海上升“利箭” 一箭運九星

□文/席金合

2020年9月15日9時23分，黃海海域，隨著指揮員一聲“發(fā)射”口令，“長征十一號”運載火箭從“德渤三號”動力船上騰空而起，尾端拖著長長濃霧直沖云霄，采用“一箭九星”的方式，成功地將“吉林一號”高分03組衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。這是我國第一次海上商業(yè)化應(yīng)用性發(fā)射，標(biāo)志著我國海上衛(wèi)星發(fā)射進入常態(tài)化時代。

從此，中國進入太空的發(fā)射模式將更加多元、更為便捷。

海上發(fā)射現(xiàn)場圖 供圖/人民視覺

威名赫赫的“快響利箭”

“長征十一號”運載火箭長20.8米，最大直徑2米，總質(zhì)量約58噸，起飛推力120噸，可將500千克的衛(wèi)星送入500千米外的太空。它曾創(chuàng)下多個第一：第一次小時級發(fā)射，第一次機動發(fā)射，第一次無依托發(fā)射，第一次在復(fù)雜環(huán)境發(fā)射，第一次適合小衛(wèi)星快速發(fā)射……首飛5年來，它取得十戰(zhàn)十捷的佳績，實現(xiàn)了10次高精度入軌、10次質(zhì)量零問題、10次零窗口準(zhǔn)時發(fā)射，創(chuàng)造了新一代運載火箭的發(fā)射紀(jì)錄。

作為我國唯一一款陸海通用發(fā)射的固體運載火箭，“長征十一號”運載火箭可以使用3種發(fā)射模式執(zhí)行任務(wù)，充分體現(xiàn)了靈活機動的優(yōu)勢。2015年9月25日，“長征十一號”運載火箭首飛成功，成為我國第一型四級固體運載火箭，實現(xiàn)了運載火箭的架式發(fā)射。2019年6月5日，“長征十一號”運載火箭海上發(fā)射成功，填補了我國運載火箭海上發(fā)射的空白。2020年5月30日，“長征十一號”運載火箭遙八任務(wù)發(fā)射成功，首次采用全新信息化發(fā)射平臺，首次采用2米直徑整流罩，首次在西昌衛(wèi)星中心實施發(fā)射任務(wù)。

由此可見，“長征十一號”運載火箭可在復(fù)雜環(huán)境中，無依托隔小時發(fā)射，若情況緊急，可在民用船舶上起飛。由于使用了導(dǎo)彈的發(fā)動機，啟動速度比傳統(tǒng)火箭快好幾倍，所以它能在短時間內(nèi)響應(yīng)命令，立刻執(zhí)行任務(wù)，被譽為長征家族的“快響利箭”。

“長征十一號”海上發(fā)射示意圖 供圖/人民視覺

獨門絕技是“一箭多星”

“一箭多星”是“長征十一號”運載火箭的獨門絕技，它先后發(fā)射10次，已將51顆衛(wèi)星成功送入預(yù)定軌道。

這次發(fā)射的衛(wèi)星，包括3顆高分03C視頻衛(wèi)星和6顆高分03B推掃衛(wèi)星。當(dāng)飛到一定高度后，它們會排著隊依次進入太陽同步軌道，與在軌的“吉林一號”衛(wèi)星一起，組成覆蓋面極廣的觀測網(wǎng)絡(luò)，為林業(yè)、農(nóng)業(yè)、草原、海洋、資源、環(huán)境等行業(yè)用戶提供豐富的遙感數(shù)據(jù)和地面服務(wù)。

衛(wèi)星在太陽同步軌道上運行，每次經(jīng)過某地上空，太陽總是掛在天空相同位置，好像衛(wèi)星隨著太陽同步跟進一樣。這種情況下，衛(wèi)星對地面?zhèn)刹?、氣象觀測和資源勘探等作業(yè)十分有利。因為每次的光照條件固定，拍攝和觀測的結(jié)果便于相互比較，能獲得準(zhǔn)確可靠的資料，并發(fā)送到地面接收站，通過分析研究，轉(zhuǎn)化成有用信息。由此，我們可知道自己家鄉(xiāng)的森林覆蓋面多大、最近是否下雨、火災(zāi)泛濫或水災(zāi)蔓延程度等，以便及時應(yīng)對。

“長征十一號”運載火箭副總指揮金鑫倍感自豪地說：“一箭九星，是火箭和衛(wèi)星協(xié)同設(shè)計的結(jié)果。”當(dāng)初的設(shè)計方案是“一箭八星”，后來為提高發(fā)射效能，研制團隊刻苦攻關(guān)，大大提高了火箭運載能力。最終通過一次性發(fā)射，將9顆衛(wèi)星布置在535千米外的軌道，實現(xiàn)了“打得出、布得下、分得開”的發(fā)射目標(biāo)。

要實現(xiàn)這一目標(biāo)，給火箭“瘦身”很關(guān)鍵。于是，研制團隊將衛(wèi)星支架由鋁合金改為復(fù)合材料，在保證強度的同時，使火箭減輕50千克。同時，衛(wèi)星的適配器等部件也采用了新型高效的復(fù)合材料制造，大幅降低整體重量，保證9顆衛(wèi)星順利升空，依次散開，有序入軌。

陸地那么大，為何要在海上發(fā)射

大家可能都知道，我國酒泉、西昌、太原、文昌四大衛(wèi)星發(fā)射基地設(shè)備先進，功能齊全，已為國內(nèi)外發(fā)射無數(shù)顆衛(wèi)星，為何還要開辟海上發(fā)射場？

其實，航天發(fā)射的理想地點是赤道地帶，在這里能有效利用地球自轉(zhuǎn)速度提升火箭推力，節(jié)省推進劑。盡管文昌發(fā)射場最靠南，但距赤道還很遠(yuǎn)，而如果以船舶為平臺，可將火箭送到赤道附近發(fā)射。

海上發(fā)射運載火箭，還能執(zhí)行重大防衛(wèi)任務(wù)。未來，如果有一顆小行星向地球飛來，勢必對人類造成滅頂之災(zāi)。如果想用航天器擊落這個活動目標(biāo)，那么，依船發(fā)射就如同人拿著槍在地上跑來跑去，尋找更佳的位置瞄準(zhǔn)，命中率會更大。

從安全角度看，海上發(fā)射也能避免諸多麻煩?；鸺w行中，助推器殼體和整流罩（衛(wèi)星保護罩）等的分離體，會從高空墜落下來。由于落區(qū)和落時難以把控，需要大面積疏散人口，費時費力。海上發(fā)射遠(yuǎn)離了人口稠密地區(qū)，很少造成事故。

海上發(fā)射衛(wèi)星難在哪里

人類60多年的航天發(fā)射歷程中，海上發(fā)射航天器并不多見，主要是受海洋特殊環(huán)境限制。

首先，海上發(fā)射對火箭和發(fā)射平臺都有特殊要求。在海上發(fā)射時，如果選用固體燃料火箭，雖然在出廠時已將燃料固化在箭體內(nèi)，發(fā)射時不用再裝藥，十分省事，但固體燃料火箭的運載能力比不上液體燃料火箭；如果選用液體燃料火箭，運載能力不成問題，但需要將箭體拖到船上再加注燃料，操作不易。因此，無論選擇哪種火箭，相對陸地發(fā)射都存在弊端，需要深入研究，趨利避害。對發(fā)射平臺而言，則需要承載噸位大、穩(wěn)定性好、航行動力足、安全可靠的船舶。隨著我國造船技術(shù)的飛速發(fā)展，目前大型造船企業(yè)完全有能力研制這類大型移動發(fā)射平臺。

實拍海上發(fā)射平臺“德渤三號”動力船 供圖/人民視覺

其次，會受海洋環(huán)境不良影響。海上的大風(fēng)大浪，都會給船舶的正常行駛和穩(wěn)定停泊帶來困難；海面升起的大霧，不但影響能見度，而且其中的鹽分、霉菌還會腐蝕高端設(shè)備和精密儀器，從而引發(fā)故障；有時，還不能排除藍鯨等巨型海洋動物騷擾發(fā)射活動。這些都直接影響運載火箭設(shè)備選型和試驗條件設(shè)置，在最初研制星箭設(shè)備和制訂防護方案時，不能不予以考慮。

再次，火箭在海上的瞄準(zhǔn)點及方位，不像在陸地那樣可提前測得，而需要長時間航向保持和動態(tài)基座瞄準(zhǔn)試驗驗證。

此外，為防止船體被火焰燒蝕，必須利用高壓氣體把火箭彈射出后再點火。為了保障火箭及人員安全，還必須研究解決火箭就位、箭星對接、燃料加注的自動化問題，實現(xiàn)無人值守發(fā)射，這都是難啃的“硬骨頭”。

目前，“長征十一號”運載火箭研制團隊正按海上發(fā)射要求，研制更大噸位的系列運載火箭，力爭將1～5噸重的衛(wèi)星順利送入太陽同步軌道。同時，研制團隊正在加緊研制多功能海上平臺，可以保障遠(yuǎn)海海域發(fā)射，預(yù)計最早在2021年開赴低緯度地區(qū)實施低傾角海上發(fā)射。