2019年6月5日12時(shí)06分,長(cháng)征十一號運載火箭在我國黃海海域成功實(shí)施首次海上發(fā)射,以“一箭七星”方式,將七顆衛星送入預定軌道,填補了我國運載火箭海上發(fā)射空白。
由于火箭在飛行過(guò)程中會(huì )多次進(jìn)行艙段的分離,上世紀六七十年代建立的內陸火箭發(fā)射場(chǎng)周邊的火箭殘骸落區不再是絕對的無(wú)人區。因此在設計火箭的飛行軌跡時(shí),寧可犧牲運載能力也要盡量避開(kāi)村鎮。同時(shí),在每次發(fā)射任務(wù)之前,還要將落區內百姓疏散到安全地帶,保障人員安全。這給當地百姓帶來(lái)極大的不便,也增加了火箭發(fā)射的經(jīng)濟成本和工作難度。采取海上發(fā)射,靈活選擇發(fā)射點(diǎn),航落區(航區和殘骸落區)大多為公海,有效解決航落區安全性問(wèn)題。
在臨近赤道的地方發(fā)射衛星,不僅能節省衛星調姿變軌的燃料,還會(huì )最大限度地利用地球自轉的力量,為火箭省力,進(jìn)一步提高火箭的運載能力,有效降低火箭發(fā)射和衛星運營(yíng)成本。
長(cháng)征十一號海上發(fā)射可有效填補0至19度傾角衛星發(fā)射能力空白。衛星的發(fā)射傾角是指衛星發(fā)射方向與赤道的夾角,所以衛星能達到的最小軌道傾角其實(shí)就是所在發(fā)射場(chǎng)的緯度。我國目前緯度最低的發(fā)射場(chǎng)是位于北緯19度左右的文昌航天發(fā)射場(chǎng),而一旦衛星的設計發(fā)射傾角小于19度,甚至到零度,將在發(fā)射入軌過(guò)程中損耗大量能量,進(jìn)而降低衛星壽命。
而海上發(fā)射,就能夠自由選擇火箭發(fā)射的緯度,讓在零緯度的赤道發(fā)射不再是夢(mèng)!
海上發(fā)射好處多,難度也大。一院長(cháng)十一火箭副總設計師管洪仁介紹,本次任務(wù)具有技術(shù)新、環(huán)境新、流程新、模式新特點(diǎn),成功的背后離不開(kāi)技術(shù)能力和管理能力的提升。
管洪仁說(shuō),相比陸基發(fā)射臺,起伏波動(dòng)的海上平臺給發(fā)射帶來(lái)了新的技術(shù)考驗,為此任務(wù)團隊采用了一種特殊的瞄準技術(shù)和動(dòng)態(tài)條件下的發(fā)射技術(shù),來(lái)應對發(fā)射新環(huán)境。
在常規發(fā)射任務(wù)中,火箭的控制和監測信號通過(guò)有線(xiàn)通信系統傳輸,而在海射任務(wù)中,只能通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸形式來(lái)實(shí)現,因此長(cháng)征十一號運載火箭也成為國內首枚采用無(wú)線(xiàn)測發(fā)控技術(shù)實(shí)施發(fā)射的火箭。
以往火箭的飛行安全控制需要地面人員監測和控制,本次任務(wù)則是由火箭自身根據飛行情況,實(shí)時(shí)自主判斷,這是我國火箭首次實(shí)現自主安全控制。
此外,過(guò)去長(cháng)十一火箭都是分幾個(gè)部分運往陸基靶場(chǎng),在靶場(chǎng)完成組裝、測試,而本次任務(wù)沒(méi)有專(zhuān)用火箭測試廠(chǎng)房,全箭對接、衛星對接以及測試工作只能前移至總裝廠(chǎng)完成,由此帶來(lái)了全新的技術(shù)流程和運輸模式。
首先,要有一枚火箭一個(gè)海上發(fā)射平臺。
對火箭而言,如果選用固體運載火箭,則具有操作使用方便等優(yōu)勢,但是運載能力受限;
如果選用液體運載火箭,發(fā)射適應性更強,但是操作使用必然復雜。
因此,固體和液體火箭都是可行的選擇,只是研制難度不同而已。
對發(fā)射平臺而言,則要求發(fā)射平臺噸位大、穩定性好,能夠適應火箭發(fā)射環(huán)境。
隨著(zhù)造船技術(shù)的發(fā)展,目前大型船舶企業(yè)具有足夠的技術(shù)儲備開(kāi)展海上移動(dòng)發(fā)射平臺研制。
其次,海洋環(huán)境適應性是需要著(zhù)重考慮的問(wèn)題。
在海上發(fā)射過(guò)程中,運載火箭需要承受海洋運輸環(huán)境、自然環(huán)境、海況影響,尤其是鹽霧、霉菌等具有海洋特點(diǎn)的自然環(huán)境會(huì )直接影響運載火箭設備選型和試驗條件制定。
第三,運載火箭是在陸地發(fā)射場(chǎng)地面垂直發(fā)射,瞄準點(diǎn)及大地方位均可以提前測得。
對于運載火箭的海上發(fā)射,需要開(kāi)展長(cháng)時(shí)間航向保持、動(dòng)態(tài)方位傳遞等動(dòng)基座瞄準技術(shù)研究及試驗驗證。
最后,火箭位于發(fā)射平臺上,為了保障平臺上火箭及人員安全在組織發(fā)射過(guò)程中,要研究解決火箭運輸、起豎、對接、加注當中的自動(dòng)化問(wèn)題,優(yōu)化測試發(fā)射程序,實(shí)現無(wú)人值守發(fā)射。
國際上上一次進(jìn)行海上發(fā)射,還是在2014年。由俄羅斯、美國、烏克蘭、挪威等國共同出資成立的海上發(fā)射公司,1995年成立,期間經(jīng)過(guò)多次重組,自首飛開(kāi)始至2014年,共執行36次發(fā)射任務(wù),其中32次成功,1次部分成功,3次失敗,成功率為88.89%。
因此,盡管此前已有先例,但是近五年的時(shí)間里,海上發(fā)射一直無(wú)人問(wèn)津?!伴L(cháng)十一”這一次的海上首秀,實(shí)現了“航天+海工”的技術(shù)融合,突破海上發(fā)射穩定性、無(wú)線(xiàn)通信可靠性等關(guān)鍵技術(shù),全面驗證海上發(fā)射技術(shù)流程,為我國后續大規模的海上發(fā)射奠定了基礎。
船舶與海洋工程是中國制造2025的明確扶持項目,這次的發(fā)射平臺就是一個(gè)巨大的海工平臺。航天+海工帶來(lái)的創(chuàng )新必將助力中國的復興之路。