长征系列火箭如何应对“超级2018”最高密度发射?

2018-02-13 来源:科普中国-军事科技前沿 作者:赵清建

  编者按:

  北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。目前,我国正在实施北斗三号系统建设,计划到2020年前后,完成30余颗卫星发射组网,为全球用户提供服务。

  北斗系统,在建设过程中实现了核心关键技术的全面突破,涌现出大批优秀科研攻关团队和个人。即日起,《军事科技前沿》将持续聚焦北斗系统建设,解读其中的核心装备、关键元器件等重要技术突破,以及在这背后默默付出的科技工作者和他们所展现出的科学精神。

  出品:科普中国

  作者:赵清建

  监制:光明网科普事业部

  2月12日,由中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制的长征三号乙/远征一号火箭将北斗三号“一箭双星”的形式送入预定轨道,继1月12日以来,短短一个月,长征三号乙/远征一号火箭先后两次“一箭双星”发射,成功将四颗北斗卫星送入太空。这也是2018年以来,长征系列火箭完成的第7次成功发射。

  

  2月12日,北斗三号工程第五、六颗组网卫星在西昌发射。梁珂岩摄

  43天7次发射,平均不到一周实施一次发射的频率让人惊叹,而这只是今年长征系列火箭高密度发射的一个缩影。据中国航天科技集团有限公司透露,今年我国长征系列运载火箭预计将执行以北斗卫星组网、嫦娥四号探月为代表的35次发射任务,发射密度将再创历史新高。

  两型“金牌火箭”应对史上最高密度

  在2018年35次火箭发射中,有“金牌火箭”美誉的长征三号甲系列火箭和长征二号丙火箭将分别有14次和6次发射任务,发射次数接近全年发射次数的60%。

  据中国运载火箭技术研究院长征三号甲系列火箭总指挥岑拯介绍,长三甲系列火箭全年14次发射任务有10次将发射北斗导航卫星,其中8次将是以“一箭双星”的方式执行发射任务。而对于长三甲系列火箭来说,高密度在后续几年里将会成为常态。“从2018年到2020年,长三甲系列火箭预计将执行40次发射任务,我们的任务非常饱满。”

  同样有“金牌火箭”之称的长征二号丙火箭也将在2018年迎来最强考验。中国运载火箭技术研究院长征二号丙火箭总指挥肖耘说“今年,长二丙火箭预计将有6次发射任务,研制队伍将在酒泉、太原、西昌三大发射场三线作战”。在2018年的七次发射中,长征二号丙火箭发射巴基斯坦遥感卫星、中法海洋卫星令人瞩目。两次国际航天发射,长征二号丙火箭将为中国航天走向世界提供“金牌”助推。

  

  长征三号甲系列运载火箭正在接受调试 史啸摄

  面对高密度发射的挑战,火箭研制队伍将之视为压力,更将之视为动力。根据规划,在2018年底前,北斗三号将建成18颗卫星的基本系统,具备为“一带一路”国家和地区提供服务的能力。而这18颗卫星将全部由长征三号甲系列来发射完成。

  “对长三甲系列火箭来说,高强密度发射既是急难重的挑战,同时也是提高应对任务能力的机遇,需要我们从管理上要效率,在生产模式上创新方法。”长三甲系列火箭总设计师姜杰介绍,自诞生之日起,长三甲系列火箭就承担着我国火箭探索系列化、通用化、组合化发展模式的重任。长三甲系列火箭在2015年曾经创造出109天成功实施7次发射的纪录。研制队伍在前期成功经验的基础上,也希望能够实现同一种构型的火箭在单机、系统甚至箭上互相通用,让火箭与不同任务自由搭配,实现快速反应,按时完成。

  “快响利箭”长十一箭指商业航天

  作为我国长征系列运载火箭中唯一的一型固体运载火箭,长征十一号运载火箭凭借发射准备时间短的优势,被誉为“快响利箭”。2018年,长征十一号火箭预计将执行发射欧比特卫星、吉林一号卫星等4次商业航天的发射任务。

  据中国运载火箭技术研究院长征十一号火箭总指挥杨毅强介绍,近年来随着科学试验卫星和商业卫星市场的蓬勃发展,“小体格”“快相应”的卫星发射需求越来越大,快速、灵活、高可靠的长十一火箭正在成为越来越多科学试验卫星和商业卫星发射的首选。在今年1月19日长征十一号火箭“一箭六星”的发射就成功实现了首次“全商业”发射,成功将6颗商业卫星送入预定轨道。

  “2018年全年预计4次的发射任务,将是长十一火箭之前两年发射任务总和的两倍。”杨毅强说。对于一型新研火箭来说,全年4次的“高密度”是前所未有的挑战。据杨毅强介绍,在前期商业航天发射中,火箭研制团队与商业卫星研制团队合作,进行了一系列优化流程应对商业航天市场的探索,逐步打通了商业发射的全流程。“未来火箭研制团队还将研制更大规模的商业型固体运载火箭,力争形成运载能力更大、发射成本更低、发射周期更短的能力”杨毅强说。

  新一代火箭长五、长七迎接新挑战

  作为支撑我国航天强国建设的新一代运载火箭长征五号、长征七号也将于2018年迎来新的挑战。

  作为我国空间站建设的货运专车,长征七号火箭在2017年成功将“天舟一号”货运飞船送入太空。虽然在2018年没有发射任务,但是长征七号也将需要为未来繁重的任务做好准备。据中国运载火箭技术研究院长征七号火箭总指挥王小军介绍,研制团队今年将在前两次成功发射的基础上,创新方法,进一步提升火箭的产品可靠性,为未来我国空间站建设阶段发射货运飞船做好充分的准备。

  备受瞩目的长征五号也将在2018年迎来“复出”。作为我国目前运载能力最大的火箭,长征五号肩负着未来我国探月三期工程、载人航天、火星探测等重任。据中国航天科技集团全年宇航发射计划,长征五号将在2018年执行发射任务。未来,新一代运载火箭也将迎来批量生产阶段,为支撑我国航天强国建设提供更广阔的舞台。

  “较真儿”是确保任务成功的关键

  面对史无前例的高密度发射挑战,长征系列火箭研制队伍给出了高标准的答案。

  春节前夕,执行北斗三期第三次全球组网的长三甲系列火箭发射队依然坚守在火箭发射的第一线。“把成功作为信仰”是火箭试验队员们一直秉承的理念,“成功”也是火箭发射队员们挂在心头最执着的追求。

  胡炜是此次火箭发射任务的01号指挥,他的工作是在发射过程中协调各个系统的正确性和可行性,被同事们称为火箭的COO(首席运营官)。面对春节前需要在一直坚守岗位,他说“每一次发射对我们来说,都是日常工作、本职工作。虽然平凡,但是需要我们用一次次的成功来支撑航天强国的建设。”

  

  技术人员在认真检查火箭每一处细节 史啸摄

  火箭总装技师吴延翔说,“我的工作是将火零部组件组装成一个完整的火箭,不容有丝毫的马虎和大意。严谨、细致、确保成功就是对自身岗位负责,更是对金牌火箭荣誉的捍卫。”

  火箭地面低温燃料供气系统设计员郝春哲是发射前最后一批撤离塔架的人员,在临发射15分钟前仍然需要为火箭动力系统保驾护航。他说,“在临发射前需要关注每一个细小的参数变化,必要的‘较真儿’就是确保任务成功的关键。”

  据长三甲系列火箭总指挥岑拯介绍,根据2018年全年的任务情况,很多发射队员有将近一年的时间需要扎根在发射场执行火箭发射任务。2018年春节进行短暂休息后,3月初发射队又要再赴发射场执行下一发任务。“确保火箭高质量,确保发射发发成功是我们的责任,把成功作为信仰是我们这支队伍最本真的追求” 岑拯说,“今天每一次的成功就是对未来更好更快发展的支撑。”

  长三甲火箭平均26天发射一次

  一年14次发射,长三甲,一个单一系列的火箭一年发射次数接近中国2017年全年全部火箭发射的总和。为此,研制团队采取了多种手段进行系统分析和全面策划。

  据岑拯介绍,年初开始,研制队伍就在顶层策划及综合管理、生产瓶颈解决、产品质量保证与控制、产品组织管理和人员等四个方面共梳理出34条应对措施。在研制队伍的努力下,目前火箭将具备24天总装齐套一发火箭的能力。

  从全年的发射计划看,长三甲系列火箭平均26天就要进行一次发射。而且生产现场通常是同时有2-3发火箭并行开展工作。“如果不从生产管理上想办法,年度计划将没有任何余量” 岑拯说。因此,研制团队创新提出了“去任务化”的管理方法。

  之前的火箭研制和生产通常都是围绕一次具体的发射任务进行生产、总装。“‘去任务化’就是指实现火箭各个单机、系统和整箭的产品化、通用化、组批量生产。”岑拯解释说,“去任务化”意味着单级火箭、单发火箭完成总装后,可以灵活调整其承担的发射任务,只要卫星和火箭接口保持一致,针对具体任务调整软件即可满足发射任务需求。

  目前这种“产品化”式的研制进程正在长征系列火箭的研制一线进行推广、调整,未来“流水线”式的火箭生产总装方式有望成为现实。

责任编辑:王超

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