作者:甘晓 吕静 来源:中国科学报 发布时间:2022/7/30 11:51:14
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详解!“力箭一号”到底“牛”在哪儿?

 

7月27日12时12分,由中国科学院力学研究所(以下简称力学所)抓总、中科宇航公司参与研制的“力箭一号”运载火箭在酒泉卫星发射中心执行“一箭六星”首次发射任务圆满完成,成功将六颗卫星送入预定轨道。

这枚由中国科学院自主研制的火箭是我国迄今最大的固体运载火箭,在运载能力、入轨精度、设计可靠性、性价比等方面迈入世界固体运载火箭领域先进行列。

日前,《中国科学报》专访力学所火箭研制团队相关负责人,详解“力箭一号”到底“牛”在哪儿。

快速响应,有力补充液体火箭

刚刚把“问天”核心舱送上太空的长征五号B运载火箭运力强劲,其不俗的表现给人留下深刻印象。作为液体运载火箭,长征五号B运载火箭在发射前经历一个必不可少的环节——燃料加注。

一直以来,液体燃料的易燃易爆、剧毒且有高腐蚀性总是给火箭安全带来麻烦。用固体作为燃料的火箭就不会有这样的烦恼。

“力箭一号”研制团队负责人介绍,固体运载火箭简单可靠,发射前不需要再加注推进剂,还能够可长期整箭存储。同时,固体运载火箭发射方式多样,能够快速响应;使用灵活便捷,对发射场依赖程度低,可以从陆地、海洋甚至空中发射。

据了解,“力箭一号”的服务灵活多样,支持批量打包、整箭发射、拼车发射和搭载发射等多种模式。“签订合同后6个月发射,发射场工作周期7天,同时具备年产30发运载火箭的能力。”该负责人介绍。

同时,在需求方面,固体运载火箭有望成为液体运载火箭的有力补充。随着卫星技术与应用的不断发展,5G通信、遥感、物联网和无人驾驶等对星座组网提出迫切需求,我国对小卫星的需求不断增加,“力箭一号”将适用于中/小卫星载荷的中/低轨低成本快速组网发射。

三年一剑,技术创新求变

“力箭一号”的成功发射让发射场一片沸腾,在场观众激动不已。有人不禁发朋友圈感叹:“中科宇航,三年磨一剑!”

作为中国科学院“十四五”重大项目之一,“力箭一号”于2019年启动研制,三年来始终面向空间科学和空间技术发展需求,以科学与工程相结合为指导思想,以创新、先进、高效为设计思路,坚持发展创新性、先进性、经济性运载火箭。

前述负责人介绍,运载火箭的研制过程中,中国科学院相关院所、航天科技集团公司四院等单位联合承担科研攻坚任务,突破了多项重大关键技术。

技术创新方面,“力箭一号”实现了国内目前最大规模固体运载火箭总体优化设计。针对我国运载火箭传统设计模式存在的分工固化和过细缺点,“力箭一号”首次搭建了由火箭总体设计相关专业参加的协同设计平台,淡化和虚化分系统的概念,面向单机开展多专业协同设计。

在业内人士看来,这一举措为专业融合发展和新技术采用创造了条件,火箭方案得以优化,大幅提高火箭综合性能。

同时,“力箭一号”完成了国内首创大吨位箭体水平模态试验。科研人员创新性地采用真药发动机水平状态试验模式,以空气弹簧多点支撑状态,大幅缩短试验周期,降低了对试验设施保障条件的依赖,研制费用大大减少。

在创新装药固体发动机上,科研人员攻克了多项核心技术,首次将发动机整体一次性装药量提高到71吨,推力提升到220吨,运载火箭动力水平获得较大提高。

此外,“力箭一号”还突破了多个“首次”,包括国内首个测控融合新型架构航电系统,国内首个数据驱动地面测发控软件,国内首个大分离力、无污染分离能源,国内首个固液融合低成本结构设计,为我国运载火箭领域的技术变革作出重要贡献。

一箭六星,科学实验新“利器”

据悉,“力箭一号”共搭载六颗卫星,采用“一箭六星”发射,将为多个领域的科学实验提供“利器”。

这六颗卫星分别为中国科学院微小卫星创新研究院抓总研制的“空间新技术试验卫星”“轨道大气密度探测试验卫星”“低轨道量子密钥分发试验卫星”“电磁组装试验双星”,以及上海航天空间技术有限公司研制的“南粤科学星”。

其中,“空间新技术试验卫星”作为可通用、可扩展、快速响应的空间新技术试验卫星平台,将开展新型空间科学载荷的实验,同时探索平台鉴定件再利用等低成本技术。

“轨道大气密度探测试验卫星”将进行低成本大气密度实时探测技术验证,通过数据实时修正模型,以建立我国自主高精度大气模型。

“低轨道量子密钥分发试验卫星”将完成星地量子密钥分发业务,同时搭载辐射源探测、超算平台、空间环境探测载荷,并采用无毒液氨推进进行后期离轨操作。

“电磁组装试验双星”将在轨开展电磁力约束下的立方星近距离分离试验,验证星间电磁力作用规律及其与卫星控制力的耦合,为后续发展分布式可重构技术及验证空间非接触作用奠定基础。

“南粤科学星”以导航信号创新应用为基础,开展海面风场探测、土壤湿度探测、数据传输等科学实验,同步拓展为科普教育和研学等活动。

 
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