法治日?qǐng)?bào)全媒體記者 廉穎婷
7月30日,海南商業(yè)航天發(fā)射場(chǎng),長(zhǎng)征八號(hào)甲運(yùn)載火箭(以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)八甲)托舉衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)低軌06組衛(wèi)星直沖云霄,將其精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道。作為航天科技集團(tuán)一院面向商業(yè)航天市場(chǎng)打造的新一代運(yùn)載工具,長(zhǎng)八甲瞄準(zhǔn)中低軌道衛(wèi)星發(fā)射需求激增的市場(chǎng)痛點(diǎn),以高密度、高效率、低成本為核心目標(biāo),通過一系列顛覆性技術(shù)革新,為商業(yè)航天發(fā)射提供了兼具安全性與經(jīng)濟(jì)性的解決方案。
28個(gè)月的跨越性研發(fā)
長(zhǎng)八甲的誕生源于長(zhǎng)征八號(hào)系列火箭的技術(shù)迭代。2020年12月,長(zhǎng)征八號(hào)基礎(chǔ)型火箭首飛成功,填補(bǔ)了我國(guó)太陽(yáng)同步軌道3-4.5噸運(yùn)載能力空白。隨著中低軌道巨型星座組網(wǎng)需求爆發(fā),航天科技集團(tuán)一院于2022年啟動(dòng)改進(jìn)研制,僅用28個(gè)月便完成從方案設(shè)計(jì)到首飛的全流程攻堅(jiān),創(chuàng)造了中型運(yùn)載火箭研制的“中國(guó)速度”。
研發(fā)歷程中,團(tuán)隊(duì)累計(jì)突破44項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),完成40余次大型地面試驗(yàn)。2024年9月,合練箭在海南商業(yè)航天發(fā)射場(chǎng)完成發(fā)射場(chǎng)合練,驗(yàn)證了新工位操作流程可行性。2025年2月11日,長(zhǎng)八甲在文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功首飛,標(biāo)志著我國(guó)商業(yè)航天主力火箭正式投入工程應(yīng)用。
作為長(zhǎng)征八號(hào)的升級(jí)版,長(zhǎng)八甲沿用基礎(chǔ)型的芯一級(jí)和助推器,創(chuàng)新研制3.35米直徑通用氫氧末級(jí),搭配5.2米直徑整流罩,全箭高超過50米,起飛質(zhì)量約371噸,起飛推力約480噸。通過模塊化組合與新材料應(yīng)用,火箭在不增加硬件成本的前提下,實(shí)現(xiàn)運(yùn)載能力提升55%,構(gòu)建起太陽(yáng)同步軌道3噸、5噸、7噸級(jí)的運(yùn)載能力梯隊(duì),可滿足未來主流中低軌道載荷發(fā)射需求。
從人機(jī)耦合到毫秒級(jí)響應(yīng)
商業(yè)航天的高密度發(fā)射需求,首先對(duì)地面測(cè)發(fā)控系統(tǒng)的安全性與效率提出極致挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)發(fā)射模式中,手動(dòng)操作與自動(dòng)系統(tǒng)的“人機(jī)耦合”環(huán)節(jié)長(zhǎng)期存在風(fēng)險(xiǎn)——操作員在加斷電、伺服機(jī)構(gòu)啟停等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)需與自動(dòng)化系統(tǒng)并行作業(yè),人員狀態(tài)波動(dòng)或操作中斷可能引發(fā)安全隱患。長(zhǎng)八甲團(tuán)隊(duì)以“全流程自動(dòng)化”為突破口,徹底重構(gòu)了地面操作邏輯。
火工品控制的“毫秒級(jí)跨越”是自動(dòng)化升級(jí)的典型代表。以往,火工品短路保護(hù)依賴人工登塔操作,耗時(shí)數(shù)小時(shí)且風(fēng)險(xiǎn)極高。如今,地面系統(tǒng)可自動(dòng)生成“保護(hù)持續(xù)至點(diǎn)火瞬間”的安全指令,將高危操作壓縮為毫秒級(jí)指令傳輸,不僅消除了人工接觸風(fēng)險(xiǎn),更將操作效率提升上萬倍。伺服機(jī)構(gòu)控制與加斷電流程也同步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,過去依賴人工經(jīng)驗(yàn)判斷的環(huán)節(jié)被轉(zhuǎn)化為精準(zhǔn)系統(tǒng)指令,在線回路組織測(cè)試中,測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)回傳取代了人工設(shè)備連接,效率與精度雙提升的同時(shí),杜絕了火工品接觸風(fēng)險(xiǎn)。
直擊商業(yè)發(fā)射場(chǎng)空間與成本難題
商業(yè)發(fā)射場(chǎng)緊湊的工位布局與嚴(yán)苛的成本控制,倒逼長(zhǎng)八甲團(tuán)隊(duì)走出技術(shù)舒適區(qū),針對(duì)性破解專屬難題。
“主動(dòng)漂移”化解塔架碰撞風(fēng)險(xiǎn)。新工位設(shè)計(jì)中,火箭與發(fā)射塔架距離較傳統(tǒng)工位顯著縮小,可能存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)。團(tuán)隊(duì)顛覆傳統(tǒng)“減小漂移”思路,在飛控系統(tǒng)中首創(chuàng)“起飛主動(dòng)漂移控制”技術(shù)——火箭點(diǎn)火離架瞬間,通過系統(tǒng)主動(dòng)控制,自主生成橫向控制量,使其平穩(wěn)向遠(yuǎn)離塔架方向漂移,從源頭消除碰撞隱患。
“過冷液氧”與“鋰電應(yīng)用”雙提效。為滿足商業(yè)發(fā)射的成本訴求,長(zhǎng)八甲工程應(yīng)用“過冷液氧加注”技術(shù):通過深度降低液氧溫度提高密度,同等容積貯箱可承載更多燃料,實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)推力增強(qiáng),運(yùn)載能力提升約10%。同時(shí),鋰離子電池全面替代傳統(tǒng)鋅銀電池,其長(zhǎng)壽命與免維護(hù)特性,解決了鋅銀電池“僅數(shù)周壽命、飛行前需更換”的痛點(diǎn),大幅降低測(cè)試成本與狀態(tài)切換風(fēng)險(xiǎn)。
從地面系統(tǒng)的自動(dòng)化革命到發(fā)射場(chǎng)景的定制化創(chuàng)新,長(zhǎng)八甲以“毫秒級(jí)安全指令”“主動(dòng)漂移控制”“過冷液氧提效”等技術(shù)組合拳,精準(zhǔn)響應(yīng)了商業(yè)航天對(duì)快、省、穩(wěn)的核心需求。這些突破不僅為實(shí)現(xiàn)“7天發(fā)射、7天恢復(fù)”的高密度發(fā)射愿景奠定基礎(chǔ),更標(biāo)志著中國(guó)運(yùn)載火箭在商業(yè)航天賽道上邁出從適應(yīng)需求到引領(lǐng)需求的關(guān)鍵一步。
(圖片拍攝:肖國(guó)軍)
編輯:韓瀟