,来应对发射新环境。

在常规发射任务中,火箭的控制和监测信号通过有线通信系统传输,而在海射任务中,只能通过无线传输形式来实现,因此长征十一号运载火箭也成为国内首枚采用无线测发控技术实施发射的火箭。

以往火箭的飞行安全控制需要地面人员监测和控制,本次任务则是由火箭自身根据飞行情况,实时自主判断,这是我国火箭首次实现自主安全控制。

此外,过去长十一火箭都是分几个部分运往陆基靶场,在靶场完成组装、测试,而本次任务没有专用火箭测试厂房,全箭对接、卫星对接以及测试工作只能前移至总装厂完成,由此带来了全新的技术流程和运输模式。

首先,要有一枚火箭一个海上发射平台。

对火箭而言,如果选用固体运载火箭,则具有操作使用方便等优势,但是运载能力受限;

如果选用液体运载火箭,发射适应性更强,但是操作使用必然复杂。

因此,固体和液体火箭都是可行的选择,只是研制难度不同而已。

对发射平台而言,则要求发射平台吨位大、稳定性好,能够适应火箭发射环境。

随着造船技术的发展,目前大型船舶企业具有足够的技术储备开展海上移动发射平台研制。

其次,海洋环境适应性是需要着重考虑的问题。

在海上发射过程中,运载火箭需要承受海洋运输环境、自然环境、海况影响,尤其是盐雾、霉菌等具有海洋特点的自然环境会直接影响运载火箭设备选型和试验条件制定。

第三,运载火箭是在陆地发射场地面垂直发射,瞄准点及大地方位均可以提前测得。

对于运载火箭的海上发射,需要开展长时间航向保持、动态方位传递等动基座瞄准技术研究及试验验证。

最后,火箭位于发射平台上,为了保障平台上火箭及人员安全在组织发射过程中,要研究解决火箭运输、起竖、对接、加注当中的自动化问题,优化测试发射程序,实现无人值守发射。

国际上上一次进行海上发射,还是在2014年。由俄罗斯、美国、乌克兰、挪威等国共同出资成立的海上发射公司,1995年成立,期间经过多次重组,自首飞开始至2014年,共执行36次发射任务,其中32次成功,1次部分成功,3次失败,成功率为88.89%。

因此,尽管此前已有先例,但是近五年的时间里,海上发射一直无人问津。“长十一”这一次的海上首秀,实现了“航天+海工”的技术融合,突破海上发射稳定性、无线通信可靠性等关键技术,全面验证海上发射技术流程,为我国后续大规模的海上发射奠定了基础。 

船舶与海洋工程是中国制造2025的明确扶持项目,这次的发射平台就是一个巨大的海工平台。航天+海工带来的创新必将助力中国的复兴之路。

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