2019年6月5日12時06分,長征十一號運載火箭在我國黃海海域成功實施首次海上發射,以“一箭七星”方式,將七顆衛星送入預定軌道,填補了我國運載火箭海上發射空白。
由于火箭在飛行過程中會多次進行艙段的分離,上世紀六七十年代建立的內陸火箭發射場周邊的火箭殘骸落區不再是絕對的無人區。因此在設計火箭的飛行軌跡時,寧可犧牲運載能力也要盡量避開村鎮。同時,在每次發射任務之前,還要將落區內百姓疏散到安全地帶,保障人員安全。這給當地百姓帶來極大的不便,也增加了火箭發射的經濟成本和工作難度。采取海上發射,靈活選擇發射點,航落區(航區和殘骸落區)大多為公海,有效解決航落區安全性問題。
在臨近赤道的地方發射衛星,不僅能節省衛星調姿變軌的燃料,還會最大限度地利用地球自轉的力量,為火箭省力,進一步提高火箭的運載能力,有效降低火箭發射和衛星運營成本。
長征十一號海上發射可有效填補0至19度傾角衛星發射能力空白。衛星的發射傾角是指衛星發射方向與赤道的夾角,所以衛星能達到的最小軌道傾角其實就是所在發射場的緯度。我國目前緯度最低的發射場是位于北緯19度左右的文昌航天發射場,而一旦衛星的設計發射傾角小于19度,甚至到零度,將在發射入軌過程中損耗大量能量,進而降低衛星壽命。
而海上發射,就能夠自由選擇火箭發射的緯度,讓在零緯度的赤道發射不再是夢!
海上發射好處多,難度也大。一院長十一火箭副總設計師管洪仁介紹,本次任務具有技術新、環境新、流程新、模式新特點,成功的背后離不開技術能力和管理能力的提升。
管洪仁說,相比陸基發射臺,起伏波動的海上平臺給發射帶來了新的技術考驗,為此任務團隊采用了一種特殊的瞄準技術和動態條件下的發射技術,來應對發射新環境。
在常規發射任務中,火箭的控制和監測信號通過有線通信系統傳輸,而在海射任務中,只能通過無線傳輸形式來實現,因此長征十一號運載火箭也成為國內首枚采用無線測發控技術實施發射的火箭。
以往火箭的飛行安全控制需要地面人員監測和控制,本次任務則是由火箭自身根據飛行情況,實時自主判斷,這是我國火箭首次實現自主安全控制。
此外,過去長十一火箭都是分幾個部分運往陸基靶場,在靶場完成組裝、測試,而本次任務沒有專用火箭測試廠房,全箭對接、衛星對接以及測試工作只能前移至總裝廠完成,由此帶來了全新的技術流程和運輸模式。
首先,要有一枚火箭一個海上發射平臺。
對火箭而言,如果選用固體運載火箭,則具有操作使用方便等優勢,但是運載能力受限;
如果選用液體運載火箭,發射適應性更強,但是操作使用必然復雜。
因此,固體和液體火箭都是可行的選擇,只是研制難度不同而已。
對發射平臺而言,則要求發射平臺噸位大、穩定性好,能夠適應火箭發射環境。
隨著造船技術的發展,目前大型船舶企業具有足夠的技術儲備開展海上移動發射平臺研制。
其次,海洋環境適應性是需要著重考慮的問題。
在海上發射過程中,運載火箭需要承受海洋運輸環境、自然環境、海況影響,尤其是鹽霧、霉菌等具有海洋特點的自然環境會直接影響運載火箭設備選型和試驗條件制定。
第三,運載火箭是在陸地發射場地面垂直發射,瞄準點及大地方位均可以提前測得。
對于運載火箭的海上發射,需要開展長時間航向保持、動態方位傳遞等動基座瞄準技術研究及試驗驗證。
最后,火箭位于發射平臺上,為了保障平臺上火箭及人員安全在組織發射過程中,要研究解決火箭運輸、起豎、對接、加注當中的自動化問題,優化測試發射程序,實現無人值守發射。
國際上上一次進行海上發射,還是在2014年。由俄羅斯、美國、烏克蘭、挪威等國共同出資成立的海上發射公司,1995年成立,期間經過多次重組,自首飛開始至2014年,共執行36次發射任務,其中32次成功,1次部分成功,3次失敗,成功率為88.89%。
因此,盡管此前已有先例,但是近五年的時間里,海上發射一直無人問津。“長十一”這一次的海上首秀,實現了“航天+海工”的技術融合,突破海上發射穩定性、無線通信可靠性等關鍵技術,全面驗證海上發射技術流程,為我國后續大規模的海上發射奠定了基礎。
船舶與海洋工程是中國制造2025的明確扶持項目,這次的發射平臺就是一個巨大的海工平臺。航天+海工帶來的創新必將助力中國的復興之路。