【全球熱聞】一箭26星成功發(fā)射 如何“拼火箭”上太空?
據(jù)了解,力箭一號(hào)主要用于中小型衛(wèi)星的發(fā)射,此次任務(wù)中發(fā)射的26顆衛(wèi)星
今天(6月7日)12時(shí)10分,力箭一號(hào)遙二運(yùn)載火箭在我國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空,采取“一箭26星”方式,將搭載的試驗(yàn)衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道。該批衛(wèi)星主要用于技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)和商業(yè)遙感信息服務(wù)。此次任務(wù)是力箭一號(hào)運(yùn)載火箭第2次飛行。
這26顆衛(wèi)星上太空要干啥?它們是如何“拼火箭”上太空的?這么多衛(wèi)星,如何“安排座位”?為什么要拼火箭上太空?攻克一箭多星面臨哪些挑戰(zhàn)?要想把各種功能的衛(wèi)星載荷送到天上去,作為交通工具的力箭一號(hào)又有哪些非凡的本領(lǐng)?
(資料圖片僅供參考)
如何給26顆衛(wèi)星排座位?有哪些技術(shù)難關(guān)?
在本次發(fā)射任務(wù)中,力箭一號(hào)火箭就像一輛高速列車,負(fù)責(zé)將26顆衛(wèi)星送入太空。而這26顆衛(wèi)星就像是乘客“拼車”上太空。那么一次將這么多“乘客”安全送到目的地,要怎樣安排它們的“座位”?又有哪些技術(shù)難關(guān)呢?在發(fā)射前,總臺(tái)央視記者在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的火箭總裝廠房,對(duì)這一發(fā)火箭進(jìn)行了獨(dú)家探訪。
正在進(jìn)行總裝測(cè)試的就是我國(guó)最大的固體運(yùn)載火箭力箭一號(hào),它總長(zhǎng)約30米,起飛推力200噸,可以將1.5噸重的航天器送入500公里的太陽(yáng)同步軌道。
此次力箭一號(hào)一箭多星發(fā)射,也突破了許多關(guān)鍵技術(shù)。
力箭一號(hào)運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師助理 史曉寧:我們?cè)趺幢WC衛(wèi)星支架的強(qiáng)度足夠,同時(shí)又能布得下衛(wèi)星,同時(shí)我們還要保證分離的安全性,我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)用了大量的時(shí)間去做設(shè)計(jì)、去做試驗(yàn),整個(gè)過(guò)程中是解決了很多技術(shù)難題,克服了很多困難。
在設(shè)計(jì)26顆星的布局時(shí),研制團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),最大的一顆衛(wèi)星的長(zhǎng)度約2.4米,相比于其他衛(wèi)星更占整流罩內(nèi)的空間,怎么合理擺放它,成了困擾研制團(tuán)隊(duì)的一個(gè)難題。
力箭一號(hào)運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師助理 史曉寧:我們創(chuàng)新采用一種斜板的一個(gè)布局,斜頂在頭上,這樣就帶來(lái)了一些力學(xué)環(huán)境的問(wèn)題,因?yàn)榄h(huán)境肯定沒(méi)有側(cè)掛或者是直頂環(huán)境好,所以我們做了大量的動(dòng)力學(xué)仿真,做了振動(dòng)試驗(yàn),保證衛(wèi)星的環(huán)境在衛(wèi)星的承受范圍之內(nèi)。
通過(guò)研制團(tuán)的攻關(guān),力箭一號(hào)合理地將26顆衛(wèi)星裝入了火箭整流罩,并設(shè)計(jì)了4次分離動(dòng)作,保證衛(wèi)星入軌時(shí)互不干擾。
26顆衛(wèi)星上太空去干啥?
那么這26顆衛(wèi)星上太空去干啥呢?據(jù)了解,力箭一號(hào)主要用于中小型衛(wèi)星的發(fā)射,此次任務(wù)中發(fā)射的26顆衛(wèi)星主要用于技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)和商業(yè)遙感信息服務(wù),其中一顆衛(wèi)星上搭載了一個(gè)有意思的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,這個(gè)設(shè)備的研制團(tuán)隊(duì)要到太空中做生物3D打印試驗(yàn)。什么是生物3D打印?它又能為我們的生活帶來(lái)什么樣的改變呢?
生物3D打印是以計(jì)算機(jī)三維模型為“圖紙”,裝配特制“生物墨水”,最終制造出人造器官和生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)品的新科技手段,太空生物3D打印需要在這一基礎(chǔ)上考慮微重力、空間輻射等環(huán)境因素對(duì)于細(xì)胞、生物材料以及打印過(guò)程的影響,難度非常大,目前在國(guó)際范圍內(nèi)仍處于起步階段。
清華大學(xué)機(jī)械工程系長(zhǎng)聘副教授 太空生物3D打印載荷總設(shè)計(jì)師 熊卓:我們這次做的實(shí)驗(yàn)是在太空去做腫瘤的三維模型,因?yàn)槲⒅亓Φ沫h(huán)境和這些射線的環(huán)境,有可能給腫瘤細(xì)胞的行為帶來(lái)一些影響,現(xiàn)在是什么樣還不知道,有可能它對(duì)藥物更敏感,有可能它的致病性更強(qiáng),這些都給科學(xué)家?guī)?lái)了很大的期待。
熊卓介紹,科學(xué)家希望這項(xiàng)研究能夠給腫瘤的治療帶來(lái)新的啟發(fā)。但由于生物3D打印所用的材料都是有活性的,衛(wèi)星所能攜帶的重量又十分有限,研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)近三年的攻關(guān),研發(fā)了一整套腫瘤模型空間3D打印與培養(yǎng)系統(tǒng),開(kāi)發(fā)了適用于空間微重力環(huán)境的生物墨水體系和打印工藝。
清華大學(xué)機(jī)械工程系長(zhǎng)聘副教授 太空生物3D打印載荷總設(shè)計(jì)師 熊卓:我們目前的腫瘤模型的三維打印的設(shè)備,它大概只有兩個(gè)紙巾盒的大小,總的重量也只有6公斤,但是它能夠做很復(fù)雜的功能。然后這些實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)開(kāi)展完成之后,都會(huì)通過(guò)衛(wèi)星能夠傳回地面,整個(gè)過(guò)程都是全自動(dòng)完成的。
熊卓告訴我們,在小衛(wèi)星上搭載太空生物3D打印只是課題的第一步,通過(guò)對(duì)這次任務(wù)獲取數(shù)據(jù)的分析,研制團(tuán)隊(duì)還將進(jìn)一步完善這個(gè)課題,助力我國(guó)航天醫(yī)學(xué)工程與空間生物學(xué)研究。
為什么要"拼火箭"上太空?
一箭多星發(fā)射任務(wù)對(duì)于我們來(lái)說(shuō),并不陌生。此前,我國(guó)一箭多星的最高發(fā)射紀(jì)錄由長(zhǎng)征八號(hào)火箭發(fā)射一箭22星創(chuàng)造。您可能要問(wèn),我們?yōu)槭裁匆淮未?拼火箭"上太空呢?專家介紹,所謂一箭多星,就是通過(guò)一次發(fā)射任務(wù),將多顆衛(wèi)星送到預(yù)定的軌道。對(duì)于商業(yè)航天市場(chǎng)而言,成本是必須考慮的重要因素。對(duì)于重量只有幾公斤到幾十公斤的小衛(wèi)星,搭載發(fā)射,就成為節(jié)省成本的最優(yōu)選擇。此外,一箭多星還可以大幅度提高研制效率、發(fā)射效率,滿足高密度發(fā)射的任務(wù)需求,具備標(biāo)準(zhǔn)化的“拼車”模式也將成為未來(lái)商業(yè)航天的主流。
作為交通工具 力箭一號(hào)有何非凡本領(lǐng)?
此次任務(wù)是力箭一號(hào)火箭的第二次飛行,連續(xù)成功發(fā)射,標(biāo)志著力箭一號(hào)運(yùn)載火箭技術(shù)狀態(tài)成熟和可靠性的不斷提升。要想把各種功能的衛(wèi)星載荷送到天上去,作為交通工具的力箭一號(hào)又有哪些非凡的本領(lǐng)?
火箭發(fā)射衛(wèi)星的重量代表了火箭的運(yùn)載能力,同時(shí)也決定了火箭的商業(yè)價(jià)值,此次發(fā)射的26顆衛(wèi)星總重量約1.1噸。
力箭一號(hào)作為一型四級(jí)固體運(yùn)載火箭,在運(yùn)載能力、入軌精度、設(shè)計(jì)可靠性、性價(jià)比等方面已經(jīng)邁入世界固體運(yùn)載火箭領(lǐng)域先進(jìn)行列。
中科院力學(xué)所空天飛行科技中心主任 楊毅強(qiáng):我們這個(gè)火箭是迄今為止,我們國(guó)家運(yùn)載能力最大,起飛推力最大,起飛重量最大的一個(gè)固體火箭。整個(gè)火箭長(zhǎng)是30米,直徑是2米65。整流罩有2米65和3米35兩種狀態(tài),這次飛的還是2米65狀態(tài)。
楊毅強(qiáng)告訴我們,由于前兩次飛行需要積累寶貴的飛行數(shù)據(jù),因此火箭內(nèi)部安裝了許多傳感設(shè)備,占用了一定的運(yùn)載能力。力箭一號(hào)首飛時(shí)的衛(wèi)星重量是800公斤,這次提高到了1.1噸。后續(xù),經(jīng)過(guò)多次飛行的經(jīng)驗(yàn)積累,力箭一號(hào)的運(yùn)載能力將逐步提高到最大。
力箭一號(hào)運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師助理 史曉寧:今年目前還策劃了兩次發(fā)射任務(wù),這兩次發(fā)射任務(wù)都是商業(yè)發(fā)射,衛(wèi)星整個(gè)重量會(huì)越來(lái)越重,越來(lái)越接近我們最大的運(yùn)載能力和上行的重量。
力箭一號(hào)火箭的專屬發(fā)射工位長(zhǎng)啥樣?
作為我國(guó)目前運(yùn)載能力最大的固體火箭,力箭一號(hào)的發(fā)射工位也和其他固體火箭不同,研制團(tuán)隊(duì)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心單獨(dú)建設(shè)了一個(gè)工位,到底長(zhǎng)啥樣?一起來(lái)看一看。
這里是力箭一號(hào)運(yùn)載火箭的專屬發(fā)射工位,在這個(gè)工位上有四個(gè)大件,分別是發(fā)射場(chǎng)坪、火箭運(yùn)輸車、移動(dòng)式的環(huán)境保障裝置,以及火箭的起豎發(fā)射裝置。這四個(gè)大件湊在一起就可以實(shí)現(xiàn)火箭的發(fā)射功能了。
力箭一號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師 胡小偉:我們這個(gè)實(shí)際上是一個(gè)簡(jiǎn)易的發(fā)射場(chǎng)地,我們整個(gè)的發(fā)射裝置也比較簡(jiǎn)單,是一個(gè)水平總裝、水平運(yùn)輸、水平測(cè)試、垂直發(fā)射這種“三平”的模式。
基于使用固體燃料的特點(diǎn)以及采用的“三平一垂”發(fā)射模式等因素,力箭一號(hào)不需要復(fù)雜保障設(shè)施就可以實(shí)施發(fā)射,這樣既節(jié)省了建設(shè)成本,還簡(jiǎn)化了使用維護(hù)的工作量。
據(jù)介紹,工位上的移動(dòng)式環(huán)境保障裝置是國(guó)內(nèi)首個(gè)移動(dòng)式火箭廠房,可以為火箭提供舒適的環(huán)境。
力箭一號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師 胡小偉:平時(shí)的話我們火箭沒(méi)來(lái),它就罩到我們的發(fā)射裝置上,對(duì)整個(gè)的發(fā)射裝置是一個(gè)保護(hù),火箭來(lái)了以后,我們把這個(gè)裝置自動(dòng)開(kāi)到一側(cè)去,把火箭放上,放上以后,我們移動(dòng)裝置就可以把它保護(hù)住,保護(hù)起來(lái)。在發(fā)射前把移動(dòng)裝置移走,這樣的話就相當(dāng)于一套裝置實(shí)現(xiàn)了我們發(fā)射和等待狀態(tài)的兩個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)化,簡(jiǎn)化了咱們整個(gè)的發(fā)射裝置。
未來(lái),力箭一號(hào)研制團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心建設(shè)火箭總裝廠房和發(fā)動(dòng)機(jī)儲(chǔ)存廠房,逐漸形成批量化發(fā)射能力。
力箭一號(hào)火箭是如何生產(chǎn)出來(lái)的?
力箭一號(hào)有力推動(dòng)我國(guó)商業(yè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,據(jù)了解,研制團(tuán)隊(duì)目前在廣州南沙建設(shè)了力箭一號(hào)脈動(dòng)式生產(chǎn)線,未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)30發(fā)火箭的能力。那么,力箭一號(hào)火箭是怎么生產(chǎn)出來(lái)的呢?
脈動(dòng)式生產(chǎn)線是一種先進(jìn)的生產(chǎn)模式,最早應(yīng)用于飛機(jī)制造領(lǐng)域,它可以有效提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,同時(shí)降低生產(chǎn)成本。力箭一號(hào)已經(jīng)開(kāi)始采用先進(jìn)的脈動(dòng)式生產(chǎn)模式,逐漸形成完備的生產(chǎn)制造服務(wù)體系。
力箭一號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師 李秦峰:廠房里設(shè)計(jì)了三個(gè)脈動(dòng)站,第一站主要完成艙段級(jí)的相關(guān)的一些總裝,然后第二站就完成跟發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)接,就是箭體級(jí)的總裝,第三站進(jìn)行全箭測(cè)試。每一個(gè)工作站,10天就往下一個(gè)工作站轉(zhuǎn),最后一個(gè)測(cè)試,10天測(cè)完之后就出廠,也就是說(shuō)我們10天就能出一發(fā)火箭。
李秦峰告訴我們,在脈動(dòng)生產(chǎn)模式的基礎(chǔ)上,研制團(tuán)隊(duì)后續(xù)還計(jì)劃研發(fā)更加自動(dòng)化、更加智能化的設(shè)備,在保證原有生產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。
力箭一號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師 李秦峰:一年250個(gè)工作日就是25發(fā),然后我們?cè)龠m當(dāng)提高效率,一年30發(fā)是能夠?qū)崿F(xiàn)的,這也就是為啥我們有這個(gè)信心能夠完成一年30發(fā)力箭一號(hào)這種量級(jí)的運(yùn)載火箭的產(chǎn)能。