一支穿云箭,散布满天星。
首飞一年后,长征八号运载火箭在2 月27 日以全新姿态第二次从中国文昌航天发射场起飞。此次出征,长八火箭轻装简行,去掉了两枚助推器,从两级半变为两级串联构型,整流罩缩短,携带22 颗卫星奔赴500 公里外的太阳同步轨道,刷新了我国一箭多星发射的纪录。
长征八号运载火箭由航天科技集团一院研制,此次搭载的22 颗卫星连同卫星支架总重约2.6 吨,卫星分别来自国内7 家商业航天企业,最重的“乘客”是一颗重约340 千克的小卫星,最轻的一颗微卫星重约15千克。
“我们对所有卫星一视同仁,都提供头等舱待遇。”长八火箭总体副主任设计师陈晓飞说,长八火箭好比一辆驶向太阳同步轨道的列车,22 位“乘客”将经过40分钟的旅行后抵达同一目的地。
22 颗卫星分离时会互相撞击吗?经过严格的论证,长八火箭专家给出了明确的答复——绝对安全,能确保卫星放得下、分得开、控得住。
“我们的目标是一次安置到位。”陈晓飞说。
在长八火箭的整流罩内,22 颗卫星化零为整,按照重量、大小被安置在三段式多星支架上,每颗卫星都有固定座位,等到火箭抵达指定位置,再按顺序依次下车。
因为22 颗卫星主要为光学遥感卫星,在经过目标观测点时需要充足的光线,才能对同一地点开展连续观测。经过协商,火箭被安排在阳光直射、最适宜观测的中午起飞。
整流罩内的三段式多星支架自顶向下被划分为3层。顶层圆盘像顶帽子,上面安置了6 颗卫星;中段的圆筒好比躯干,承载空间大,分两层挂载14 颗卫星;末段锥形似裙摆,搭载两颗较轻的微小卫星。
长八火箭结构总体副主任设计师于龙介绍,当火箭末级抵达指定位置,调整方向分12 次释放卫星。
从顶层圆盘开始,多星支架朝飞行方向弹出第一颗卫星,随后火箭末级带动支架在空中转体,“躯干”“裙摆”“帽子”,2 颗,1 颗,2 颗……卫星有节奏地与火箭分离,依次飞向工作轨道,支架躯干上最后一组6颗卫星同时解锁,如烟花盛开,一首由22 颗卫星奏响的“太空圆舞曲”就此落下帷幕。
“经过我们的测算,卫星无论是在刚分离时,还是在绕地球飞行2 ~3 周后,都安全可控。”于龙说。
长八首飞火箭700 公里太阳同步轨道的运载能力可达5 吨,本次发射任务卫星总重约2 吨,加上卫星支架总重也不超过3 吨,如果用长八首飞的两级半构型执行任务,就像“大马拉小车”——成本高、收益少。
为此,长八火箭研制团队在确保安全可靠的前提下,对箭体做“减法”,既能完成发射任务,又能节约成本。
“立项研制之初,我们统筹考虑了多种构型的研制需求。”陈晓飞介绍,全新面貌的长征八号细细看来,处处有迹可循,它是在首飞成功的长八火箭基础型上不增加研制成本、牵引出的一枚改进型火箭。
在设计环节,研制团队结合本次飞行条件,优先采用已有的成熟技术和产品,在长八首飞的飞行包络内执行任务。
在生产环节,长八火箭芯一级与长七火箭芯一级基本一致,芯二级与长三甲火箭三级基本一致,采用了通用的4.2 米直径整流罩,分系统和下游配套单位可以直接提供成熟产品,快速用于火箭总装总测。
在发射环节,去掉两枚助推器后,由助推器执行的点火、分离环节取消,火箭执行的动作更简单,可靠性随之提升。“我们的研制理念是模块化、系列化、组合化。”陈晓飞说,这也是新一代运载火箭研制的基本思路。面向商业航天市场,多星发射将成为长八火箭的常态。
基于成熟技术和产品,长八火箭可以有效提升研制效率、提高火箭发射服务性价比。以此次发射服务为契机,长八队伍还将推动搭载模式及星箭接口的标准化,以提高长八火箭任务的适应性,更灵活、快速地执行发射任务。
“要追求性价比。”陈晓飞认为,每发火箭承担的任务不同,相比技术突破,这次的发射更注重商业逻辑,降低成本、提高效率。
把视野放长远,一院海南分院项目落地文昌国际航天城,将布局建设创新研发区、商业航天区等功能区,论证布局重型运载火箭、新一代载人运载火箭总装测试基地和大型地面试验设施。文昌国际航天城管理局也多次公开表示,海南将用足用好国家政策,加快推动中国文昌航天发射场建设商业发射工位。
正如长八火箭总指挥肖耘所言,未来航天产品也要像汽车那样采用脉动式生产,用流水线的方式制造火箭,长八火箭将有力推动我国中型运载火箭的更新换代,满足未来中低轨高密度发射任务需求。