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力箭一號首次挑戰低溫發射,有何難點?商業航太如何實現低成本?
 

時間:2024年2月29日

嘉賓:中科宇航副總裁、力箭一號總設計師 史曉寧

中國網:2024年1月23日12時3分,力箭一號遙三固體運載火箭在我國酒泉衛星發射中心發射升空,採用“一箭五星”的方式,將5顆衛星順利送入預定軌道,飛行試驗任務獲得圓滿成功,該批衛星主要用於科學研究、空間探測、環保普查等領域。此次任務是力箭一號運載火箭的第3次飛行,也是首次挑戰低溫發射。截至目前,力箭一號運載火箭已連續三次發射取得成功,將37顆衛星送入預定軌道。作為目前我國商業運載火箭領域具有核心競爭力的中型固體運載火箭,力箭一號也是我國商業航太主力火箭之一,可有效滿足中低軌道商業發射市場需求,同時具備滿足市場多樣化需求的快速響應能力。力箭一號遙三運載火箭有何技術迭代?技術水準在國內外處於何種位置?商業航太在中國航太産業發展中能發揮怎樣的作用?本期節目邀請中科宇航副總裁、力箭一號總設計師史曉寧與廣大網友交流。

中科宇航副總裁、力箭一號總設計師史曉寧接受中國網《中國訪談》專訪。 中國網記者 楊佳 攝影

中國網:史總,您好!歡迎您做客中國網《中國訪談》節目。

史曉寧:主持人好。各位觀眾好,各位網友大家好!

中國網:本次力箭一號遙三運載火箭的成功發射對於我國商業航太領域而言具有哪些意義?

史曉寧:力箭一號是2022年實現首次發射,在2023年完成了第二次發射,2024年1月23日完成了遙三的發射。

遙三的發射,對於中科宇航來講是兩方面的突破,第一個是我們廣州的産業基地自主總裝、測試、整合的第一批火箭,也是我們開始這種高密度發射的開端,同時也是整個低成本,包括産業化、工業化的商業航太發射的起始。

另外,對於我國商業航太來講,因為商業航太最主要的目的還是降低成本,同時實現高可靠的商業發射,通過商業化去改變人民的生活,讓航太更貼近大家的生活,所以,還是要低成本和商業化。

力箭一號遙三運載火箭也是通過工業化去降低成本,去批量化生産,快速響應、快速執行發射任務。遙三火箭是在遙一、遙二,在力箭一號驗證關鍵技術成熟度的基礎上第一次實現應用發射,也是我國應用商業發射的開端。

 中國網:這次火箭的發射是力箭一號第三次成功發射,相比前兩發火箭而言,這一發火箭有哪些技術迭代以及技術亮點呢?

史曉寧:第一個就是去任務化設計,這也是面向後面高密度發射做的一項技術創新,就是把火箭的介面和衛星的介面做分開設計,後面火箭基礎級可以隨時做總裝測試,隨時去執行發射。不管是哪一批的衛星,我們可以實現這種去任務化、高密度發射,這方面也是我們設計了衛星單獨的控制器,對衛星的星箭分離、包括星箭分離控制採集的一種獨立控制器,不用去跟火箭耦合的設計。

第二,我們也是在遙一和遙二基礎上減少了很多測量的設備,因為遙一、遙二主要還是考核關鍵技術,考核火箭的技術方案。遙三開始進入到應用發射,所以,我們在基礎上減少了很多的測量設備,做了一個減遙測處理,這個也是為了一個是提高運載能力,另外一個也是降低整個火箭的研製成本。

第三,主要的技術創新包括應用創新就是這一發火箭是首次實現批量生産、批量製造,是第一批在廣州的産業基地批量生産的火箭,為後續批量生産低成本(火箭)提供了一個良好的開端。

中國網:我們關注到,前兩發火箭的發射時間都選擇在六、七月份,而這次遙三的發射選擇在了寒冬,甚至要經歷零下二十度左右的嚴寒的考驗。那麼這一發射時間的選擇是出於什麼樣的考慮?這對於火箭發射會帶來哪些技術挑戰?

史曉寧:像主持人説的,我們力箭一號遙一和遙二都是選擇在夏季發射,夏季是溫度比較適宜的季節。遙三火箭(發射)是在一月份,是在酒泉最冷的季節去發射,這個主要出於兩方面的考慮:第一個,因為力箭一號是作為應用發射的一款火箭,要適應不同的發射環境。在技術方案考核比較充分的基礎上,各種環境的適應性也要進行考核,所以,遙三當時選擇了冬季發射,在一月份最冷的時候發射也是出於這種環境適應性的考核。 第二,因為遙三是第一次實現衛星採購整箭執行發射,所以,我們也是根據衛星客戶的需求,選擇了這一發火箭發射的時間。因為衛星在軌執行任務有一個窗口,這個時間也是它比較合適的一個窗口。所以,我們基於這兩方面的考慮選擇了一月份來執行發射。

中國網:除了嚴冬狀態之外,在技術上是否還有其他的難點?

史曉寧:選擇冬季發射,我們當時做了很多工作,包括我們箭上和地面産品是不是能夠適應這種零下二十度以上的低溫環境。另外一個比較重要的是衛星,因為衛星上有很多高精密的設備,載荷的設備,包括一些光學鏡頭,這些都對溫度和濕度的要求比較高。因為溫度和濕度是互相制約、互相影響的參數,所以,會為我們的火箭和衛星提供一個保溫廠房,這個廠房是可以移動的,這也是力箭一號的一個技術創新。

首先通過廠房為火箭、衛星和裝載衛星的整流罩提供一個常溫、恒濕的環境,同時我們也會給衛星提供二十度的恒溫恒濕的環境。所以,我們也會根據火箭環境的變化,包括有的時候火箭要離開廠房做測試、要回到廠房,根據環境變化去動態調整空調和廠房的溫濕度。所以,我們也是設置了動態調整的能力。

為了這次低溫發射,為了衛星和我們箭上産品,我們進行了這種動態的溫濕度控制的技術創新。

中國網:目前,力箭一號的技術水準在國內外處於什麼樣的位置?是否與國際先進的固體火箭的技術水準存在差距?

史曉寧:力箭一號是2019年正式立項開始研製,當時定位就是一款低成本、高可靠、適配商業市場的運載火箭,所以,當時選擇固體火箭我覺得是兩方面的考慮。第一,因為現在商業火箭降成本主要的方式就是工業化,包括美國SpaceX公司做的獵鷹9號的回收復用,其實也是工業化降成本的一種方式,通過火箭的回收、批量發射去降低成本。力箭一號之所以選擇固體,還是通過固體火箭這種快速整合的設計,快速迭代的生産來實現工業化的降成本。所以,我覺得力箭一號跟國際上像SpaceX的獵鷹9號火箭相比,它的目的都是實現高可靠、低成本、商業發射的能力。

從技術水準和適應商業發射能力的情況來看,目前來講還是有一定的差距,因為獵鷹9號的回收復用可以大幅降低單次發射成本,我們和SpaceX相比還有一定的差距,但是已經把這個差距從量級縮短到了基本上是接近的一個程度。所以,我覺得力箭一號無論從技術上還是從市場適應性方面在國際和國內都是處於一種領先的水準。 

中國網:隨著力箭一號三次的成功發射,這是否意味著從今年開始力箭一號可以更加頻繁的發射,源源不斷的送“星”上天?

史曉寧:力箭一號從第一發到第三發一共送了37顆衛星入軌,送的所有的上行的載荷品質超過三噸。這個紀錄也是對我們國家商業航太發展的一個很直觀的反映,從一開始做很多的技術驗證,到現在可以實現批量的應用發射,我覺得這是一個非常進步的現象。

目前力箭一號遙三是第一批自主批量生産、研製、總裝整合的火箭。後續今年這五發火箭目前已經基本上都完成了投産,陸續會交付驗收,完成總裝測試。所以,火箭是做好了準備。

中國網:目前中科宇航在北京新設立了一個大型的試驗室,那麼請您介紹一下這一試驗室將會承擔哪些試驗任務?

史曉寧:我們在北京的南六環有試驗中心,這個試驗中心主要有承載兩方面任務的能力。第一就是我們力箭一號批量的力學環境試驗的能力,試驗中心也是承接很多力學環境試驗,包括振動、模態、相關的衝擊這種力學環境的試驗。第二,我們在研的力箭二號液體運載火箭也是面向未來低軌網際網路星座組網發射的大型的液體火箭,運載能力達到8噸以上的量級,還有很多液體火箭獨有的低溫、管路、閥門相關研製的試驗,所以,我們這個試驗中心也會承擔力箭二號很多研製試驗的工作。

中國網:時值新春佳節,我們也關注到了,此次力箭一號遙三運載火箭涂裝了由國家文化和旅遊部主辦的“歡樂春節”的活動標識和吉祥物——“吉祥龍”的形象,而同時正在空間站執行任務的航太員也收到了同款的吉祥物。那麼我們想請您介紹一下,這次搭載是如何促成合作的?

史曉寧:“歡樂春節”活動是我們國家文化和旅遊部在海外開展的歡度春節的一項活動,從2010年開始應該已經持續十三、四年的時間了,也是很有特點的一項活動。因為春節是我們國家的傳統節日,也是利用這種“歡樂春節”的活動跟海外的、全世界各國的友人共同分享我們春節的喜悅,同時宣傳我們國家的傳統文化,也是跟世界各國的人民和我們海外的華人華僑共度歡慶的節日。

力箭一號遙三的發射正值龍年的春節前夕。我們通過力箭一號的發射,通過這次航太發射任務,通過文旅部的“歡樂春節”的活動,更好地去宣傳我們國家航太發展的技術水準,同時更多地推廣我們商業航太目前的發展現狀。通過力箭一號遙三的發射成功,為我們龍年春節提前送上祝福。

中國網:我們也感受到,近年來,我國航太發射保持著高增長,更多的民營企業不斷地參與到了航太發射中來,可以説我們的商業航太産業進入了發展快車道。那麼我們想請您介紹一下商業航太在中國航太産業發展中能發揮怎樣的作用?您又是如何看待商業航太發展的前景?

史曉寧:因為商業肯定是面向商業應用、面向百姓的大眾的生活,所以,我覺得肯定是從應用端出發。從商業航太有現在這種繁榮的情況來看,主要的體現在幾個方面:第一個就是通信事業的發展,我覺得我們通信行業從最早的2G、到3G、到現在的4G、5G,未來的衛星低軌網際網路星座組網,可以把我們的通信行業提升到一個新的發展的場景。所以,我覺得第一個就是衛星網際網路的發展,包括衛星通信的發展,這是促生商業航太發展的第一個因素。

第二個是商業航太如果可靠性提高了,未來可以做載人的旅遊飛行,包括洲際的運輸,包括像空間站的貨運,這個都是可以通過商業航太來實現的。

我覺得主要還是應用的發展。應用的發展促生了火箭、衛星和飛船的全産業鏈的商業化。我覺得商業航太可能更接地氣,因為國家的航太更多的是推進我們國家航太事業的進步。從國家的戰略角度去出發,去推進航太産業的發展和進步。商業航太更多的是面向大眾的生活,通過航太技術改變大眾的生活,包括我們未來的無人駕駛,包括萬物互聯,其實都跟商業航太有關。所以,我覺得商業航太可能更接近我們這種生活。

中國網:下一步,中科宇航將會在哪些商業航太領域進行規劃和佈局呢? 

史曉寧:中科宇航後面的佈局,我覺得體現在幾個方面。第一個是力箭一號的高密度發射。因為力箭一號經過前三發的考核,經過了技術方案包括環境適應性的考核,後面具備了商業化批産發射能力,同時驗證了我們這個産業基地的批量發射、批量生産的能力,為更多的商業載荷包括商業市場提供發射服務,這是第一個方面。第二個方面我們正在研發的力箭二號液體火箭是運載能力更大、經濟性更好的一款火箭,它對標的這個細分市場也不一樣,它主要對標網際網路星座組網發射。因為力箭一號主要還是小衛星拼車發射和早期的技術驗證星的發射服務。力箭二號更多的是面向應用市場,低軌網際網路星座應用組網發射,力箭二號的運載能力大概是在8噸以上,同時,通過這種集束化設計、通用模組化設計,去進一步降低成本,進一步提高火箭的工業化的特性。力箭二號也是計劃在2025年實現首次發射,目前包括火箭的方案,箭上的産品和主要的地面試驗已經陸續正在開展和完成,這是第二個方面。

第三個方面,我們正在預先研究、預先開發的太空旅遊的産業,這個主要是面向未來的亞軌道旅遊,可以提供6到7人亞軌道失重(體驗)的旅遊服務,為我們後麵包括體驗這種軌道空間的旅遊環境,以及未來實現洲際快速運輸提供一個很好的運載平臺。

中國網:感謝史總接受我們的採訪。

史曉寧:謝謝主持人。


(本期人員:編導/主持:裴希婷;後期:劉凱;攝影:楊佳;主編:鄭海濱)

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來源:中國網
(本期人員:編導/主持:裴希婷;後期:劉凱;攝影:楊佳;主編:鄭海濱)
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