一箭22星成功发射(长征八号火箭创我国一箭多星最高纪录)

长征八号遥二运载火箭发射成功,一箭22星创我国一箭多星发射最高纪录。

2月27日,由中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)抓总研制的长征八号遥二火箭在海南文昌航天发射场点火起飞,将搭载的 22颗卫星分别顺利送入预定轨道,发射任务取得圆满成功,创造了我国一箭多星发射的最高纪录。

一箭22星成功发射!长征八号火箭创我国一箭多星最高纪录

照片来源:中国运载火箭技术研究院

“光杆”长八首飞

2020年12月成功首飞的长八火箭是我国新一代主力中型运载火箭,填补了我国太阳同步轨道运载能力3-4.5吨的能力空白,可以承担80%以上的中低轨发射任务。长征八号遥二运载火箭(以下简称“长八遥二火箭”)此次发射是新一代运载火箭2022年的首次飞行,是火箭院2022年宇航任务的首次发射,也是型号不带助推器的新构型首飞。

长征八号火箭副主任设计师陈晓飞介绍说,与遥一火箭相比,火箭外形上最大的区别就是取消了两个助推器,从两级半构型变成了两级串联构型。自成功首飞到遥二火箭完成总装总测、具备出厂条件,研制团队仅仅用了1年时间,这就要归功于火箭所采用的“模块化”“组合化”设计思路。早在研制伊始,设计人员就充分兼顾了火箭不带助推器的状态,并纳入遥一火箭的考核包络中。因此,遥二火箭无需进行大规模更改,只需针对载荷、飞行轨道进行适应性调整,就能高效地满足任务要求。

长八火箭项目办胡辉彪介绍,这次使用新构型我们要做到“一举多得”。一是在长八火箭设计之初,就已经兼顾了有助推器和没有助推器两种状态,这次任务可以检验新构型的正确性、协调性和匹配性,对开拓中型主力火箭市场具有重要意义。二是长八遥二火箭虽然一箭22星,但载荷总计只有不到2吨,“光杆”新构型的能力在3吨级,完全能够满足载荷要求。三是这次任务时间紧张,减少两个助推器,可以缓解生产、总装和测试的压力,让研制周期缩短、研制成本降低。四是可以为长八火箭积累成功子样,推动型号走向成熟,为后续进入航天发射主战场打好基础,巩固长征八号在商业航天领域的主动权和主导权。

“未来,人类进入太空的需求越来越大,空间的基础设施建设需求越来越大,因此改变发射场流程、缩短火箭研制周期迫在眉睫。”肖耘介绍。

现在,长八火箭总装最快是23天,但总装后从天津厂房运到发射场,还需要进行火工品安装、单元测试等工作,周期长。如果在发射场旁就近建设总装测试厂房,把发射场测试和出厂测试合二为一,火箭总装、测试后直接就到塔架上准备发射,能够节省一系列测试、检查、转运的步骤,极大压缩火箭在发射场的周期,适应未来市场对长八火箭快速发射的需求。

经过长八火箭团队的努力,目前,海南总装测试厂房已经开始施工建设,发射工位也正在论证过程中。届时,7天就能实现一次长八火箭发射,一年就可发射50发,为院全面实现“三高”发展、推动航天强国建设发挥重要作用。

一箭22星成功发射!长征八号火箭创我国一箭多星最高纪录

一箭22星创纪录

一箭发射22颗卫星创造了我国一次发射卫星数量最多的纪录,但一次要将这么多卫星安全顺利送达目的地,首先要解决“乘客”们在整流罩内的布局问题。研制人员充分梳理卫星的结构形式、任务需求,创新设计了一款三层多星分配器,能在有限的整流罩空间内,为每颗卫星安排了舒适的“座位”,并且能够保证卫星不同方向的分离安全。

“三层式多星分配器”从下到上分别由锥形支架、中心承力筒和圆盘平台组成。其中,锥形支架搭载2颗卫星,中心承力筒搭载14颗卫星,圆盘平台搭载6颗卫星,完美将22颗卫星装进整流罩中。

虽然是全新结构,但走近一看,你会发现一些熟悉的“面孔”。火箭院长八火箭总体副主任设计师于龙介绍,多星分配器最下层的锥形支架,设计团队沿用的是长八遥一运载火箭的结构;中心承力筒也是成熟的结构,能够尽可能利用整流罩的空间,在侧壁多挂卫星。对于一些直径较大、不适合侧挂的卫星,设计团队则在中心承力筒上方新设计了一个圆盘平台,让大直径卫星安装操作更简洁,分离方向上也没有其他卫星去干涉。

“在分配器结构设计上,我们采取‘模块化’设计,将现有的、成熟的结构拼接在一起形成新的结构形式,达到‘1+1>2’的效果,同时节省了设计时间,提高研制效率,能快速满足卫星方发射的需求。”于龙说道,“一般来说,一个新的结构从出图到生产,需要至少一年多时间。我们通过‘模块化’设计,在半年不到的时间就生产出来了多星分配器。”

卫星虽然能装进整流罩,但在有限的空间内,卫星数量越多,星和星的间隙肯定就越小,在对接操作时的难度也就越大。在设计之初,设计团队就对现场工装设备、人员操作位置等进行考虑,将卫星安装操作可达性纳入分配器结构设计中。

为了方便安装操作,设计团队专门在圆盘平台中间开了个孔,方便操作人员进入,并通过星箭联合操作试验,不断调整卫星安装操作的顺序及布局的位置,确保操作人员真正上箭操作的安全性,让22颗卫星能顺利“上车”。

“本次任务一共需完成22星分离,共计完成12次分离动作,创造了中国航天的新纪录。可以说星箭分离中长八火箭宛如跳了一出‘芭蕾’,最终22颗星的释放就如‘天女散花’一般。”火箭院长征八号运载火箭副总指挥段保成说。

不仅如此,研制团队完成多星分配器的设计工作后,专门开展了星箭联合操作试验,在试验过程中对卫星的安装操作顺序以及布局位置进行了调整,并通过多轮仿真计算对星箭分离动作进行了优化设计,确保卫星从“上车”到“下车”全过程的安全。

值得一提的是,本发火箭的整流罩高度也从8米缩短到5.4米,使得全箭关键部位的受载降低了。这样一来,火箭发射的放行条件可以适当放宽,有利于提高任务的发射概率,从而进一步提升火箭的任务适应性。

一箭22星成功发射!长征八号火箭创我国一箭多星最高纪录

共享火箭“拼车”新模式

长八遥二火箭同时还是一发“共享火箭”,其搭载发射的22颗卫星,分别来自7家研制单位。火箭院长征八号运载火箭总指挥肖耘形象地介绍这种全新的共享模式,“简单地说就是拼车方案,为用户提供经济实惠的发射服务,门槛大大降低了。”

另外,由于是共享发射,需对接多家用户单位,协调工作成倍增加,面对研制过程中用户迭代更新、方案反复等困难,研制团队持续开展方案调整、可行性与安全性分析,以热忱的服务意识最终促成了本次任务的实施。有了这次长八遥二火箭的成功探索,院也计划推进共享发射的常态化。

肖耘表示:“未来人类进入太空的需求是越来越大,作为‘国家队’,我们有责任、更有能力通过我们的努力来实现太空经济的共同繁荣,加速建设航天强国。


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