超级“星探”涉猎范围扩至36000公里 长征七号A火箭发射成功

“成功了!”3月12日1时51分,在中国文昌航天发射场,我国新一代中型高轨液体运载火箭——长征七号A运载火箭托举试验九号卫星顺利进入预定轨道。


这是完善我国火箭运载能力布局的一次发射。


因为,作为长征七号运载火箭的亲兄弟,同是由中国航天科技集团有限公司一院研制的“长七A”是三级火箭,个头比“长七”更高,力气更大,跑得更远。


用数据来说话吧。


运载能力从5.5吨提升到7吨


目前我国现役主力运载火箭的地球同步转移轨道运力为5.5吨,“长七A”火箭将此项运力提升到了7吨,有效填补了我国高轨运载能力空白。


用专业的说法,就是“长七A”火箭副总师马忠辉说的,“长七A”地球转移轨道运载能力不低于7.0吨,奔月轨道能力不低于5.0吨,200×5000公里零倾角轨道能力不低于5.5吨。


作为新一代运载火箭的主力火箭之一,“长七A”火箭能够填补现有主力火箭运力空白,解决未来大中型卫星发射的迫切需求,带动我国运载火箭的全面更新换代,且在文昌航天发射场可快速形成发射能力,优化我国航天发射场能力布局。


发射轨道从400公里向36000公里拓展


力气够大,还飞得更远。专业的说法是高轨道发射能力。


所谓“高轨道”通常指的是近地点200公里、远地点36000公里的地球同步转移轨道。


北斗导航卫星、通信卫星都是这个轨道上的“常客”。目前我国除了“长七A”火箭外,长征三号甲系列和长征五号运载火箭都具备高轨发射能力。


“长七”发射轨道是近地点200公里、远地点400公里的近地轨道。


神舟飞船、“天宫”实验室和我国未来的空间站都在这个轨道上工作。和长征七号火箭一样,我国的长征二号F运载火箭、长征五号B运载火箭也都具备近地轨道的发射能力,而且也都是支撑我国载人航天工程建设而研制的火箭。


“火箭的运载能力有多大,中国航天的舞台就有多大。长七A火箭研制成功,意味着中国航天的舞台从400公里向36000公里拓展,舞台更加广阔。”长七A火箭总设计师范瑞祥说。


因为飞得远,未来长七A火箭除了投入到我国高轨卫星主战场发射任务外,还能执行零度轨道倾角卫星发射任务以及月球、火星和小行星探测等深空探测任务。


是不折不扣的万里“星探”。


为什么长个子就飞得远了


“长七A”全长60.1米,比53.1米长的“长七”高了一大截。


因为“长七A”是一型“三级半”构型的火箭,比“两级半”构型的“长七”多出了一个第三级。


所谓“二级半”就是火箭的芯一级、芯二级再加上助推器这个“半级”。多出的“芯三级”模块,主要就是为了给“长七A”提供能够往更高轨道飞行的动力。


大家都知道,火箭的助推器主要实现助推的功能,工作时间较短,一般在火箭点火后几十秒推进剂就会燃烧完,会与芯一级分离。“长七”火箭就是采用这种分离方式。


目前,世界上绝大多数火箭都采用这种分离方式。我国航天员乘坐的长征二号F火箭、发射北斗导航卫星的长征三号乙火箭、执行火星探测和空间站建设任务的“胖五”火箭都采用这种助推器先分离的方式。


但“长七A”不一样,它的助推器不单独分离,而是和芯一级结合在一起,在火箭起飞后173秒左右同芯二级分离。


据说,这样能有很多好处,助推器不单独分离,就可以少配备一套分离系统,从而降低系统整体的复杂度,提升了火箭的可靠性和经济性。


该项技术的应用不仅是国内首次,在国际上也是首次。


不过,要做到让助推器和芯一级一起分离也不容易,首先就要确保助推器和芯一级的燃料几乎同时燃烧完,这需要通过精确设计,调整助推器和芯一级燃料的加注量、调整发动机工作时序、调整一二级反推火箭位置等措施来实现。所以,长七A的芯一级、芯二级燃料加注量有减少,这也从另一个侧面解释了,长七A比长七高了7米,起飞重量反而减小了。


第362次腾飞


这是长征系列运载火箭的第362次飞行。然而,火箭的研制工作不是“搭积木”,成熟模块组装得到的新火箭依然面临很多技术挑战。


其实,2020年3月16日才是“长七A”火箭首飞的日子。猝不及防的失利,让研制团队的每个人在随后的一年里都在与时间赛跑。


范瑞祥说,长七A火箭是按照新一代运载火箭的型谱规划,在长七火箭基础上,与长三甲系列火箭三子级组合形成的一款新构型火箭,全面继承长七火箭、长三甲系列火箭技术基础。研制团队突破了大长细比火箭姿态控制技术、适应典型故障模式的制导控制技术等关键技术。


根据目前任务安排,长七A火箭2025年前任务饱满,将每年执行3-5次发射任务。


后续,长七A火箭还将根据任务需求研制更大直径整流罩构型,以长七A火箭为基础,通过增加上面级等方案,实现零度轨道倾角卫星发射任务、探月、探火和小行星探测等深空探测任务。


据悉,试验九号卫星由中国航天科技集团有限公司五院研制,主要用于空间环境监测等新技术在轨验证试验。该卫星从研制到出厂仅用8个月时间,创造了五院大中型遥感卫星研制的新纪录