大块头,海上腾飞!引力一号遥一商业运载火箭发射成功
北京时间2024年1月11日13时30分,大块头我国太原卫星发射中心在山东海阳附近海域使用引力一号遥一商业运载火箭,海上号遥火箭将搭载的腾飞云遥一号18~20星3颗卫星顺利送入预定轨道,飞行试验任务获得圆满成功。引力运载 此次任务是商业引力一号商业运载火箭的首次飞行。 引力一号由民营商业航天企业东方空间技术(山东)有限公司自主研制。发射该型火箭刷新了全球运力最大固体火箭、成功中国运力最大民营商业火箭纪录,大块头首飞即采用难度较高的海上号遥火箭海上发射,标志着我国固体运载火箭自主创新取得重大进展,腾飞扩充了我国中低轨卫星多样化、引力运载规模化发射的商业能力,进一步丰富了我国运载火箭型谱。发射 固-固捆绑,海上发射技术上新台阶 引力一号系中型运载火箭,大块头为全固体捆绑式的三级半构型,火箭高30米,芯级直径和助推器直径同为2.65米,起飞重量405吨,起飞推力600吨,近地轨道运载能力6.5吨,500公里太阳同步轨道运载能力4.2吨,可满足中低轨卫星批量组网发射和中大型航天载荷快速响应发射需求。 该型火箭采用国内创新的“固-固”捆绑设计,即芯级和助推器均采取固体燃料,从而以小型火箭的身高实现了中型火箭的运载能力,同时适应了海上发射需求。 在国内民营商业火箭中,引力一号是首型采用捆绑式构型的火箭。捆绑构型设计相比光杆构型的火箭,多捆绑了助推器,因而设计复杂度、专业耦合度更高,对系统协同能力要求更高:由于助推分离高度低,火箭飞行过程中会受到更严酷的气动影响,需要气动、载荷、控制、分离等专业深度耦合设计;此外,固体发动机只能耗尽关机且不同发动机工作不同步,在几百毫秒的分离过程中控制力和全箭参数剧烈变化,也给稳定控制以及可靠分离带来巨大挑战。 “引力一号作为一型中型捆绑运载火箭,在专业耦合程度、大型壳段生产,乃至日常使用流程及保障方面,都与小型火箭差异巨大。引力一号追求创新性和可靠性的统一,集中体现为系统创新、单元可靠:通过2.65米级固体发动机模块化、组合化捆绑设计,实现运载能力的跨越;通过飞行时序优化,解决固体助推器不同步导致的分离难题,有效保证助推分离过程及控制的可靠性;通过构型优化,大幅降低‘三垂发射’模式保障要求,提高地面使用过程的可靠性和安全性。”东方空间联席CEO、引力一号总设计师兼总指挥布向伟介绍。 此外,作为首个海上发射的捆绑构型火箭,引力一号创新采用了适应公路运输(传统为铁轨运输)的灵活机动的垂直转运模式,扩充了我国中型运载火箭海上机动发射能力,进一步丰富了我国火箭海上发射支持技术和能力,这也为后续更大体积和重量的液体运载火箭海上发射、海上回收提供了良好的借鉴和参考。 1月10日晚,山东海阳东方航天港,全球运力最大的固体火箭引力一号已在发射船上准备就绪,静待发射。 大运力,扩充我国商业发射能力 引力一号刷新了全球运力最大固体运载火箭、国内运力最大民营商业火箭纪录,其运载能力处于目前中低轨卫星星座组网发射运力需求主流区间,不仅可以支持百公斤级卫星的“一箭30星”,实现“一箭一轨”或“一箭半轨”发射,助力星座组网工作的高效推进,还可以发射三四吨重量的小型货运飞船、超大型卫星等。 “目前主流卫星星座单颗卫星重量大都在200-300公斤,必须4吨以上运载能力的火箭才好实现一次布置半个或一个轨道的批量发射,实现高效组网。因此东方空间成立之初,就瞄准三年研制一款4吨左右运力的中型火箭,短期内形成规模化发射能力。”东方空间联席CEO姚颂介绍。 除了“力气大”,引力一号的装载空间也大,能够容纳更大体积的载荷。火箭顶部配备了直径4.2米、高9.3米的整流罩,与我国用于空间站运输的长征七号载货方案整流罩直径相当,是目前国内商业航天最大的一款整流罩,可以容纳更多、更大体积的卫星。 “运载能力”是火箭的关键指标,决定了这款火箭是一条进入太空的“通天大道”还是一条“羊肠小道”。近年来,随着卫星互联网、地球监测、科学研究等太空应用的蓬勃发展,我国卫星星座组网计划持续增加,商业发射服务需求指数级增长。引力一号是国内首个500公里太阳同步轨道运载能力达到4吨级的民营商业火箭,将助推我国商业航天技术水平和市场应用迈上新的台阶。 算经济账,批量化制造降成本 “商业航天现在已经从技术验证阶段逐步转入商业验证阶段,基本都解决了‘航天’技术难题,更关键要实现‘商业’。而降低火箭发射成本是一个系统工程,需要通过在研制设计、火箭生产制造、流线转运、基础设施等方面进行全方位的考虑优化。”东方空间副总裁彭昊旻介绍。 除了上述引力一号通过“一站式”发射体系建设大幅缩短发射准备流程、降低过程成本之外,引力一号自设计之初便充分考虑成本因素。箭体结构设计通过适宜快速批量化制造的设计,芯级和助推直径均为2.65米,柱段结构共包括8个部段,占据了火箭一半数量,通过集中备料、模块化设计、标准化设计、设计源头简化制造工艺等方式大幅提升制造效率、降低了制造成本。 在发射支持设备上体现更为集中:引力一号首次应用柔性充气式防护罩,临时为火箭在转运过程中提供温湿度保障,相比金属勤务厂房式结构节省上千万费用;在发射准备流程中,采用机械式翻转架,可以实现可靠翻转起竖百吨火箭子级的同时,大幅降低了制造和后期维护成本。 1月10日,山东海阳东方航天港附近沙滩可远眺火箭与发射船。 对于公路运输来说看,大卡车总比面包车成本低,对于火箭更是如此。 东方空间公司表示,在引力一号首飞成功的同时,引力二号中大型可回收液体火箭也同步在研,计划用两年时间攻克可回收技术,并提升火箭运载能力至15-20吨,发射成本降低至国际领先水平。 【采写】南方+记者 徐勉 王诗堃 发自山东海阳 【摄影】南方+见习记者 郑新洽 【剪辑】万稳龙 【统筹】张志超
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