[新春走基層]我在中國造火箭 力箭二號研發進度披露
中國網記者 楊佳 攝影報道
【引語】近年來,中國航太進入創新發展“快車道”,國內商業航太興起,一批商業火箭、衛星初創公司破土而出。當前,在航太發射高需求的強力帶動下,中國商業航太産業正在邁向高速發展期。
17日晚,長征七號運載火箭托舉著天舟七號貨運飛船為中國空間站送去了5.6噸的物資。在地平面之上約400公里高的中國空間站裏,航太員長期在軌工作生活,最喜愛的食物就是新鮮的水果。
將來,天地通勤飛船可能更加頻繁,甚至是一週一次。中科宇航副總裁楊浩亮向中國網記者暢想了未來的場景。那樣,航太員就能更加便捷地吃到新鮮的水果,當然,上行實驗物資也將更加頻繁。
這樣做有一個前提,就是有一套低成本的貨物運輸系統。
2023年,中科宇航與中國科學院微小衛星創新研究院以低成本貨運飛船與力箭二號液體運載火箭的船箭協同解決方案,成功入圍中國空間站低成本運輸系統方案徵集的競標,獲得中國載人航太工程總體的支援,進入了方案詳細設計階段。
那麼,作為天地穿梭的“快遞小哥”,力箭二號擁有怎樣的優勢呢?為此我們專門採訪了中科宇航副總裁楊浩亮和技術總監廉潔。
4人發射一枚火箭
楊浩亮向記者表示,力箭二號將實現快速部署發射,具備每年發射二三十次的能力。
擁有這樣的發射能力,這意味著火箭的生産、測試、發射等各個環節都要跟得上節奏。
力箭二號通過通用化、系列化、組合化的“三化”設計,採用一型發動機、一個貯箱模組,成熟度高,産品線統一,批産能力大幅增強。
兩年前,中科宇航的首型火箭——力箭一號首發成功。當一枚高30米,直徑2.65米,重達135噸的龐然大物飛向天際之時。很難想像,4個人就可以完成這枚火箭的發射任務。中科宇航技術總監廉潔告訴記者,力箭一號的航電和飛控系統可以實現118個流程自動運作,真正實現一鍵式發射。他強調,這套構架同樣將應用到力箭二號的身上。
同樣,力箭一號採用水準對接、水準運輸、水準測試,在發射場整體豎起到垂直髮射狀態。“三平一垂”的起豎發射模式可以將發射場工作週期縮短到7天。縮短火箭在發射場時間,相應的支援工作將大幅減少,也就相應降低了成本。廉潔説,這一理念也將繼承到力箭二號當中。
研發是站在前人的肩膀向上攀爬
力箭二號是基於液體通用芯級構型的二級捆綁運載火箭。火箭芯級採用液體串聯佈局,芯級外側並聯兩枚通用芯級模組。
力箭二號的通用芯級直徑設定為3.35米。了解中國航太各型火箭的朋友,會發現這是一個熟悉的數字,從長征二號、長征三號、長征四號、長征六號、長征七號、長征八號系列火箭的芯級直徑均為3.35米。目前,包括雙曲線二號、天龍二號等火箭芯級直徑也是如此。
廉潔告訴記者,力箭二號的芯級和助推器也都採用通用芯級,這樣一來,火箭主要模組的設計、生産工藝和加工製造的流程,都能夠得到很好保障,實現快速、降本的目標。
廉潔坦言,力箭二號的研發不僅僅依靠企業自身的經驗積累,同樣也繼承了中國航太幾十年的發展的寶貴經驗。
放眼中國航太,不僅僅中科宇航一家如此,幾乎所有航太科技企業都是如此,站在了中國航太事業乃至中國基礎科學研究快速發展的肩膀上前行。
液體火箭變化更多 應用更靈活
説起力箭二號,很多時候都不得不提力箭一號。因為,它們出自相同的研發團隊。在力箭一號成功首飛之後,他們便投入到新型火箭的研發當中。
楊浩亮告訴記者,力箭二號的研發繼承“前輩”的基因,延續著産品思路和設計理念。高成熟度和高整合性的技術和産品,降低了研發量的佔比。他表示,兩型火箭不同之處是動力系統,力箭一號採用固體推進劑,而力箭二號採用液體燃料。
液體火箭的應用更靈活,通過推進劑分佈式加注,一舉提高火箭規模和易用性,可以通過調節推進劑加注量實現靈活的軌道,並可以通過加減助推器實現火箭運載能力的梯度跨越。
楊浩亮透露,計劃將在今年完成力箭二號的研製工作,明年上半年完成總裝,隨後在6月擇機進行發射。
力箭一號的歷次發射都是在酒泉衛星發射中心的中科宇航專有發射工位執行。
楊浩亮向記者透露,力箭二號將力圖實現在一南一北兩地發射的能力。他表示,目前中科宇航正在原有的固體火箭發射工位的基礎上進行拓展,未來將具備液體火箭發射能力。此外,位於海南的文昌商業發射場二號液體火箭發射工位也將於今年6月形成發射能力,這個通用發射工位將可以發射多家火箭企業的十多個型號的火箭,其中也包括力箭二號。
未來,力箭二號將根據搭載的航太器的軌道,選擇適合的位置實施發射任務。
將驗證可回收技術 開發太空旅遊
“快”“可靠”“低成本”,是兩位被訪對象使用率最高的詞彙。低成本是商業航太企業的核心優勢之一。
目前,中科宇航的運輸成本大約在3.5萬到4萬元每公斤。楊浩亮希望,未來能壓縮至2.5萬至3萬元每公斤,甚至更低的水準。
説起降低成本的話題,可回收是火箭研發企業繞不開的技術路線。
楊浩亮告訴記者,力箭二號將在完成首飛後嘗試可回收的相關技術。他表示,可回收技術的驗證需要有一個過程,將百噸級箭體,從百公里高度,以百公里每分鐘速度回收回來,需要解決輕質化箭體結構、兆瓦級氣動熱預示和防護、高速回收控制等難題,是一個複雜的技術群。他強調,作為一家商業企業,即使是驗證的過程,仍會以完成主任務為主,回收作為搭載試驗,直至成功。
在中科宇航辦公大樓的一層大廳裏,顯要的位置矗立著三枚火箭,分別是力箭一號、力箭二號和太空旅遊飛行器。
這樣的展示,顯示出中科宇航未來也將踏足太空旅遊賽道。乘坐太空旅遊飛行器飛越亞軌道,體驗一把上帝視角。楊浩亮預測,太空旅遊將會成為一個新的經濟增長點。
楊浩亮講,太空旅遊飛行器將使用已經得到驗證的可回收技術,同時,也將是進一步積累技術的過程。從商業角度講,這也是在逐步釋放技術風險。
未來發展將繼續加速
中科宇航成立於2018年,是一個朝氣蓬勃的團隊。楊浩亮、廉潔和企業的300多名員工都很年輕,但平均又都有十年以上的火箭研發經驗。
從業的這十多年,廉潔切身感受著中國航太事業的快速發展。他感嘆,"我們從把想要的東西送入太空,變成了把想要的東西送到想要的地方。”他強調説,這種改變反映出我們國家使用太空能力的巨大飛躍。
他告訴記者,這正是讓他為之自豪,並奮力為之奮鬥的事業。
2023年,中國航太執行近70次發射任務,其中不乏商業航太企業的身影。新聞報道中不斷充斥著商業航太的資訊,首飛成功、試驗技術取得突破……
2024年,中科宇航將迎來6次發射,任務量較去年有爆髮式增長。楊浩亮説,這背後是用戶對力箭一號火箭發射可靠性的認可。1月23日12時03分,中科宇航研發的力箭一號遙三運載火箭·歡樂春節號在酒泉衛星發射中心成功發射,用一次任務圓滿成功打開了2024年高頻次發射的大幕。
開年來十多天時間,中國航太已經執行了五次發射任務,其中三次發射都是商業火箭,此外今年還將迎來神舟十八號、神舟十九號、嫦娥六號等重要發射任務,可以預見,2024年又將成為中國航太事業恢宏畫卷中濃墨重彩的一筆。
在去年年底的中央經濟工作會議談及2024年經濟工作時,專門提到打造商業航太等戰略性新興産業,可見國家對整個商業航太發展的重視。
楊浩亮講,商業航太是中國航太的一部分,對商業航太的重視,表現出國家對未來太空經濟的信心和決心。在他看來,這是一個機遇,在國家政策的支援下,不論是國企、民企還是混合所有制企業,都將為中國航太未來的發展貢獻力量。