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长征八号首飞成功 发力低成本商业航天市场
2020-12-25   作者:郭倩 王伟童 来源: 经济参考报

  12月22日,我国新一代运载火箭长征八号在文昌航天发射场成功点火起飞,顺利将五颗卫星送入预定轨道,首飞任务取得圆满成功。这是航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(下称“火箭院”)研制的新型中型运载火箭,填补了我国太阳同步轨道运载能力的空白,也为未来中低轨高密度发射任务创造了条件。

  火箭院长征八号运载火箭总指挥肖耘说:“长征八号运载火箭的首飞成功,将有力推动我国中型运载火箭的更新换代,而且将带动和牵引我国未来中低轨卫星的发展,进一步瞄准低成本商业航天市场,满足未来中低轨高密度发射任务需求,对航天强国建设具有重要意义。”

  填补我国太阳同步轨道能力空白

  随着我国航天技术的不断发展,中低轨卫星发射需求越来越旺盛,而目前我国新一代运载火箭的运载能力尚存在空白。长征六号和长征十一号运载能力稍显不足,长征五号和长征七号又有些“大材小用”,成本过高,均不能满足3吨至4.5吨太阳同步轨道发射需求。

  长征家族迫切需要引入一位“新成员”扛起重任,长征八号运载火箭应运而生。长征八号运载火箭采用芯级捆绑2枚助推器构型,全长约50.3米,起飞质量约356吨,起飞推力约480吨,700公里太阳同步轨道运载能力不小于4.5吨。

  “目前我国具备中低轨道发射能力的主力运载火箭,能够将3吨的有效载荷送到太阳同步轨道。长征八号运载火箭将此项能力提升到了4.5吨,这是长征系列运载火箭能力的提升,对卫星等有效载荷来说也将是一个平台的升级换代。”肖耘说。

  他同时表示,在太阳同步轨道上,具备5吨级运载能力的长征八号火箭,将和长征五号、长征六号、长征七号、长征十一号等新一代运载火箭形成更加优化、合理的能力布局,这将大力提升中国航天进出空间的能力,对推进中低轨道卫星组网建设具有重大意义。

  市场需求也是长征八号诞生的重要推手。据悉,2030年前,主流1至8吨的卫星发射需求非常庞大,中低轨道发射需求占59%,其中97%的发射任务都可用长征八号运载火箭执行。同时当前星座组网发射成为爆点,预计2023年前后,星座发射年均将达到10次以上,长征八号作为商业发射的有力竞争者也很有优势。

  最短时间研制一型新火箭

  长征八号运载火箭工程从立项研制到首飞成功,仅用时三年多时间,创造了中国运载火箭研制时间最短的纪录,这在我国火箭研制历史上是不多见的。

  2015年初,火箭院展开了关于长征八号运载火箭的论证工作。经过两年多的反复论证,2017年5月长征八号运载火箭正式立项。研制团队仅用了短短一年时间,就完成了火箭方案设计。2018年4月,长征八号正式转入工程研制阶段,并于2020年10月完成出场评审,满足首飞要求。

  如何用三年多的时间快速研发火箭?“模块化的组合”是答案。长征八号研制团队在论证过程中,以模块化组合、产品化选用为原则,从我国现有的火箭模块里,进行了几百种搭配,不断创新研制思路和方案,最终提出了现在的构型,即长征八号火箭一子级状态与长征七号火箭芯一级基本一致,二子级状态与长三甲系列火箭三级基本一致,这种组合型的长征八号火箭充分继承长征七号和长征三号甲的研制成果,可靠性得到了大幅度提高。

  事实上,“十三五”期间,面对高强密度发射,火箭院创新管理理念,提出火箭“去型号化、去任务化”,即通过开展多个火箭构型部段级、单机级产品的统型工作,实现硬件产品和软件框架的通用,增加产品的通用化水平。

  变“定制火箭”为“通用火箭”,通过提高火箭对不同任务的适应性,实现任务调整时,火箭经最小程度适应性更改即能应用于其他任务,将一发火箭任务调整周期由原来的18个月降低至4至5个月。

  航天商业舞台再拓展

  当前许多资源卫星、科学试验卫星甚至是低轨卫星互联网系统组网都要在太阳同步轨道上运行,带来了大量的太阳同步轨道发射任务和服务需求。在立项之初,长征八号火箭就确立了以市场需求为导向进行研制,从能力指标、经济可靠性等综合考虑,努力兼顾研制创新和市场应用。

  “设计之初,长征八号火箭充分考虑了技术与经济的一体化,通过包括项目制、高继承性的尝试,降低生产成本,降低配套成本,实现火箭的成本有效控制。”火箭院长征八号运载火箭副总指挥段保成说。

  也正是因为火箭研制之初以市场需求为导向的研制思路,研制团队对市场的重要性有着充分认识。在此次发射任务中,火箭研制人员一直与卫星用户沟通星箭接口等问题,积极主动为用户服务。后续随着批量化生产的能力提升,客户从签署发射服务合同到实施发射将缩短至一年,组网建设周期将进一步缩短。

  “长八火箭本身运载能力达到5吨级,而起飞规模为356吨,运载效率在国内火箭中是名列前茅的,运载能力的提升、成本的下降,必然会带来很高的性价比。”段保成说,长征八号运载火箭将成为我国未来中低轨卫星发射市场主力火箭,为我国后续卫星互联网工程、新基建工程、卫星组网工程建设提供有力支撑。

  值得关注的是,长征八号火箭身上还有许多“未来火箭”的影子,比如,长征八号实现了发动机推力调节技术的首次工程应用,在飞行中对液体火箭发动机进行节流控制,这是火箭可重复使用的关键技术。

  此外,长八火箭具备了滑行段飞行故障在线辨识的能力,能够在特定故障工况下,自主进行姿态控制重构,提升火箭飞行控制的适应性和智能化水平。假如火箭发现原有的目标轨道已经不可达,就会自动计算出一个临时停泊轨道,进行卫星救援。而目前国际上明确提出这项技术的只有长征系列运载火箭。

  未来,长征八号火箭将不断发挥新一代中型主力火箭的作用,在飞行中探索新技术,积累飞行样本,为中国航天的发展贡献力量。

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