7月27日12時(shí)12分，由中科院力學(xué)研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)力學(xué)所）抓總、中科宇航公司參與研制的“力箭一號”運載火箭在酒泉衛星發(fā)射中心執行的“一箭六星”首次發(fā)射任務(wù)圓滿(mǎn)完成，成功將六顆衛星送入預定軌道。
這枚由中科院自主研制的火箭是我國迄今最大的固體運載火箭，在運載能力、入軌精度、設計可靠性、性?xún)r(jià)比等方面邁入世界固體運載火箭領(lǐng)域先進(jìn)行列。
日前，《中國科學(xué)報》專(zhuān)訪(fǎng)力學(xué)所火箭研制團隊相關(guān)負責人，詳解“力箭一號”到底“?！痹谀膬?。
快速響應，有力補充液體火箭
剛剛把問(wèn)天實(shí)驗艙送上太空的長(cháng)征五號B運載火箭運力強勁，其不俗的表現給人留下深刻印象。作為液體運載火箭，長(cháng)征五號B運載火箭在發(fā)射前要經(jīng)歷一個(gè)必不可少的環(huán)節——燃料加注。
一直以來(lái)，液體燃料的易燃易爆、劇毒、高腐蝕性總是給火箭安全帶來(lái)麻煩。用固體作為燃料的火箭就不會(huì )有這樣的煩惱。
“力箭一號”研制團隊負責人介紹，固體運載火箭簡(jiǎn)單可靠，發(fā)射前不需要再加注推進(jìn)劑，還可長(cháng)期整箭存儲。同時(shí)，固體運載火箭發(fā)射方式多樣，能夠快速響應；使用靈活便捷，對發(fā)射場(chǎng)依賴(lài)程度低，可以在陸地、海洋甚至空中發(fā)射。
據了解，“力箭一號”的服務(wù)靈活多樣，支持批量打包、整箭發(fā)射、拼車(chē)發(fā)射和搭載發(fā)射等多種模式?！昂炗喓贤?個(gè)月發(fā)射，發(fā)射場(chǎng)工作周期7天，同時(shí)具備年產(chǎn)30發(fā)運載火箭的能力?！痹撠撠熑私榻B。
同時(shí)，在需求方面，固體運載火箭有望成為液體運載火箭的有力補充。隨著(zhù)衛星技術(shù)與應用的不斷發(fā)展，5G通信、遙感、物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)人駕駛等對星座組網(wǎng)提出迫切需求，我國對小衛星的需求不斷增加，“力箭一號”將適用于中/小衛星載荷的中/低軌低成本快速組網(wǎng)發(fā)射。
三年一劍，技術(shù)創(chuàng )新求變
“力箭一號”的成功發(fā)射讓發(fā)射場(chǎng)一片沸騰，在場(chǎng)觀(guān)眾激動(dòng)不已。有人不禁發(fā)朋友圈感嘆：“中科宇航，三年磨一劍！”
作為中科院“十四五”重大項目之一，“力箭一號”于2019年啟動(dòng)研制，三年來(lái)始終面向空間科學(xué)和空間技術(shù)發(fā)展需求，以科學(xué)與工程相結合為指導思想，以創(chuàng )新、先進(jìn)、高效為設計思路，堅持發(fā)展創(chuàng )新性、先進(jìn)性、經(jīng)濟性運載火箭。
前述負責人介紹，運載火箭研制過(guò)程中，中科院相關(guān)院所、航天科技集團公司四院等單位聯(lián)合承擔科研攻堅任務(wù)，突破了多項重大關(guān)鍵技術(shù)。
技術(shù)創(chuàng )新方面，“力箭一號”實(shí)現了國內目前最大規模固體運載火箭總體優(yōu)化設計。針對我國運載火箭傳統設計模式存在的分工固化和過(guò)細缺點(diǎn)，“力箭一號”首次搭建了由火箭總體設計相關(guān)專(zhuān)業(yè)參加的協(xié)同設計平臺，淡化和虛化分系統的概念，面向單機開(kāi)展多專(zhuān)業(yè)協(xié)同設計。
在業(yè)內人士看來(lái)，這一舉措為專(zhuān)業(yè)融合發(fā)展和新技術(shù)采用創(chuàng )造了條件，火箭方案得以?xún)?yōu)化，火箭綜合性能大幅提高。
同時(shí)，“力箭一號”完成了國內首創(chuàng )大噸位箭體水平模態(tài)試驗?？蒲腥藛T創(chuàng )新性地采用真藥發(fā)動(dòng)機水平狀態(tài)試驗模式，以空氣彈簧多點(diǎn)支撐狀態(tài)，大幅縮短試驗周期，降低了對試驗設施保障條件的依賴(lài)，研制費用大大減少。
在創(chuàng )新裝藥固體發(fā)動(dòng)機上，科研人員攻克了多項核心技術(shù)，首次將發(fā)動(dòng)機整體一次性裝藥量提高到71噸、推力提升到220噸，運載火箭動(dòng)力水平獲得較大提高。
此外，“力箭一號”還突破了多個(gè)“首次”，包括國內首個(gè)測控融合新型架構航電系統，國內首個(gè)數據驅動(dòng)地面測發(fā)控軟件，國內首個(gè)大分離力、無(wú)污染分離能源，國內首個(gè)固液融合低成本結構設計，為我國運載火箭領(lǐng)域的技術(shù)變革作出了重要貢獻。
一箭六星，科學(xué)實(shí)驗新“利器”
據悉，“力箭一號”共搭載六顆衛星，采用“一箭六星”發(fā)射，將為多個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)實(shí)驗提供“利器”。
這六顆衛星分別為中科院微小衛星創(chuàng )新研究院抓總研制的“空間新技術(shù)試驗衛星”“軌道大氣密度探測試驗衛星”“低軌道量子密鑰分發(fā)試驗衛星”“電磁組裝試驗雙星”，以及上海航天空間技術(shù)有限公司研制的“南粵科學(xué)星”。
其中，“空間新技術(shù)試驗衛星”作為可通用、可擴展、快速響應的空間新技術(shù)試驗衛星平臺，將開(kāi)展新型空間科學(xué)載荷的實(shí)驗，同時(shí)探索平臺鑒定件再利用等低成本技術(shù)。
“軌道大氣密度探測試驗衛星”將進(jìn)行低成本大氣密度實(shí)時(shí)探測技術(shù)驗證，通過(guò)數據實(shí)時(shí)修正模型，以建立我國自主高精度大氣模型。
“低軌道量子密鑰分發(fā)試驗衛星”將完成星地量子密鑰分發(fā)業(yè)務(wù)，同時(shí)搭載輻射源探測、超算平臺、空間環(huán)境探測載荷，并采用無(wú)毒液氨推進(jìn)進(jìn)行后期離軌操作。
“電磁組裝試驗雙星”將在軌開(kāi)展電磁力約束下的立方星近距離分離試驗，驗證星間電磁力作用規律及其與衛星控制力的耦合，為后續發(fā)展分布式可重構技術(shù)及驗證空間非接觸作用奠定基礎。
“南粵科學(xué)星”以導航信號創(chuàng )新應用為基礎，開(kāi)展海面風(fēng)場(chǎng)探測、土壤濕度探測、數據傳輸等科學(xué)實(shí)驗，同步拓展為科普教育和研學(xué)等活動(dòng)。（甘曉 呂靜)
