7月27日12時12分，由中國科學院力學研究所（以下簡稱力學所）抓總、中科宇航公司參與研制的“力箭一號”運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心執(zhí)行“一箭六星”首次發(fā)射任務圓滿完成，成功將六顆衛(wèi)星送入預定軌道。
這枚由中國科學院自主研制的火箭是我國迄今最大的固體運載火箭，在運載能力、入軌精度、設計可靠性、性價比等方面邁入世界固體運載火箭領域先進行列。
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日前，《中國科學報》專訪力學所火箭研制團隊相關負責人，詳解“力箭一號”到底“牛”在哪兒。
快速響應，有力補充液體火箭
剛剛把“問天”核心艙送上太空的長征五號B運載火箭運力強勁，其不俗的表現給人留下深刻印象。作為液體運載火箭，長征五號B運載火箭在發(fā)射前經歷一個必不可少的環(huán)節(jié)——燃料加注。
一直以來，液體燃料的易燃易爆、劇毒且有高腐蝕性總是給火箭安全帶來麻煩。用固體作為燃料的火箭就不會有這樣的煩惱。
“力箭一號”研制團隊負責人介紹，固體運載火箭簡單可靠，發(fā)射前不需要再加注推進劑，還能夠可長期整箭存儲。同時，固體運載火箭發(fā)射方式多樣，能夠快速響應；使用靈活便捷，對發(fā)射場依賴程度低，可以從陸地、海洋甚至空中發(fā)射。
據了解，“力箭一號”的服務靈活多樣，支持批量打包、整箭發(fā)射、拼車發(fā)射和搭載發(fā)射等多種模式。“簽訂合同后6個月發(fā)射，發(fā)射場工作周期7天，同時具備年產30發(fā)運載火箭的能力。”該負責人介紹。
同時，在需求方面，固體運載火箭有望成為液體運載火箭的有力補充。隨著衛(wèi)星技術與應用的不斷發(fā)展，5G通信、遙感、物聯網和無人駕駛等對星座組網提出迫切需求，我國對小衛(wèi)星的需求不斷增加，“力箭一號”將適用于中/小衛(wèi)星載荷的中/低軌低成本快速組網發(fā)射。
三年一劍，技術創(chuàng)新求變
“力箭一號”的成功發(fā)射讓發(fā)射場一片沸騰，在場觀眾激動不已。有人不禁發(fā)朋友圈感嘆：“中科宇航，三年磨一劍！”
作為中國科學院“十四五”重大項目之一，“力箭一號”于2019年啟動研制，三年來始終面向空間科學和空間技術發(fā)展需求，以科學與工程相結合為指導思想，以創(chuàng)新、先進、高效為設計思路，堅持發(fā)展創(chuàng)新性、先進性、經濟性運載火箭。
前述負責人介紹，運載火箭的研制過程中，中國科學院相關院所、航天科技集團公司四院等單位聯合承擔科研攻堅任務，突破了多項重大關鍵技術。
技術創(chuàng)新方面，“力箭一號”實現了國內目前最大規(guī)模固體運載火箭總體優(yōu)化設計。針對我國運載火箭傳統設計模式存在的分工固化和過細缺點，“力箭一號”首次搭建了由火箭總體設計相關專業(yè)參加的協同設計平臺，淡化和虛化分系統的概念，面向單機開展多專業(yè)協同設計。
在業(yè)內人士看來，這一舉措為專業(yè)融合發(fā)展和新技術采用創(chuàng)造了條件，火箭方案得以優(yōu)化，大幅提高火箭綜合性能。
同時，“力箭一號”完成了國內首創(chuàng)大噸位箭體水平模態(tài)試驗?？蒲腥藛T創(chuàng)新性地采用真藥發(fā)動機水平狀態(tài)試驗模式，以空氣彈簧多點支撐狀態(tài)，大幅縮短試驗周期，降低了對試驗設施保障條件的依賴，研制費用大大減少。
在創(chuàng)新裝藥固體發(fā)動機上，科研人員攻克了多項核心技術，首次將發(fā)動機整體一次性裝藥量提高到71噸，推力提升到220噸，運載火箭動力水平獲得較大提高。
此外，“力箭一號”還突破了多個“首次”，包括國內首個測控融合新型架構航電系統，國內首個數據驅動地面測發(fā)控軟件，國內首個大分離力、無污染分離能源，國內首個固液融合低成本結構設計，為我國運載火箭領域的技術變革作出重要貢獻。
一箭六星，科學實驗新“利器”
據悉，“力箭一號”共搭載六顆衛(wèi)星，采用“一箭六星”發(fā)射，將為多個領域的科學實驗提供“利器”。
這六顆衛(wèi)星分別為中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院抓總研制的“空間新技術試驗衛(wèi)星”“軌道大氣密度探測試驗衛(wèi)星”“低軌道量子密鑰分發(fā)試驗衛(wèi)星”“電磁組裝試驗雙星”，以及上海航天空間技術有限公司研制的“南粵科學星”。
其中，“空間新技術試驗衛(wèi)星”作為可通用、可擴展、快速響應的空間新技術試驗衛(wèi)星平臺，將開展新型空間科學載荷的實驗，同時探索平臺鑒定件再利用等低成本技術。
“軌道大氣密度探測試驗衛(wèi)星”將進行低成本大氣密度實時探測技術驗證，通過數據實時修正模型，以建立我國自主高精度大氣模型。
“低軌道量子密鑰分發(fā)試驗衛(wèi)星”將完成星地量子密鑰分發(fā)業(yè)務，同時搭載輻射源探測、超算平臺、空間環(huán)境探測載荷，并采用無毒液氨推進進行后期離軌操作。
“電磁組裝試驗雙星”將在軌開展電磁力約束下的立方星近距離分離試驗，驗證星間電磁力作用規(guī)律及其與衛(wèi)星控制力的耦合，為后續(xù)發(fā)展分布式可重構技術及驗證空間非接觸作用奠定基礎。
“南粵科學星”以導航信號創(chuàng)新應用為基礎，開展海面風場探測、土壤濕度探測、數據傳輸等科學實驗，同步拓展為科普教育和研學等活動。
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