長(zhǎng)征八號(hào)遙二運(yùn)載火箭發(fā)射成功，一箭22星創(chuàng)我國(guó)一箭多星發(fā)射最高紀(jì)錄。

2月27日，由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司所屬中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱“火箭院”）抓總研制的長(zhǎng)征八號(hào)遙二火箭在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火起飛，將搭載的 22顆衛(wèi)星分別順利送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功，創(chuàng)造了我國(guó)一箭多星發(fā)射的最高紀(jì)錄。

照片來源：中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院

“光桿”長(zhǎng)八首飛

2020年12月成功首飛的長(zhǎng)八火箭是我國(guó)新一代主力中型運(yùn)載火箭，填補(bǔ)了我國(guó)太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力3-4.5噸的能力空白，可以承擔(dān)80%以上的中低軌發(fā)射任務(wù)。長(zhǎng)征八號(hào)遙二運(yùn)載火箭（以下簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)八遙二火箭”）此次發(fā)射是新一代運(yùn)載火箭2022年的首次飛行，是火箭院2022年宇航任務(wù)的首次發(fā)射，也是型號(hào)不帶助推器的新構(gòu)型首飛。

長(zhǎng)征八號(hào)火箭副主任設(shè)計(jì)師陳曉飛介紹說，與遙一火箭相比，火箭外形上最大的區(qū)別就是取消了兩個(gè)助推器，從兩級(jí)半構(gòu)型變成了兩級(jí)串聯(lián)構(gòu)型。自成功首飛到遙二火箭完成總裝總測(cè)、具備出廠條件，研制團(tuán)隊(duì)僅僅用了1年時(shí)間，這就要?dú)w功于火箭所采用的“模塊化”“組合化”設(shè)計(jì)思路。早在研制伊始，設(shè)計(jì)人員就充分兼顧了火箭不帶助推器的狀態(tài)，并納入遙一火箭的考核包絡(luò)中。因此，遙二火箭無(wú)需進(jìn)行大規(guī)模更改，只需針對(duì)載荷、飛行軌道進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，就能高效地滿足任務(wù)要求。

長(zhǎng)八火箭項(xiàng)目辦胡輝彪介紹，這次使用新構(gòu)型我們要做到“一舉多得”。一是在長(zhǎng)八火箭設(shè)計(jì)之初，就已經(jīng)兼顧了有助推器和沒有助推器兩種狀態(tài)，這次任務(wù)可以檢驗(yàn)新構(gòu)型的正確性、協(xié)調(diào)性和匹配性，對(duì)開拓中型主力火箭市場(chǎng)具有重要意義。二是長(zhǎng)八遙二火箭雖然一箭22星，但載荷總計(jì)只有不到2噸，“光桿”新構(gòu)型的能力在3噸級(jí)，完全能夠滿足載荷要求。三是這次任務(wù)時(shí)間緊張，減少兩個(gè)助推器，可以緩解生產(chǎn)、總裝和測(cè)試的壓力，讓研制周期縮短、研制成本降低。四是可以為長(zhǎng)八火箭積累成功子樣，推動(dòng)型號(hào)走向成熟，為后續(xù)進(jìn)入航天發(fā)射主戰(zhàn)場(chǎng)打好基礎(chǔ)，鞏固長(zhǎng)征八號(hào)在商業(yè)航天領(lǐng)域的主動(dòng)權(quán)和主導(dǎo)權(quán)。

“未來，人類進(jìn)入太空的需求越來越大，空間的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求越來越大，因此改變發(fā)射場(chǎng)流程、縮短火箭研制周期迫在眉睫。”肖耘介紹。

現(xiàn)在，長(zhǎng)八火箭總裝最快是23天，但總裝后從天津廠房運(yùn)到發(fā)射場(chǎng)，還需要進(jìn)行火工品安裝、單元測(cè)試等工作，周期長(zhǎng)。如果在發(fā)射場(chǎng)旁就近建設(shè)總裝測(cè)試廠房，把發(fā)射場(chǎng)測(cè)試和出廠測(cè)試合二為一，火箭總裝、測(cè)試后直接就到塔架上準(zhǔn)備發(fā)射，能夠節(jié)省一系列測(cè)試、檢查、轉(zhuǎn)運(yùn)的步驟，極大壓縮火箭在發(fā)射場(chǎng)的周期，適應(yīng)未來市場(chǎng)對(duì)長(zhǎng)八火箭快速發(fā)射的需求。

經(jīng)過長(zhǎng)八火箭團(tuán)隊(duì)的努力，目前，海南總裝測(cè)試廠房已經(jīng)開始施工建設(shè)，發(fā)射工位也正在論證過程中。屆時(shí)，7天就能實(shí)現(xiàn)一次長(zhǎng)八火箭發(fā)射，一年就可發(fā)射50發(fā)，為院全面實(shí)現(xiàn)“三高”發(fā)展、推動(dòng)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)發(fā)揮重要作用。

一箭22星創(chuàng)紀(jì)錄

一箭發(fā)射22顆衛(wèi)星創(chuàng)造了我國(guó)一次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量最多的紀(jì)錄，但一次要將這么多衛(wèi)星安全順利送達(dá)目的地，首先要解決“乘客”們?cè)谡髡謨?nèi)的布局問題。研制人員充分梳理衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)形式、任務(wù)需求，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一款三層多星分配器，能在有限的整流罩空間內(nèi)，為每顆衛(wèi)星安排了舒適的“座位”，并且能夠保證衛(wèi)星不同方向的分離安全。

“三層式多星分配器”從下到上分別由錐形支架、中心承力筒和圓盤平臺(tái)組成。其中，錐形支架搭載2顆衛(wèi)星，中心承力筒搭載14顆衛(wèi)星，圓盤平臺(tái)搭載6顆衛(wèi)星，完美將22顆衛(wèi)星裝進(jìn)整流罩中。

雖然是全新結(jié)構(gòu)，但走近一看，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一些熟悉的“面孔”。火箭院長(zhǎng)八火箭總體副主任設(shè)計(jì)師于龍介紹，多星分配器最下層的錐形支架，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)沿用的是長(zhǎng)八遙一運(yùn)載火箭的結(jié)構(gòu)；中心承力筒也是成熟的結(jié)構(gòu)，能夠盡可能利用整流罩的空間，在側(cè)壁多掛衛(wèi)星。對(duì)于一些直徑較大、不適合側(cè)掛的衛(wèi)星，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)則在中心承力筒上方新設(shè)計(jì)了一個(gè)圓盤平臺(tái)，讓大直徑衛(wèi)星安裝操作更簡(jiǎn)潔，分離方向上也沒有其他衛(wèi)星去干涉。

“在分配器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，我們采取‘模塊化’設(shè)計(jì)，將現(xiàn)有的、成熟的結(jié)構(gòu)拼接在一起形成新的結(jié)構(gòu)形式，達(dá)到‘1+1>2’的效果，同時(shí)節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間，提高研制效率，能快速滿足衛(wèi)星方發(fā)射的需求。”于龍說道，“一般來說，一個(gè)新的結(jié)構(gòu)從出圖到生產(chǎn)，需要至少一年多時(shí)間。我們通過‘模塊化’設(shè)計(jì)，在半年不到的時(shí)間就生產(chǎn)出來了多星分配器。”

衛(wèi)星雖然能裝進(jìn)整流罩，但在有限的空間內(nèi)，衛(wèi)星數(shù)量越多，星和星的間隙肯定就越小，在對(duì)接操作時(shí)的難度也就越大。在設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工裝設(shè)備、人員操作位置等進(jìn)行考慮，將衛(wèi)星安裝操作可達(dá)性納入分配器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

為了方便安裝操作，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)專門在圓盤平臺(tái)中間開了個(gè)孔，方便操作人員進(jìn)入，并通過星箭聯(lián)合操作試驗(yàn)，不斷調(diào)整衛(wèi)星安裝操作的順序及布局的位置，確保操作人員真正上箭操作的安全性，讓22顆衛(wèi)星能順利“上車”。

“本次任務(wù)一共需完成22星分離，共計(jì)完成12次分離動(dòng)作，創(chuàng)造了中國(guó)航天的新紀(jì)錄。可以說星箭分離中長(zhǎng)八火箭宛如跳了一出‘芭蕾’，最終22顆星的釋放就如‘天女散花’一般。”火箭院長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭副總指揮段保成說。

不僅如此，研制團(tuán)隊(duì)完成多星分配器的設(shè)計(jì)工作后，專門開展了星箭聯(lián)合操作試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中對(duì)衛(wèi)星的安裝操作順序以及布局位置進(jìn)行了調(diào)整，并通過多輪仿真計(jì)算對(duì)星箭分離動(dòng)作進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保衛(wèi)星從“上車”到“下車”全過程的安全。

值得一提的是，本發(fā)火箭的整流罩高度也從8米縮短到5.4米，使得全箭關(guān)鍵部位的受載降低了。這樣一來，火箭發(fā)射的放行條件可以適當(dāng)放寬，有利于提高任務(wù)的發(fā)射概率，從而進(jìn)一步提升火箭的任務(wù)適應(yīng)性。

共享火箭“拼車”新模式

長(zhǎng)八遙二火箭同時(shí)還是一發(fā)“共享火箭”，其搭載發(fā)射的22顆衛(wèi)星，分別來自7家研制單位。火箭院長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭總指揮肖耘形象地介紹這種全新的共享模式，“簡(jiǎn)單地說就是拼車方案，為用戶提供經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的發(fā)射服務(wù)，門檻大大降低了。”

另外，由于是共享發(fā)射，需對(duì)接多家用戶單位，協(xié)調(diào)工作成倍增加，面對(duì)研制過程中用戶迭代更新、方案反復(fù)等困難，研制團(tuán)隊(duì)持續(xù)開展方案調(diào)整、可行性與安全性分析，以熱忱的服務(wù)意識(shí)最終促成了本次任務(wù)的實(shí)施。有了這次長(zhǎng)八遙二火箭的成功探索，院也計(jì)劃推進(jìn)共享發(fā)射的常態(tài)化。

肖耘表示：“未來人類進(jìn)入太空的需求是越來越大，作為‘國(guó)家隊(duì)’，我們有責(zé)任、更有能力通過我們的努力來實(shí)現(xiàn)太空經(jīng)濟(jì)的共同繁榮，加速建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)。”