尚輝 王未 孟翔 白志富 金進(jìn)(中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院)
2020 年9 月15 日,長征十一號海射型火箭在黃海海域完成發(fā)射,將9 顆吉林一號商業(yè)衛(wèi)星準(zhǔn)確送入太陽同步軌道。這是長征十一號固體運(yùn)載火箭的第10 次發(fā)射,也是繼2019 年6 月首次海上發(fā)射后, 長征十一號海射型火箭的第2 次發(fā)射,也是“長征”火箭首次開展海上商業(yè)應(yīng)用發(fā)射。
( 來源:新華社)
2010 年以來,國內(nèi)外市場逐步出現(xiàn)了一類低傾角低軌衛(wèi)星的發(fā)射需求。要滿足這類發(fā)射需求,運(yùn)載火箭發(fā)射點(diǎn)位置需處在緯度值低于目標(biāo)軌道傾角的低緯度地區(qū),否則即使小幅壓低軌道傾角,火箭燃料也將大幅消耗甚至耗盡。中國已有運(yùn)載火箭型號均從四大陸上發(fā)射場發(fā)射,對應(yīng)發(fā)射點(diǎn)緯度均大于19°。如何高效滿足傾角19°以下、尤其是接近0°赤道面的低傾角低軌衛(wèi)星的發(fā)射需求,成為中國發(fā)射服務(wù)業(yè)需要面對的新問題。
通過海上發(fā)射方式,使運(yùn)載火箭打破發(fā)射場緯度的束縛,在廣闊海域自由選擇發(fā)射位置,這可作為中國航天高效開展的低傾角低軌中小衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)的一個(gè)突破口。
2015 年9 月,首飛的長征十一號運(yùn)載火箭具有適用于中小型低軌衛(wèi)星的運(yùn)載能力,同時(shí)具有發(fā)射排期快、發(fā)射場操作時(shí)間短等優(yōu)勢。中國航天基于該型火箭推出了針對微小衛(wèi)星的發(fā)射服務(wù),并推向國內(nèi)外商業(yè)發(fā)射服務(wù)市場,將多顆國內(nèi)外微小衛(wèi)星準(zhǔn)確送入軌道,得到了國內(nèi)外航天界的廣泛認(rèn)可。
在此基礎(chǔ)上,中國航天將長征十一號運(yùn)載火箭的機(jī)動(dòng)發(fā)射能力好、發(fā)射環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、發(fā)射保障要求較低等特點(diǎn)與海上發(fā)射模式相結(jié)合,完成了長征十一號海射型火箭的研制,于2019 年6 月5 日,在黃海海域開展了“一箭七星”海上發(fā)射任務(wù),成功完成了中國首次海上發(fā)射,填補(bǔ)了我國運(yùn)載火箭海上發(fā)射空白。
隨后,在長光衛(wèi)星有限公司等商業(yè)客戶的認(rèn)可與支持下,長征十一號海射型火箭進(jìn)入商業(yè)發(fā)射服務(wù)市場,開始承接商業(yè)發(fā)射任務(wù)。同時(shí),進(jìn)一步改進(jìn)與完善,采用動(dòng)力船舶平臺作為發(fā)射平臺,并開展了山東母港配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。此次海上發(fā)射使之正式投入商業(yè)運(yùn)營。
以長征十一號海射型火箭為代表,“長征”火箭的海上發(fā)射能力將提升中國航天在全球航天市場的競爭力。
1)通過海上發(fā)射,中國航天突破了發(fā)射場緯度限制,具備了在低緯度發(fā)射點(diǎn)高效地開展低傾角低軌發(fā)射服務(wù)的能力,擴(kuò)充了發(fā)射服務(wù)市場領(lǐng)域,并可通過將運(yùn)載火箭與衛(wèi)星組合,面向占全球人口50%以上生活在低緯度地區(qū)的廣大人民,提供集中、高效的衛(wèi)星應(yīng)用服務(wù)。
2)通過利用廣大海域開展發(fā)射,以一型運(yùn)載火箭兼容從赤道軌道到極地軌道的多種任務(wù),充分利用地球自轉(zhuǎn)線速度使火箭運(yùn)載能力最大化,并且大幅提高了火箭任務(wù)適應(yīng)性,提升了發(fā)射服務(wù)的性能、經(jīng)濟(jì)性和靈活性。
海上發(fā)射平臺(來源:央視)
3)海上發(fā)射可以通過優(yōu)選發(fā)射點(diǎn),將火箭飛行路線經(jīng)過的航區(qū)及殘骸落區(qū)安排在海洋、沙漠等人跡罕至的區(qū)域,提高執(zhí)行發(fā)射任務(wù)過程中的航區(qū)、落區(qū)安全性,減少發(fā)射任務(wù)對生產(chǎn)、生活的影響,降低發(fā)射任務(wù)期間的三方風(fēng)險(xiǎn)及對應(yīng)的保險(xiǎn)采購成本。
海上發(fā)射使“長征”火箭國際商業(yè)發(fā)射服務(wù)項(xiàng)目的履約發(fā)射不再局限于中國境內(nèi),有望實(shí)現(xiàn)全球發(fā)射服務(wù)。
實(shí)現(xiàn)全球發(fā)射服務(wù)新模式,針對境內(nèi)難以高效完成的低緯度低軌衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)、或者在低緯度地區(qū)有明顯優(yōu)勢的通信衛(wèi)星等低傾角發(fā)射,“長征”火箭可以通過赴低緯度海域(如國際公海、合作國領(lǐng)海等海域)完成發(fā)射。
更重要的是,通過海上發(fā)射實(shí)現(xiàn)“長征”火箭的全球發(fā)射服務(wù)新模式,運(yùn)載火箭及發(fā)射系統(tǒng)(發(fā)射船舶平臺)可機(jī)動(dòng)到用戶國家(領(lǐng)海及鄰近海域)完成發(fā)射,實(shí)現(xiàn)“送發(fā)射服務(wù)上門”的新發(fā)射服務(wù)模式。
地球表面約70%的區(qū)域被海洋覆蓋,從低到高的各種緯度均有海域分布,除少數(shù)內(nèi)陸國以外,世界上多數(shù)國家均有海岸線。海上發(fā)射提供了一條途徑,使得多數(shù)國家有潛力通過“送發(fā)射服務(wù)上門”這種新模式享受國際商業(yè)發(fā)射服務(wù)。與傳統(tǒng)商業(yè)發(fā)射服務(wù)相比,這種方式能夠讓用戶在本國見證自己衛(wèi)星的發(fā)射,更深入地參與和見證發(fā)射過程,使發(fā)射項(xiàng)目的社會影響力大幅提高。
在發(fā)射服務(wù)履約過程中,用戶也更容易利用本國資源以多種方式參與到發(fā)射過程中,如為發(fā)射船提供補(bǔ)給、靠泊、參與發(fā)射跟蹤等。對于待發(fā)射衛(wèi)星就在用戶國家或其附近完成總裝測試的情況,還可嘗試直接在用戶國港口完成衛(wèi)星上船、星箭對接的模式,省去衛(wèi)星的長距離運(yùn)輸成本,減小了周期與風(fēng)險(xiǎn),簡化出入境等手續(xù)。用戶深度參與履約發(fā)射,為更多樣的航天國際合作提供條件。
即將發(fā)射的長征十一號海射型火箭(來源:中國航天科技集團(tuán))
長征十一號海射型火箭正式投入商業(yè)運(yùn)營,開啟了“長征”火箭海上商業(yè)發(fā)射服務(wù)??蒲腥藛T將積極開拓國際市場,爭取早日實(shí)現(xiàn)“長征”火箭全球發(fā)射服務(wù),使“長征”火箭以更靈活的方式,助更多用戶把太空“天塹變通途”,使更多國家的用戶享受航天產(chǎn)業(yè)帶來的福祉。