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來源：環(huán)球時報

【環(huán)球時報記者 樊巍 環(huán)球時報特約記者 王偉童】12月9日下午，由中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術(shù)研究院（以下簡稱“火箭院”）抓總研制的捷龍三號運載火箭在黃海海域成功發(fā)射，將14顆衛(wèi)星準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道。值得注意的是，此次發(fā)射任務(wù)是捷龍三號運載火箭首次飛行，也是中國首次在海上實施運載火箭熱發(fā)射。捷龍三號首飛任務(wù)的圓滿成功，進一步完善了我國運載火箭型譜，還填補了中國海上熱發(fā)射的技術(shù)空白。

一臺筆記本電腦完成“一鍵式發(fā)射”

《環(huán)球時報》記者9日從火箭院了解到，捷龍三號運載火箭采用四級固體發(fā)動機串聯(lián)布局，總長約31米，箭體最大直徑2.65米，最小直徑2米，總質(zhì)量約140噸?；鸺囊患壈l(fā)動機由航天科技集團四院研制，裝藥量達(dá)71噸，推力達(dá)到200噸。該型發(fā)動機也是目前國內(nèi)裝藥量最多、推力最大的高性能纖維纏繞復(fù)合材料殼體整體式固體發(fā)動機。

火箭院捷龍三號火箭總設(shè)計師管洪仁介紹，捷龍三號具有運載能力強、整流罩包絡(luò)空間大、發(fā)射方式多樣化、發(fā)射效率高等特點，在研制過程中填補了中國航天多項空白。捷龍三號在500公里太陽同步軌道運載能力達(dá)1.5噸，具有滿足主流中小衛(wèi)星組網(wǎng)發(fā)射的能力。

該型火箭擁有直徑3.35米和2.9米兩種構(gòu)型整流罩，能夠與多種星箭接口適配，滿足多種衛(wèi)星安裝要求。為完成此次“一箭14星”任務(wù)，研制隊伍采用了直徑3.35米整流罩，相比同規(guī)模固體運載火箭可以給衛(wèi)星更舒適的空間。

在整流罩能容納更多衛(wèi)星的同時，火箭需要面對衛(wèi)星“體重”不斷攀升帶來的新情況。通常，火箭的運載能力是相對固定的，如果搭載的衛(wèi)星不斷增多，火箭只能自身不斷“減重”，將“運力”節(jié)省出來“讓給”衛(wèi)星。“輕結(jié)構(gòu)”火箭發(fā)射“重載荷”衛(wèi)星非常有挑戰(zhàn)性。火箭“頭部”變大，也帶來空氣動力學(xué)參數(shù)設(shè)計、飛行姿態(tài)控制設(shè)計、飛行環(huán)境設(shè)計等難題。但火箭研制隊伍首次挖掘出整流罩中“倒錐段”的可用包絡(luò)空間，打造出我國目前整流罩包絡(luò)空間最大的新型商業(yè)固體運載火箭。

此外，捷龍三號沒有復(fù)雜的測發(fā)設(shè)備，只用一臺筆記本電腦、一個鼠標(biāo)。隨著發(fā)射口令下達(dá)，鼠標(biāo)輕輕一點，捷龍三號火箭便從海上沖天而起。

據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，這種“一鍵式發(fā)射”的實現(xiàn)要歸功于研制團隊打造的一體化測發(fā)指揮系統(tǒng)。這種一體化設(shè)計，前端發(fā)射船部署發(fā)射控制艙，后端保障船部署一體化指揮控制艙，兩艙之間采用無線通信方式，完成對火箭的測試發(fā)射控制?；鸺兄茍F隊用5臺筆記本電腦，就完成了火箭從測試到發(fā)射所有環(huán)節(jié)的控制，包括流程的控制、數(shù)據(jù)的顯示、判斷和監(jiān)控以及對故障的實時診斷。作為一款主要面向大型星座組網(wǎng)市場的火箭，捷龍三號充分發(fā)揮固體火箭生產(chǎn)制造及發(fā)射一體化優(yōu)勢，單發(fā)火箭從星箭對接到發(fā)射不超過一周，可實現(xiàn)一周一發(fā)的高頻次發(fā)射。

“海上熱發(fā)射是世界級難題”

海上發(fā)射航落區(qū)安全性好、發(fā)射軌道靈活、發(fā)射效率高的優(yōu)勢此前已通過長征十一號運載火箭的成熟應(yīng)用得到檢驗。然而長征十一號采用的是冷發(fā)射方式，捷龍三號運載火箭的首飛成功，不僅進一步完善我國運載火箭型譜，還實現(xiàn)了中國運載火箭從海上冷發(fā)射到海上熱發(fā)射的跨越，填補了國內(nèi)技術(shù)空白。

據(jù)專家介紹，冷熱發(fā)射的區(qū)別在于點火的一瞬間。冷發(fā)射是利用彈射器把火箭彈射到空中再點火，它的優(yōu)點是盡最大可能保護發(fā)射平臺，但發(fā)射能力有限，熱發(fā)射則是發(fā)動機點火后直接將火箭推出發(fā)射架。由于箭體規(guī)模增大，捷龍三號火箭創(chuàng)新性地采用了框式導(dǎo)向海上熱發(fā)射方案，攻克了待發(fā)穩(wěn)定性、離架安全性、燃?xì)饬髋艑?dǎo)和熱防護設(shè)計等技術(shù)難題，在確保發(fā)射安全性前提下，有效縮短發(fā)射流程、降低發(fā)射成本。

“海上熱發(fā)射是世界級難題，放眼國際航天，成功案例少之又少，”火箭院捷龍三號火箭型號地面總體副主任設(shè)計師王暉介紹稱，相較于冷發(fā)射，采用熱發(fā)射的火箭起飛速度較慢，發(fā)射可控性、安全性受到海況影響更大。實現(xiàn)火箭穩(wěn)定的垂直待發(fā)和可控的安全飛行是首要難題。據(jù)了解，由于面臨復(fù)雜海況，火箭在起豎過程中容易出現(xiàn)偏載、在垂直待發(fā)階段可能出現(xiàn)傾覆、在飛行初期會出現(xiàn)姿態(tài)不易控制等情況。為此，研制團隊花費半年時間參考國外海上發(fā)射技術(shù)，論證了多個總體技術(shù)方案，進行大量仿真計算。最終完成了中國固體運載火箭從冷發(fā)射到熱發(fā)射的跨越。

管洪仁表示，未來研制隊伍還將積極探索液體火箭海上發(fā)射能力，真正實現(xiàn)“冷熱兼?zhèn)洹薄肮桃杭嫒荨薄肮潭?機動”“一次出海多次發(fā)射”等更加完備的海上發(fā)射能力。

此外，山東東方航天港正在建設(shè)更加專業(yè)的海上發(fā)射船，力爭實現(xiàn)一次出海多次發(fā)射。其還并行論證海上固定發(fā)射平臺，持續(xù)降低海上發(fā)射對火箭的要求，通過固定+機動模式，大幅提高海上發(fā)射的經(jīng)濟性和靈活性。

即將研制捷龍四號

作為面向未來衛(wèi)星星座快速組網(wǎng)發(fā)射需求而打造的一款商業(yè)固體運載火箭，捷龍三號具有經(jīng)濟性好、履約周期短、發(fā)射效率高等優(yōu)勢。據(jù)了解，捷龍三號火箭采用技術(shù)經(jīng)濟一體化設(shè)計思路，以成本為第一約束條件研制，是目前國內(nèi)綜合成本最優(yōu)的運載火箭。

管洪仁介紹稱，未來將持續(xù)開展捷龍三號火箭的優(yōu)化升級工作，比如結(jié)構(gòu)減重以提升運載能力、更換液體上面級以提高發(fā)射適應(yīng)性、采用新型500噸級固體發(fā)動機研制捷龍四號火箭。

據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，捷龍四號能將500公里太陽同步軌道運載能力提升到2.5噸，通過固體發(fā)動機的模塊化組合、箭上電氣系統(tǒng)和地面測發(fā)控系統(tǒng)的統(tǒng)型等措施，可有效降低火箭研制成本，降低單發(fā)成本，增強市場競爭力，為中國商業(yè)衛(wèi)星市場提供更加優(yōu)質(zhì)、廉價的發(fā)射服務(wù)。后續(xù)，為實現(xiàn)批量化生產(chǎn)的目標(biāo)，還將開啟山東海陽總裝測試廠房二期工程建設(shè)，計劃在2023年底達(dá)到年產(chǎn)20發(fā)火箭的生產(chǎn)能力和3發(fā)火箭的周轉(zhuǎn)貯存能力。