解密,“快舟”火箭的前世今生


2019年11月13日11時(shí)40分,命名為“快舟·我們的太空號”的快舟一號甲遙十一運(yùn)載火箭,在我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功將“吉林一號”高分02A衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道,任務(wù)獲得圓滿成功。



2005年,為了瞄準(zhǔn)應(yīng)急救災(zāi)快速響應(yīng)需求,在國家科技部的立項(xiàng)支持下,中國航天科工集團(tuán)有限公司聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué),正式啟動了快舟一號星箭一體化飛行器的論證研制工作,中國航天科工集團(tuán)有限公司依托已擁有的成熟固體運(yùn)載技術(shù),負(fù)責(zé)運(yùn)載器部分研制,而哈工大負(fù)責(zé)飛行器在軌部分研制。
什么是星箭一體化?星箭一體化技術(shù)打破了傳統(tǒng)火箭與衛(wèi)星系統(tǒng)界面關(guān)系,加強(qiáng)兩系統(tǒng)技術(shù)耦合度,通過共用動力、結(jié)構(gòu)、控制、測量等系統(tǒng),將運(yùn)載火箭末級整體送入預(yù)定軌道并在軌長期工作實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星功能,大幅的提高了有效載荷利用率,拓展了應(yīng)用空間。

舉個(gè)例子,一家名為Rocketlab的美國小火箭公司,迄今已完成8次成功的運(yùn)載火箭發(fā)射服務(wù),今年4月份宣布將自己研發(fā)的Electron(電子號)小型運(yùn)載火箭的kick stage(末級)進(jìn)行改造,在軌控發(fā)動機(jī)四周布設(shè)太陽能電池陣滿足長期在軌能源獲取,利用其末級本身的三軸穩(wěn)定能力和軌道控制能力,加裝一系列載荷長期在軌工作從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星功能,Rocketlab還給這顆“衛(wèi)星”起了一個(gè)很好聽的名字,叫Photon(光子號)。這就是效仿快舟團(tuán)隊(duì),打起了星箭一體化的主意。
2012年,中國航天科工集團(tuán)有限公司成功完成了快舟一號運(yùn)載器的方案飛行試驗(yàn)。并在接下來的2013年和2014年完成了兩次星箭一體化飛行器演示驗(yàn)證飛行試驗(yàn),將快舟一號、快舟二號衛(wèi)星準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道??熘垡惶栃羌惑w化飛行器采用了國際首創(chuàng)的星箭一體化技術(shù),在國內(nèi)首次采用柵格舵控制技術(shù),是中國首個(gè)具有快速集成、快速入軌能力的小型固體運(yùn)載火箭,創(chuàng)造了中國航天發(fā)射的最快紀(jì)錄,使中國航天發(fā)射運(yùn)載工具由液體運(yùn)載火箭拓展到固體運(yùn)載火箭。

(來自專業(yè)航天咨詢機(jī)構(gòu)歐洲咨詢公司的預(yù)測數(shù)據(jù),未來10年內(nèi)將有7000顆500公斤以下的小衛(wèi)星需要被發(fā)射)
2015年,隨著小衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)市場的日漸興起,中國航天科工集團(tuán)有限公司隨即啟動了快舟一號星箭一體化運(yùn)載器的通用化改型工作,通過去除衛(wèi)星在軌部件并擴(kuò)大整流罩,增加星箭對接分離界面,改進(jìn)研制了快舟一號甲運(yùn)載火箭。同步,2016年2月16日,中國科工集團(tuán)按照社會化、市場化運(yùn)作方式成立了航天科工火箭技術(shù)有限公司,全面進(jìn)軍商業(yè)發(fā)射服務(wù)市場。2016年4月24日,首個(gè)中國航天日,成立僅2個(gè)月的火箭公司就簽訂了國內(nèi)首個(gè)商業(yè)航天發(fā)射服務(wù)合同,并僅用8個(gè)半月的時(shí)間,于2017年1月9日完成了首次商業(yè)航天發(fā)射,打造了中國商業(yè)航天發(fā)展的“快舟”速度。
據(jù)公開報(bào)道,目前航天科工火箭技術(shù)有限公司已簽約的快舟一號甲運(yùn)載火箭發(fā)射服務(wù)已有十余發(fā),處于密集履約階段。如何保障密集履約工作順利開展呢?管理上,為了滿足快速響應(yīng)用戶需求,預(yù)先謀劃,提前進(jìn)行運(yùn)載火箭通用部組件批量化投產(chǎn)工作,通過規(guī)?;a(chǎn),固化工藝狀態(tài)及質(zhì)量監(jiān)督策略,并進(jìn)一步降低成本。對于任務(wù)目標(biāo)差異引起的定制化研制工作,合理策劃,統(tǒng)籌安排,多任務(wù)并行研制。技術(shù)上,快舟一號甲運(yùn)載火箭采用水平集成對接、水平測試、水平轉(zhuǎn)運(yùn)方式,以一車一箭為基本發(fā)射單元,具有快速響應(yīng)、快速集成、快速發(fā)射的特點(diǎn),避免了傳統(tǒng)火箭對發(fā)射塔架的依賴,對發(fā)射場保障要求低,工程實(shí)施約束較少。

(快舟系列運(yùn)載火箭商業(yè)化型譜,圖中展示的四型運(yùn)載火箭具體參數(shù)分別見表2)

中國航天科工集團(tuán)有限公司一直在努力持續(xù)降低進(jìn)入太空成本,擴(kuò)大商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)規(guī)模,但目前快舟一號甲這種規(guī)模的小火箭的單位載荷發(fā)射成本仍然較高,大概在3萬美元/公斤,和國際通用發(fā)射服務(wù)價(jià)格持平。所以,在確保快舟一號甲運(yùn)載火箭在役持續(xù)提供快速、穩(wěn)定、可靠發(fā)射服務(wù)的同時(shí),其研制團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行快舟一號甲改型快舟一號乙運(yùn)載火箭的研制工作,快舟一號乙運(yùn)載火箭有更大的整流罩包絡(luò),更強(qiáng)的運(yùn)載能力,以及更好的任務(wù)適應(yīng)性。而整個(gè)快舟十一運(yùn)載火箭團(tuán)隊(duì)也在緊鑼密鼓的研制中,2.2m整流罩基本型狀態(tài)即將首飛,2.9m整流罩改進(jìn)型也已完成方案設(shè)計(jì),啟動改進(jìn)研制工作。
未來,航天科工火箭技術(shù)有限公司將持續(xù)完善運(yùn)載火箭型譜,努力為用戶提供更加方便快捷的發(fā)射服務(wù),不斷提高密集組網(wǎng)/補(bǔ)網(wǎng)發(fā)射能力,而發(fā)射能力也進(jìn)一步從低軌拓展到高軌,并逐步邁向深空。

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來源 | 知乎“我們的太空”
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