一箭入星海“金牌”送群星——走进航天科技集团长二丁火箭试验队

文章来源:中国航天报 发布时间:2021-10-18

成了,“长二丁”太稳了。

10月14日,由航天科技集团研制的长征二号丁运载火箭成功将11颗卫星送入太空,其发射的主星为太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星,用以开展国际首次太阳Hα波段光谱成像探测。

中国的逐日之征拉开序幕。

出手便是“金牌”

有其始之,则已之也难。从立项开始到现在,“长二丁”这三十余载荣誉等身,美誉不断,“3次龙抬头”已成业界美谈。

1992年8月9日,长二丁火箭首次在酒泉卫星成功发射,首飞一战成名,给当时中国航天不利的形势注入了新生机,后在中国运载火箭发射形势严峻的情况下,顶住压力取得遥二、遥三任务圆满成功,扭转了国内航天任务接连失利的被动局面。

自1992年至今,长二丁火箭已成功发射55次,是当之无愧的“金牌火箭”。

勇赴征途,辉煌不断。在取得一些成绩后,长二丁火箭不曾满足,从未放慢追求卓越的步伐,通过全方位的技术革新,提升火箭固有可靠性;通过采用控制系统冗余、组合导航、迭代制导等先进技术,使全箭可靠性指标达0.97以上。

品质可靠,那就多用。于是,“金牌火箭”也有了“优秀的烦恼”。

在高密度发射的今天,短期内异地多发、同地连发都不奇怪。长二丁火箭团队通过设计改进、流程优化和数字化手段应用,做到提效率、保质量。目前,“长二丁”发射场工作周期已优化为13天。30年来,时间越来越紧,任务越来越重,而“长二丁”还是那个“长二丁”,卓越依旧。

“世界技能奥林匹克”,最高层级的世界性职业技能赛事——第46届世界技能大赛花落上海,并计划于2022年10月举办。本次发射任务中,长二丁火箭为该赛事冠名,以科技力量联合技能力量,以创新驱动擘画未来蓝图。出手,便是“金牌”。

“星”多不压身

卫星是科学试验领域的依仗,而如何把这些星给“请”到上天去,就要看它们的重要伙伴——运载火箭。“墨子号”量子卫星、“悟空号”暗物质卫星,碳卫星、电磁监测卫星……诸多科学实验卫星在星海焕发光彩的背后,有着一枚枚“长二丁”的奉献。

“长二丁”的奉献是有价值的,但还可以更有价值。现如今,运载火箭的经济性备受关注,极致发挥运载能力,一箭多星、一发入轨。

为捎上更多的“星客”,本次长二丁火箭首次采用搭载圆盘构型,突破了以往侧壁搭载对于卫星数量和包络的限制,卫星搭载数量拓展到10颗。设计师全流程梳理工作要点和风险点,与卫星研制团队反复多轮迭代,确保多颗卫星分离安全,确保搭载圆盘的首次应用成功。

长二丁火箭总体结构设计师李懿德介绍说,“火箭整流罩内空间有限、包络限制严格,而本次任务的卫星数量多、外形各异,如何合理安排搭载是一大难点。本次任务首次使用圆盘构型,提高了火箭整流罩包络空间的利用率。结合自身高适应性的特点,长二丁火箭将在商业航天领域不断建立优势。”

本次发射任务搭载了10颗小卫星,分别为北京航空航天大学研制的SSS-1卫星、上海交通大学研制的SSS-2A卫星、深圳航天东方红卫星有限公司研制的轨道大气密度探测卫星和商业气象探测卫星、南京理工大学研制的田园一号卫星、港航科深圳空间技术有限公司和九天微星(上海)航天科技集团有限公司联合研制的金紫荆卫星二号、耕宇牧星空间科技有限公司研制的低轨导航增强试验卫星、北京和德宇航技术有限公司研制的两颗和德二号卫星以及上海利正卫星应用技术有限公司研制的VDES交通试验星。

“金”益求“精”

“金牌火箭长二丁”因其可靠性、先进性、经济性备受青睐,且“安全”至上,性能愈趋完美。

如今火箭高密度发射,落区环境安全成为公众焦点。为缩小落区范围、保障落区安全,栅格舵落区控制系统上阵了。

八院805所抓总研制的栅格舵落区控制系统主要由栅格舵结构系统、电气系统和一级剩余推进剂排放系统构成。

其中,栅格舵结构系统可实现在火箭上升段折叠舵面以避免对卫星发射任务造成的影响,在再入返回段完成解锁—展开—控制指令转动等一系列复杂动作。长二丁火箭研制团队精心设计、选材和试验,使舵面能承受上千摄氏度高温和数吨载荷,而重量仅为同类产品的1/3。

栅格舵电气系统是栅格舵控制的“大脑”,通过发送指令指挥舵面偏转,导引一子级箭体向目标点飞行。火箭研制团队将测量、导航控制、供配电、遥测等功能整合到一个不到20厘米的小盒子中,并大胆选用商业元器件,通过多项设计和试验,确保栅格舵电气系统功能全、重量轻、价格低,且可靠性高。

火箭一级剩余推进剂排放系统通过氧化剂在空中排放的方式,能有效降低一子级在空中解体的概率,从而保障落区安全性。

本次任务中,长二丁运载火箭首次应用栅格舵落区控制系统,开展性能验证试验。通过展开的栅格舵对一子级返回进行姿态控制,可达到一子级落区范围缩小 80%以上的目标,让运载火箭落点更加精准可控,极大改善落区安全环境。

就长二丁火箭未来发展方向,李懿德说,“作为八院新技术验证平台,‘长二丁’将不断进行新技术验证工作,持续发挥可靠性、先进性、经济性的优势。(任长胜)