长征六号运载火箭首飞成功 “一箭20星”创亚洲纪录
2015-09-21 09:46:00   来源:光明网
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2015年9月20日7时01分,长征六号在太原卫星发射中心点火发射,成功将20颗微小卫星送入太空。此次发射任务圆满成功,创造了中国航天一箭多星发射的新纪录,这是中国新一代运载火箭的首次发射。随着长征六号运载火箭一飞冲天,中国航天动力不仅进入了绿色无毒时代,同时也迈上了新高度。

长征六号运载火箭首飞成功  科技世界网

 

2015年9月20日7时01分,长征六号运载火箭在太原卫星发射中心升空,上演了中国新一代运载火箭的首秀。火箭先后完成四次释放,成功将20颗微小卫星送入预定轨道,创造了中国一箭多星发射的新纪录,同时也创造了亚洲新纪录。这是长征系列运载火箭的第210次飞行。

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长征六号运载火箭是三级液体运载火箭,动力系统采用液氧煤油发动机,具有无毒无污染、发射准备时间短等特点,主要用于满足微小卫星发射需求。该型运载火箭由中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院抓总研制,它的研制成功,填补了中国无毒无污染运载火箭空白,对于完善中国运载火箭型谱、提高火箭发射安全环保性、提升进入空间能力具有重要意义。

此次长征六号运载火箭首飞,搭载发射了中国航天科技集团公司、国防科技大学、清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等单位研制的开拓一号、希望二号、天拓三号、纳星二号、皮星二号、紫丁香二号等20颗微小卫星,主要用于开展航天新技术、新体制、新产品等空间试验,对于促进中国微小卫星发展和新技术试验验证等具有重要意义。为满足多星发射任务要求,各方开展了多轮次的论证和数学仿真,并探索系列化、标准化多星发射接口,为后续单发火箭进行更多数量卫星发射奠定了技术基础。

此次任务中,太原卫星发射中心工作人员面对技术状态新、组织协调范围广、风险管控难度大、指挥操作要求高等挑战,相继攻克了水平整体测试、水平整体星箭对接、水平整体运输起竖发射、液氧低温加注、多星调试安装等难题。同时,该中心以新发射工位建设和新型号火箭首飞为契机,就新型号、新技术、新任务需求,创新构建集试验组织计划、资源配置、方案优化、指挥决策等为一体的现代化管理体系与平台,使航天发射组织指挥的数字化、精确化、智能化程度大幅度提升,并采用并行与串行结合、测控联调与产品测试协同等办法,优化试验流程、缩短试验周期,创下7天完成发射测试准备的航天发射新纪录,使得该中心综合航天发射水平取得突破性进展。

 

航天动力跨入绿色无毒时代 科技世界网

 

长征六号运载火箭

长征六号运载火箭 科技世界网


长征六号运载火箭(英文:Long March 6,缩写:CZ-6)是中华人民共和国上海航天技术研究院(中国航天科技集团公司第八研究院)研制的新一代无毒无污染小型液体运载火箭。

长征六号为三级火箭,预计有700千米高度太阳同步轨道500千克的运载能力。该火箭成本低、高可靠、适应性强、安全性好,有许多新技术是在中国国内首次应用,研制难度很大。

长征六号运载火箭于2009年获得国家正式批复立项,顺利完成了全部系统级热试车,并于2013年12月在太原卫星发射中心完成场箭合练。2015年9月20日7时01分,长征六号在太原卫星发射中心点火发射,成功将20颗微小卫星送入太空。

根据中国新一代运载火箭的发展思路,研制新一代运载火箭应坚持无毒无污染、低成本、高可靠、适应性强、安全性好的发展原则形成的“一个系列、两种发动机、三个模块”的总体发展思路。

新一代运载火箭系列中规划的小型运载火箭,可以满足小型有效载荷的发射需求,也符合小型运载火箭的总体规划。其中一个系列就是我们熟知的长征系列火箭,两种发动机就是液氧煤油发动机和液氢液氧发动机,三个模块就是大、中、小三个模块即大型火箭长征五号、中型火箭长征七号、小型火箭长征六号。

研制主要是满足小卫星的发射需求。从国内外卫星的发射市场分析与预测可以看出,500kg级太阳同步轨道卫星的发射需求占有相当大的比例,因此新一代运载火箭系列中规划的小型运载火箭要能够满足700千米太阳同步轨道(英文:Sun-synchronous orbit,缩写:SSO)500kg级小卫星的发射需求,同时具备双星或多星发射更小重量级卫星的能力。

 

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中国航天动力跨入绿色无毒时代

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随着长征六号运载火箭一飞冲天,中国航天动力不仅进入了绿色无毒时代,同时也迈上了新高度。长征六号火箭的动力系统,使用的是中国航天科技集团六院研制的两型液氧煤油发动机,火箭一级采用一台120吨液氧煤油发动机,火箭二级采用一台18吨液氧煤油发动机。

中国现役火箭发动机的单台推力在70吨左右。120吨液氧煤油发动机的诞生,不仅使中国成为继前苏联之后第二个掌握高压补燃循环液氧煤油发动机技术的国家,而且一举将中国火箭发动机单台推力提升了60%,将极大提升中国进入空间的能力。

除了长征六号,中国新一代运载火箭家族中的长征五号、长征七号也将使用120吨液氧煤油发动机。“该发动机的研制成功,将为中国载人航天工程、月球探测工程以及下一步深空探测工程奠定坚实的基础。”六院院长谭永华表示。据了解,该院还在进行460吨等更大推力的液氧煤油发动机的研制,未来将建立满足中国航天事业发展需要的液氧煤油发动机型谱。

 

“快递”20颗卫星的“苦、辣、甜”

由中国航天科技集团公司上海航天技术研究院研制的长征六号运载火箭,在“首秀”中实现了国内单次发射卫星数量之最,仅次于美俄两国。让刚“出道”的长六火箭带20个“孩子”出远门是一种什么体验?该火箭副总设计师周遇仁表示:“甜苦辣,各种滋味儿。”

苦:“排排坐”不容易

“从最初的‘排排坐’,我们就已经开始尝到了苦味。”周遇仁说。20颗卫星由6个单位研制,高矮胖瘦各不相同。要妥妥地放下它们,对火箭有效空间的运用是个考验。周遇仁介绍,20颗卫星被分成3层,像金字塔般排列。最底层安放了5颗主星,其中2颗主星各怀抱着2颗子星;中间层有4颗主星,其中1颗主星抱着5颗子星;最上面一层则是1颗主星抱着1颗子星。金字塔形的多星布局设计,可保证在火箭飞行过程中各卫星分离时的安全距离。

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传统火箭一般采用增加单独舱段、向高度方向发展、多次分离舱段的模式,不但增加了结构重量,分离程序设计也很复杂,不适宜一箭20星发射。而长征六号火箭创造性地采用了支承舱+多星分配器的布局方式,在一个整流罩内完成了所有的卫星布置,确保卫星分离速度、方向各不相同,保证分离的安全性。这些成果为今后火箭进一步提升多星发射能力奠定了基础。

由于中国微小卫星发射尚未形成统一的接口标准,给星箭协调带来极大不便。长征六号火箭在研制之初,就尽可能协调并规范星箭之间的机电接口。为了形成系列化、标准化的多星发射接口,科技人员开展了大量探索。“但我们还有不少改进的空间。”周遇仁说。

目前一箭多星的世界纪录保持者是俄罗斯的第聂伯火箭,该枚火箭在去年成功发射了一箭37星,充分证明了标准化的重要性。“‘抽屉式’是将来微小卫星进行多星发射的发展方向,第聂伯火箭正在朝那个方向发展,也就是说火箭的整个分离装置要完全标准化。”长征六号火箭主任设计师张晓东说,“可以把它想象成很多个标准化的抽屉,卫星可以根据需要占用一个或多个抽屉,这种方式最节省空间。”他介绍说,中国火箭的集成化多星发射装置还在不断地改进中,该种装置可满足数十颗标准化小卫星的发射需求,为不同的有效载荷提供简单易行的入轨服务。

辣:“天女散花”看上去很美

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20颗卫星跟随长征六号火箭进入太空后分4次释放,每次释放只间隔几十秒。“麻辣”的问题来了——如何确保它们不会相互碰撞?

通常,用一枚火箭发射多颗卫星,按入轨模式可分为两类。一是把一批卫星送入基本相同的轨道,当火箭抵达预定轨道后,把所有的卫星像天女散花一样释放出去;二是把多颗卫星分别送入不同参数的轨道。长征六号火箭此次正是天女散花式释放小卫星。这种“看上去很美”的方式要解决的关键技术就是,防止卫星释放时星箭和星星间的碰撞。

“10颗主星按照一、二、三层依次释放,其中第三层的5颗主星分2次释放,另外10颗子星择机释放。”张晓东说。他介绍,长征六号火箭采取了“灵巧末级”设计,即火箭末级可以高精度调姿和实现正推轨道控制,这在国内运载火箭中尚属首次,给多星分离轨道设计提供了极大的便利。“我们还给长六火箭创新性地采用了‘多星轨道周期控制方法’,即将多颗卫星间及与卫星与火箭末级的轨道周期拉开后越飞越远,保证了星星间、星箭间的安全距离。”张晓东说。

甜:初尝市场“蛋糕”

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一箭20星并非为了显摆酷炫的火箭技术,市场这块“蛋糕”才是最大的“甜头”。“用物美价廉来形容这次多星发射是再合适不过的了。”航天东方红卫星有限公司希望二号卫星总设计师兼总指挥赵志明说。作为此次搭载服务的“顾客”之一,他们诚恳地给出了五星好评。

据了解,发射低轨道卫星的运载火箭价格比发射高轨卫星的火箭便宜,而小卫星通常用500公里左右高度的轨道就够了。多星发射还能进一步降低单颗载荷的发射成本。“另外,我们这次搭载的希望二号A、B、C、D、E、F共6颗卫星,采用了大量商用元器件,以及先进的一线测温技术、卫星无缆化技术等,研制费用较传统卫星大大降低。”赵志明说。

目前,小型化、模块化、集成化已成国际卫星研制的基本趋势。“研制小卫星的门槛不高,像高校和规模不大的卫星研制单位等均可以跃进这道‘龙门’。”哈尔滨工业大学教授王峰表示,多星发射犹如品质上乘的“特价旅行”。对客户而言,价格诱人愿意尝试;对火箭来说,客户越多,每颗卫星的费用就越低。“这是一个很好的良性循环。”王峰说。

 

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