27次北斗发射告捷 揭秘“金牌火箭”长三甲系列

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第一研究院抓总研制的长征三号乙火箭将北斗三号双星送入预定轨道。此次发射是长征三号甲系列火箭的第84次发射,也是其与北斗卫星家族的27次“牵手”,标志着北斗导航系统进入全球组网的密集发射阶段。

  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

  27次送北斗的“专车”

  长征三号甲系列运载火箭由长征三号甲、长征三号乙、长征三号丙(简称长三甲、长三乙、长三丙火箭)三种大型低温液体运载火箭组成,包揽了目前我国所有高轨道航天器发射任务,是长征系列运载火箭高强密度发射的“主力”,是我国目前高轨道上发射次数最多、成功率最高的火箭系列。

  自2000年10月31日,长征三号甲系列运载火箭发射我国发射第一颗北斗导航卫星算起,至今共进行了27次发射,将33颗北斗导航卫星成功护送升空,发射成功率百分之百(其中包括6次一箭双星发射),因此长征三号甲系列火箭也被称为北斗组网工程的“专属列车”。中国航天科技集团有限公司一院长三甲系列火箭总设计师姜杰介绍,作为全球唯一由3种轨道卫星构成的导航系统,北斗导航卫星对执行其发射的火箭要求非常高。所以具有适应性强、运载能力大、发射轨道多变等特点的长三甲系列火箭脱颖而出。

  长征三号甲系列运载火箭正在接受调试 史啸摄

  据姜杰介绍,最早长三甲系列火箭接到北斗发射任务时,仅具备地球静止轨道卫星发射能力,为满足任务需要,让长三甲系列具备更多的“本领”,研制团队通过不断技术创新,使火箭不仅具备了发射中圆地球轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星能力,还开创了我国一箭双星发射高轨道卫星的先例。同时与“太空摆渡车”——“远征一号”上面级与长三甲系列火箭搭档飞行,将北斗导航卫星直接送入工作轨道,为卫星节约能量,延长卫星工作寿命……这一系列创新举措大大提升了长三甲系列火箭的任务适应性,大大缩短了北斗三号工程建设进度并降低了工程建设成本。

  长三甲火箭的“金牌”成色

  在建设北斗卫星导航工程期间,长三甲系列火箭既能确保“发发成”“发发准”,又能从容地应对紧张的工程进度,以高密度、高可靠性、高成功率的“三高”发射为工程建设抢出了宝贵的时间,让北斗卫星导航系统得以迅速投入使用,拓展卫星导航市场,拉动创造了数以千亿计的产值,使我国在国际卫星导航领域掌握了主动权、扩大了话语权。

  “在这次发射任务中,研制队伍做了充分的准备,强化了质量管控,对以往的部分普通检测项目进行了加严处理。” 中国航天科技集团有限公司一院长三甲系列火箭总指挥岑拯介绍,“在质量管理方法上,我们也进行了创新,如优化故障模式的识别方法,控制影响成败的操作,强化对关键细节的把控等。研制队伍在质量管理上的努力,得到了用户方的认可,也通过了发射考验,为后续北斗工程的发射积累了宝贵的经验。”

  长征三号甲系列运载火箭 史啸摄

  据岑拯介绍,为适应北斗三号工程全球组网的要求,不断提高长三甲系列火箭发射任务的成功率、产品可靠性和发射安全性,近几年,火箭共进行了403项技术改进,平均每枚火箭进行技术改进28项,其中最高1枚达43项,发射均获得圆满成功。

  翻开长征三号甲系列火箭发射北斗卫星的历史,不难发现,在一次次技术创新中,长征三号甲系列火箭也开创了我国航天许多个首次:2008年4月,长三甲系列火箭中的长征三号丙火箭首飞成功,成为中国首个非全对称火箭,标志着中国突破了非全对称火箭设计技术;2012年4月,长三乙火箭首次应用串联双星构型发射2颗北斗导航卫星,开创了我国一箭双星发射高轨道卫星的先例,大大缩短了北斗二号工程建设进度并大大降低了工程建设成本;2015年3月、7月,分别完成了“长三丙火箭+远征上面级”构型、“长三乙火箭+远征上面级”构型两新构型火箭的首飞发射,飞行获得圆满成功,国内首次实现将卫星直接送入中地球轨道、倾斜地球同步轨道中圆轨道的能力。四箭五星的发射圆满成功,奠定了北斗试验卫星工程圆满收官的基础,为建设全球卫星导航系统作出了突出贡献。

  2020年前跨入百次俱乐部

  “对长三甲系列火箭来说,北斗三号工程既是急难重的挑战,又是提高应对任务能力的机遇。” 中国航天科技集团有限公司一院长三甲系列火箭副总师李京红介绍,长三甲系列火箭在2018年预计将完成以北斗三号、嫦娥四号为代表的14次发射任务,占我国全年宇航发射任务总量的40%,预计至2020年前总发射次数为40发左右,将有望成为长征火箭家族里第一个单一系列发射次数过百的火箭。

  长征三号甲系列运载火箭正在接受吊装 史啸摄

  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,研制队伍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,从而让火箭与不同任务自由搭配,即“去任务化”,就像批量生产的汽车可以匹配任何司机,这样火箭研制生产就可以先行一步,不被任务掣肘,质量管控更容易。“近年来,随着长三甲系列火箭发射密度越来越高,许多内容相似甚至相同的任务,为我们实践去任务化理念,开了一条路。”

  中国航天科技集团有限公司一院长三甲系列火箭副总指挥刘建忠介绍,“我们将利用北斗卫星组网发射的机会,进一步扫除技术与流程上的障碍,充分总结经验,为最终实现‘去任务化’奠定基础。”

责任编辑:王超

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