長征十號乙“首飛+回收”,緣何選中海南?
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7月10日,市民游客在現場見証長征十號乙運載火箭成功發射。海南日報全媒體記者 張茂 攝
7月10日,長征十號乙運載火箭在海南商業航天發射場一飛沖天,該次任務不僅將衛星精准送入預定軌道,更用一張“網”在海上穩穩接住了從天而回的火箭一子級。這是全球首創的“海上網系回收”技術首次在軌道級任務中成功驗証。
實現三大核心技術突破
回收、動力、測發均有創新
目前全球絕大多數重復使用火箭採用著陸腿垂直回收方案,火箭需要配備復雜的緩沖支撐結構,對著陸姿態和落點精度要求極高。
長征十號乙運載火箭走的是一條完全不同的技術路線。一子級完成級間分離后,發動機實施再入點火減速,配合柵格舵調整飛行姿態。當火箭下降至海上回收平台“領航者”號上空時,箭體上4個挂鉤穩穩挂在平台上呈“井”字形布置的繩網,完成捕獲回收。
這套系統由中國運載火箭技術研究院自主研制,“領航者”號回收船長144米、寬50米、滿載排水量2.5萬噸,具備DP2級動力定位能力。
這一方案的優勢顯而易見。取消著陸腿后,箭體結構大幅簡化,減輕了數噸的結構重量,直接轉化為運載能力的提升。更重要的是,傳統方案要求落點精度在米級以內,而網系可以通過繩索的協同運動主動“迎”接火箭,將捕獲窗口大幅放寬,從而降低了發動機推力調節和姿態控制的難度。
除了回收系統的創新,長征十號乙運載火箭在動力和測發模式上也實現了關鍵突破。火箭二子級採用新研大推力液氧甲烷發動機,液氧甲烷推進劑具有環保、重復使用性強、比沖高等優勢,是新一代運載火箭的核心動力選擇。研制團隊同時攻克了甲烷自生增壓技術,解決了低溫甲烷推進劑在軌穩定輸送的難題。
在發射場環節,長征十號乙運載火箭採用“三平”測發模式:即水平總裝、水平測試、水平轉運,最后在發射區起豎發射。配套的三平起豎轉運裝置總長約70米,是我國目前最大規模的運載火箭起豎轉運裝備,集成了零秒快速牽制釋放和零秒脫落加注連接器兩項核心技術,確保火箭起飛瞬間安全脫離發射環境。
為何選擇海南?
發射效率高、回收條件好、產業配套佳
長征十號乙運載火箭選擇海南商業航天發射場作為首飛地,並非偶然,而是發射效率、回收條件和產業布局綜合權衡的結果。
首先是低緯度帶來的運力增益。海南商業航天發射場位於北緯19度附近,緯度低,可最大限度地利用地球自轉線速度,運載能力提升約10%。對於重復使用火箭而言,箭體結構重量本身就有一定“負擔”,低緯度發射的增益效應尤為重要。
其次是海上回收對海域條件的天然要求。長征十號乙運載火箭採用海上網系回收方案,“領航者”號回收船需要在一片相對開闊、海況可預測的海域執行任務。海南四面環海,海域遼闊,且具備良好的氣象和海洋監測保障條件,為回收船提供了理想的作業環境。海上回收相比陸上回收還有一個顯著優勢,無需佔用陸地降落場資源,發射和回收可以在不同地點並行開展,有利於提高發射頻率。
第三是商業航天產業集群效應的驅動。海南商業航天發射場是我國首個專門服務於商業航天發射的場區,在工位調度、測發流程、配套保障等方面均針對商業任務進行了優化設計。長征十號乙運載火箭作為主要瞄准低軌衛星互聯網星座部署和大型商業衛星發射的火箭型號,在此發射可充分依托發射場的商業化運營體系,進一步壓縮發射成本、提升任務靈活性。
此外,這還涉及與載人發射任務的清晰分工。長征十號甲運載火箭承擔空間站載人發射任務,因需設置航天員進出通道等完備安全保障條件,採用“三垂”測發模式﹔長征十號乙運載火箭則從商業發射的便捷性出發選用“三平”模式,兩者功能互補、並行推進。此次首飛成功,也使長征十號甲一子級的全剖面飛行數據得到完整驗証。因為兩型火箭的一子級完全相同,可謂“一飛雙驗”,有力支撐了我國新一代載人火箭的研制進程。
此次首飛成功,使我國成為全球第二個掌握大運力可回收火箭技術的國家。隨著長征十號甲、乙、丙三型火箭梯次推進,中國航天正加速邁入低成本、高頻次、可持續的發射新時代。(海南日報全媒體記者 劉冀冀)
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