“金牌火箭”书写百次发射传奇

时间:2019-10-02 04:17来源:科学研究
“金牌火箭”书写百次发射传奇 4月20日深夜,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射第44颗北斗导航卫星。这是北斗三号系统的首颗倾斜地球同步轨道卫星。这次发
“金牌火箭”书写百次发射传奇

4月20日深夜,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射第44颗北斗导航卫星。这是北斗三号系统的首颗倾斜地球同步轨道卫星。这次发射创造了中国航天史上又一项纪录:长征三号乙(简称“长三乙”)和“哥哥”长征三号甲(简称“长三甲”)、“弟弟”长征三号丙(简称“长三丙”)组成的长征三号甲系列火箭,共完成100次发射,成为我国第一个发射任务次数过百的单一系列运载火箭。在“三化”设计理念的指导下此次发射成功后,中国工程院院士、中国航天科技集团一院长征系列运载火箭高级顾问龙乐豪感慨万千,他用“长征骄子创新担大任”总结了长三甲系列火箭25年的发展历程:“在长征系列火箭中,不论是从设计之初的顶层规划及总体技术方案的前瞻性、全局性、适应性,还是从技术先进性以及所承担任务的重要性来说,长三甲系列火箭都是当之无愧的佼佼者。”长三甲系列火箭始终贯彻“系列化、组合化、通用化”的“三化”设计理念,即将长三甲、长三乙、长三丙作为一组系列火箭进行模块化、组合化与整体化优化设计。其中,长三甲火箭是在长征三号火箭的基础上重新设计第三级形成的大型三级低温液体火箭,全长52.5米,一、二子级直径3.35米、三子级直径3.0米,地球同步转移轨道的运载能力达到2.6吨;在长三甲火箭的芯一级捆绑4个2.25米的助推器,就派生出长三乙火箭,它全长55米,GTO轨道运载能力达5.1吨,当时位居世界第二位;在长三甲火箭的基础上捆绑两个2.25米助推器,又组合成长三丙火箭,地球同步转移轨道的运载能力可达3.9吨。“三化”设计理念对长三甲及其发展型火箭的形成和大型火箭的发展规划起到了重要的指导作用。如今,作为长征系列运载火箭高强密度发射的主力,长征三号甲系列火箭是我国目前高轨道上发射次数最多、成功率最高的。北斗工程从一期到三期,探月工程从嫦娥一号到嫦娥四号,全部由长三甲系列火箭实施发射,截至目前,共将48颗北斗导航卫星、4颗嫦娥探测器成功送入预定轨道,为我国未来航天事业的发展创造了良好条件。众多“首次”不断刷新纪录25年的100次发射,使得长三甲系列火箭无论从技术、管理、研制生产能力和各项保障上都创造出许多首次,不断刷新着自身的纪录。为使系列火箭的总体技术性能达到国际一流水平,在继承成熟技术的同时,研制人员在设计中采用了60%至70%的新技术。其中,重要技术共108项、重要技术创新项目22项、重大关键技术项目4项。例如,YF-75氢氧发动机是重新设计用于三级的氢氧发动机,经过艰苦扎实的工作,研制人员攻克了一道道技术与工艺难题,发动机的结构可靠性首飞时已经达到0.97;动调陀螺四轴平台的研制成功,是我国近20年来在火箭惯性器件方面的一项重大突破;而低温氢气能源双向摇摆伺服机构,采用低温氢气气动机作为伺服机构的一次能源,不仅为国内首创,在国外也未见先例。随着中国探月工程和北斗导航工程的立项研制,长三甲系列火箭迎来了更大的挑战。探月工程发射任务实现了火箭“零窗口”“多窗口”发射技术、地月转移轨道发射技术等突破,拓展了长征火箭的发射能力,为后续深空探测打下坚实基础。在发射北斗卫星的过程中,更是突破了以中圆转移轨道设计、起飞滚转、高空风双向风补偿等为代表的多项关键技术,为工程建设作出突出贡献。由于采用环保高效且技术难度大的液氢/液氧推进剂,长三甲系列火箭三子级的比推力堪称世界一流。所谓比推力,就是火箭在单位时间内消耗单位推进剂所产生的推力。衡量一型火箭是否先进,还有一个关键指标——有效载荷系数,即火箭运送卫星的重量除以它的起飞重量得出的系数。“就像两个举重运动员,举的重量一样,谁的体重更轻,谁就赢了。火箭也是一样的道理,同样的起飞重量,发射的卫星越大,有效载荷系数越大,火箭就越先进。当时长三甲的有效载荷系数位居世界第三。”龙乐豪说。“三兄弟”勇闯国际市场长三甲火箭立项之初的目标本是实施我国第二代卫星通信工程,然而,以龙乐豪为代表的第一代研制人员却把目光瞄向了更大的市场,计划在国际发射服务市场大干一场。“我国早在1985年就提出,要把长征火箭投入到国际市场,这给我们指明了方向。”龙乐豪回忆,当时长三甲火箭的目标运载能力是2.5吨,与国际发射服务市场还有较大差距,于是他和同事们想到了一个好的技术解决途径——“上改下捆,先改后捆”,即先研制出一个基础型号长三甲,然后通过捆绑不同数量的助推器,使火箭在地球同步轨道的运载能力从2.5吨延伸到5.5吨,形成一个布局合理的火箭小家族,以满足国际上大多数卫星的发射需求。“‘三兄弟’中,‘大哥’长三甲体力最小,‘二哥’长三乙力气最大,‘三弟’长三丙次之。所以,你想打什么样的卫星,都没问题。”龙乐豪打趣道。截至2018年12月,长三甲系列火箭先后承担了16次国际商业发射任务,为多个国家和地区发射了卫星,全部取得圆满成功。其中,鑫诺一号卫星的发射服务项目使长三甲系列火箭打开了欧洲市场;在尼日利亚卫星项目中,首次实现了整星出口,首次以在轨交付方式为国际用户提供宇航系统集成的一揽子服务;通过“老挝一号”卫星发射任务,型号研制队伍探索出一条从航天制造、发射、地面保障到系统应用的全产业链一站式服务之路。时代在进步,技术在发展。未来随着火箭的更新换代,长三甲系列也终将退出历史舞台,衍生出新的型号。龙乐豪表示:“青出于蓝而胜于蓝,相信它的后续型号一定能够继承发扬长三甲系列的优良基因,充分汲取新一代火箭的新成果,从‘中国的金牌’创新发展成‘世界的金牌’。”显然,里程碑式的第100次发射,是长三甲系列火箭以及中国航天人新的起点。(本报北京4月20日电本报记者张蕾本报通讯员王涑)

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