6月5日12时06分,我国在黄海海域使用长征十一号运载火箭,成功完成了“一箭七星”海上发射技术试验,这是我国首次在海上进行航天发射,填补了我国运载火箭海上发射的空白,为我国快速进入太空提供了新的发射方式。
据中国国家航天局发布的消息,长征十一号运载火箭此次发射的七颗卫星包含发射技术试验卫星捕风一号A、B星及五颗商业卫星。火箭发射点位于东经121.19度、北纬34.90度。火箭按121.6度射向实施发射,火箭飞行过程二子级残骸落入北太平洋公海。
据介绍,长征十一号运载火箭是中国长征系列火箭家族第一型也是唯一一型固体运载火箭,由中国运载火箭技术研究院研制,全长近21米,重58吨,起飞推力120吨,可以将500公斤的有效载荷送入500公里的太阳同步轨道。截至目前,长征十一号运载火箭共完成7次发射,七战七捷,其中6次陆上发射、1次海上发射。
海上发射火箭有何优势?
无论是1957年人类第一次成功将卫星送入太空,还是后来“土星”5号火箭携“阿波罗”11号飞船让人类足迹留在月球,这些火箭都是从陆地航天发射场发射的。在人类5900多次发射中,99%都是从陆地发射。那么,在陆地发射火箭技术已经相当成熟的情况下,为何还要展开海上发射呢?
之所以要在海上发射运载火箭,是因为在海上可以自由选择适合发射的海域。由于赤道区域拥有地球上最高的自转线速度——465.1米/秒,因此,卫星发射地点距离赤道越近,就越能更好利用地球自转的速度。
“同一种火箭在赤道区域发射,比起在高纬度地区发射可提高将近20%的运载能力,这样就可以搭载更重的卫星,同时降低发射成本。这就给海上发射火箭带来了极大的优势。”航天专家黄志澄说。
因此,许多国家的卫星发射场都选择靠近赤道的低纬度区域,例如美国的卡纳维拉尔角发射场位于北纬28度,我国新建的文昌发射场则位于更南面的北纬19度,至于欧洲航天局位于法属圭亚那(在南美洲)的库鲁发射场,则更是在极为靠近赤道的北纬5度。“海上发射运载火箭还可以自由选择卫星入轨角度,假使卫星以最优角度入轨,其运行寿命可得到延长,从而降低与运营卫星的成本。”黄志澄补充说。
除了上述优点,安全性也是海上发射的一个重要优点。海上发射火箭的还有一项优势是海面比起陆地更为宽广,海上发射火箭,其航区与落区都远离人口稠密区,火箭残骸可直接落入海中,不会造成人员伤亡与财产损失,大大提升了火箭发射的安全性。在海上发射的火箭即使在升空时发生故障甚至爆炸,也不会如地面发射事故那般造成较大的影响。
此外,海上发射可充分利用我国丰富的民用船舶资、港口资源、测控资源,社会资源深度参与,实现航天技术与海洋工程的有效融合,带动社会经济高质量发展。
海上发射有多难?
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。
海上发射对火箭的性能提出了更高的要求:大洋之中补给能力有限,火箭的测试发射工作越简捷越好;在发射时,还要面对海面的晃动和高温热流的引导等问题,需要运载火箭采用合适的控制与发射方式。
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“CZ-11 WEY”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。这是长征运载火箭首次以箭星组合体形式整体出厂,由总装厂经铁路、公路运输至港口,到达港口后仅用2、3天测试准备随即登船,航行到指定海域后可随时发射。这套工作流程相比以往不仅大幅缩短,而且全程不可逆,是对组织管理和质量管控的严峻挑战。
业内专家表示,本次飞行试验首次采用“航天+海工”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,全面验证了海上发射技术流程,初步构建多方融合、资源共享的海上发射模式。
长征十一号运载火箭总指挥李同玉称,后续火箭研发团队还将继续开展多次海上发射试验,充分验证各种轨道发射的适应性,进一步优化发射流程,有效形成全球海域发射能力。