27日，帶著22顆衛(wèi)星在文昌航天發(fā)射場成功“上天”的“共享火箭”——長征八號遙二運(yùn)載火箭，創(chuàng)下我國一箭多星任務(wù)最高紀(jì)錄，由此開啟了我國新的共享火箭“拼車”模式。

火箭如何“一舉多得”?

2020年12月成功首飛的長征八號運(yùn)載火箭是我國新一代主力中型運(yùn)載火箭，填補(bǔ)了我國太陽同步軌道運(yùn)載能力3噸至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)。

此次，長征八號遙二運(yùn)載火箭在長征八號遙一運(yùn)載火箭的基礎(chǔ)上，采取了不帶助推器的新構(gòu)型，是瞄準(zhǔn)未來市場需求專門打造的一型火箭。

航天科技集團(tuán)一院長征八號運(yùn)載火箭項(xiàng)目辦主管胡輝彪介紹，從外觀上看，長征八號遙二運(yùn)載火箭少了兩個(gè)助推器，但“光桿”的它運(yùn)載能力達(dá)到3噸級，而22顆衛(wèi)星合計(jì)不到2噸，完全滿足載荷需求。

如果細(xì)心觀察，你會發(fā)現(xiàn)長征八號遙二運(yùn)載火箭換了更短的整流罩。航天科技集團(tuán)一院長征八號運(yùn)載火箭總體副主任設(shè)計(jì)師陳曉飛介紹，短的整流罩設(shè)計(jì)完全匹配這次任務(wù)衛(wèi)星體積的特點(diǎn)，還可以放寬火箭發(fā)射放行條件，提高火箭發(fā)射概率。

對于為何能實(shí)現(xiàn)一箭22星，航天科技集團(tuán)一院長征八號運(yùn)載火箭總指揮肖耘表示，在設(shè)計(jì)之初，長征八號遙二運(yùn)載火箭研制團(tuán)隊(duì)就將視線轉(zhuǎn)移到小衛(wèi)星上，提出“共享發(fā)射”新模式，最終確定了7家單位的22顆衛(wèi)星。

“多個(gè)小衛(wèi)星‘拼車’完成任務(wù)，既可充分發(fā)揮火箭能力，還有效滿足了市場需求。”肖耘說。

衛(wèi)星如何“拼車”?

一箭22星，“拼車”的衛(wèi)星們?yōu)楹文軌驍D進(jìn)整流罩?陳曉飛介紹，為確保多星發(fā)射安全、精準(zhǔn)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)研制了“三層式多星分配器”，將傳統(tǒng)的“大單間”調(diào)整為“小三居”。

“由于每顆衛(wèi)星形狀各異，且有多個(gè)衛(wèi)星尺寸較大，我們在設(shè)計(jì)時(shí)為‘乘客’提供三層‘座位’，完美將22顆衛(wèi)星裝進(jìn)整流罩中，并安排了舒適的‘座椅’。”陳曉飛說。

“一般而言，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。”航天科技集團(tuán)一院長征八號運(yùn)載火箭總體副主任設(shè)計(jì)師于龍說。

研制團(tuán)隊(duì)不僅要讓衛(wèi)星順利“上車”，裝進(jìn)整流罩，還要能夠保證衛(wèi)星不同方向的分離安全。于龍介紹，衛(wèi)星到天上后要離開箭體，在這個(gè)過程中，需要考慮衛(wèi)星不同的解鎖方式和分離能源所帶來的運(yùn)動偏差。有時(shí)這些偏差會使衛(wèi)星與衛(wèi)星之間距離縮小，威脅到箭體的安全。

研制團(tuán)隊(duì)根據(jù)衛(wèi)星布局，對所有箭體和衛(wèi)星偏差進(jìn)行多輪仿真計(jì)算，設(shè)計(jì)了12次分離動作，確保22顆衛(wèi)星安心“下車”。

“本次任務(wù)星箭分離時(shí)，火箭如同跳了一支‘太空芭蕾’，22顆衛(wèi)星如‘天女散花’般釋放。”航天科技集團(tuán)一院長征八號運(yùn)載火箭副總指揮段保成說。

“一托多”火箭未來前景如何?

可以預(yù)見，人類未來進(jìn)入太空及空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需求將越來越大。因此，改變發(fā)射場流程、縮短火箭研制周期和成本已成為不少航天大國的迫切需求。

胡輝彪表示，此次火箭成功發(fā)射，既檢驗(yàn)了新構(gòu)型的協(xié)調(diào)匹配性，又降低了研制成本和周期，還可為長征八號運(yùn)載火箭積累經(jīng)驗(yàn)，推動型號走向成熟，為后續(xù)進(jìn)入航天發(fā)射主戰(zhàn)場打好基礎(chǔ)，鞏固長征八號運(yùn)載火箭在商業(yè)航天領(lǐng)域的主動權(quán)和主導(dǎo)權(quán)。

“作為一枚‘共享火箭’，長征八號遙二運(yùn)載火箭采取的‘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。”肖耘表示，有了這次成功探索，長征八號運(yùn)載火箭未來有望實(shí)現(xiàn)共享發(fā)射的常態(tài)化。

在發(fā)射場旁就近建設(shè)總裝測試廠房，把發(fā)射場測試和出廠測試合二為一，能夠節(jié)省一系列步驟，極大壓縮火箭在發(fā)射場的周期。肖耘介紹，目前海南總裝測試廠房已經(jīng)開始施工建設(shè)，發(fā)射工位也正在論證過程中。屆時(shí)有望實(shí)現(xiàn)7天一次長征八號運(yùn)載火箭的發(fā)射，一年可發(fā)射50發(fā)。(記者 胡喆 陳凱姿 周思宇)