一箭26星成功發(fā)射，如何“拼火箭”上太空？

今天（6月7日）12時(shí)10分，力箭一號(hào)遙二運(yùn)載火箭在我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，采取“一箭26星”方式，將搭載的試驗(yàn)衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道。該批衛(wèi)星主要用于技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)和商業(yè)遙感信息服務(wù)。此次任務(wù)是力箭一號(hào)運(yùn)載火箭第2次飛行。

這26顆衛(wèi)星上太空要干啥？它們是如何“拼火箭”上太空的？這么多衛(wèi)星，如何“安排座位”？為什么要拼火箭上太空？攻克一箭多星面臨哪些挑戰(zhàn)？要想把各種功能的衛(wèi)星載荷送到天上去，作為交通工具的力箭一號(hào)又有哪些非凡的本領(lǐng)？

如何給26顆衛(wèi)星排座位？有哪些技術(shù)難關(guān)？

【資料圖】

在本次發(fā)射任務(wù)中，力箭一號(hào)火箭就像一輛高速列車，負(fù)責(zé)將26顆衛(wèi)星送入太空。而這26顆衛(wèi)星就像是乘客“拼車”上太空。那么一次將這么多“乘客”安全送到目的地，要怎樣安排它們的“座位”？又有哪些技術(shù)難關(guān)呢？在發(fā)射前，總臺(tái)央視記者在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的火箭總裝廠房，對(duì)這一發(fā)火箭進(jìn)行了獨(dú)家探訪。

正在進(jìn)行總裝測試的就是我國最大的固體運(yùn)載火箭力箭一號(hào)，它總長約30米，起飛推力200噸，可以將1.5噸重的航天器送入500公里的太陽同步軌道。

此次力箭一號(hào)一箭多星發(fā)射，也突破了許多關(guān)鍵技術(shù)。

力箭一號(hào)運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師助理 史曉寧：我們?cè)趺幢ＷC衛(wèi)星支架的強(qiáng)度足夠，同時(shí)又能布得下衛(wèi)星，同時(shí)我們還要保證分離的安全性，我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)用了大量的時(shí)間去做設(shè)計(jì)、去做試驗(yàn)，整個(gè)過程中是解決了很多技術(shù)難題，克服了很多困難。

在設(shè)計(jì)26顆星的布局時(shí)，研制團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，最大的一顆衛(wèi)星的長度約2.4米，相比于其他衛(wèi)星更占整流罩內(nèi)的空間，怎么合理擺放它，成了困擾研制團(tuán)隊(duì)的一個(gè)難題。

力箭一號(hào)運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師助理 史曉寧：我們創(chuàng)新采用一種斜板的一個(gè)布局，斜頂在頭上，這樣就帶來了一些力學(xué)環(huán)境的問題，因?yàn)榄h(huán)境肯定沒有側(cè)掛或者是直頂環(huán)境好，所以我們做了大量的動(dòng)力學(xué)仿真，做了振動(dòng)試驗(yàn)，保證衛(wèi)星的環(huán)境在衛(wèi)星的承受范圍之內(nèi)。

通過研制團(tuán)的攻關(guān)，力箭一號(hào)合理地將26顆衛(wèi)星裝入了火箭整流罩，并設(shè)計(jì)了4次分離動(dòng)作，保證衛(wèi)星入軌時(shí)互不干擾。

26顆衛(wèi)星上太空去干啥？

那么這26顆衛(wèi)星上太空去干啥呢？據(jù)了解，力箭一號(hào)主要用于中小型衛(wèi)星的發(fā)射，此次任務(wù)中發(fā)射的26顆衛(wèi)星主要用于技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)和商業(yè)遙感信息服務(wù)，其中一顆衛(wèi)星上搭載了一個(gè)有意思的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這個(gè)設(shè)備的研制團(tuán)隊(duì)要到太空中做生物3D打印試驗(yàn)。什么是生物3D打印？它又能為我們的生活帶來什么樣的改變呢？

生物3D打印是以計(jì)算機(jī)三維模型為“圖紙”，裝配特制“生物墨水”，最終制造出人造器官和生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)品的新科技手段，太空生物3D打印需要在這一基礎(chǔ)上考慮微重力、空間輻射等環(huán)境因素對(duì)于細(xì)胞、生物材料以及打印過程的影響，難度非常大，目前在國際范圍內(nèi)仍處于起步階段。

清華大學(xué)機(jī)械工程系長聘副教授 太空生物3D打印載荷總設(shè)計(jì)師 熊卓：我們這次做的實(shí)驗(yàn)是在太空去做腫瘤的三維模型，因?yàn)槲⒅亓Φ沫h(huán)境和這些射線的環(huán)境，有可能給腫瘤細(xì)胞的行為帶來一些影響，現(xiàn)在是什么樣還不知道，有可能它對(duì)藥物更敏感，有可能它的致病性更強(qiáng)，這些都給科學(xué)家?guī)砹撕艽蟮钠诖?/p>

熊卓介紹，科學(xué)家希望這項(xiàng)研究能夠給腫瘤的治療帶來新的啟發(fā)。但由于生物3D打印所用的材料都是有活性的，衛(wèi)星所能攜帶的重量又十分有限，研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過近三年的攻關(guān)，研發(fā)了一整套腫瘤模型空間3D打印與培養(yǎng)系統(tǒng)，開發(fā)了適用于空間微重力環(huán)境的生物墨水體系和打印工藝。

清華大學(xué)機(jī)械工程系長聘副教授 太空生物3D打印載荷總設(shè)計(jì)師 熊卓：我們目前的腫瘤模型的三維打印的設(shè)備，它大概只有兩個(gè)紙巾盒的大小，總的重量也只有6公斤，但是它能夠做很復(fù)雜的功能。然后這些實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)開展完成之后，都會(huì)通過衛(wèi)星能夠傳回地面，整個(gè)過程都是全自動(dòng)完成的。

熊卓告訴我們，在小衛(wèi)星上搭載太空生物3D打印只是課題的第一步，通過對(duì)這次任務(wù)獲取數(shù)據(jù)的分析，研制團(tuán)隊(duì)還將進(jìn)一步完善這個(gè)課題，助力我國航天醫(yī)學(xué)工程與空間生物學(xué)研究。

為什么要"拼火箭"上太空？

一箭多星發(fā)射任務(wù)對(duì)于我們來說，并不陌生。此前，我國一箭多星的最高發(fā)射紀(jì)錄由長征八號(hào)火箭發(fā)射一箭22星創(chuàng)造。您可能要問，我們?yōu)槭裁匆淮未?拼火箭"上太空呢？專家介紹，所謂一箭多星，就是通過一次發(fā)射任務(wù)，將多顆衛(wèi)星送到預(yù)定的軌道。對(duì)于商業(yè)航天市場而言，成本是必須考慮的重要因素。對(duì)于重量只有幾公斤到幾十公斤的小衛(wèi)星，搭載發(fā)射，就成為節(jié)省成本的最優(yōu)選擇。此外，一箭多星還可以大幅度提高研制效率、發(fā)射效率，滿足高密度發(fā)射的任務(wù)需求，具備標(biāo)準(zhǔn)化的“拼車”模式也將成為未來商業(yè)航天的主流。

作為交通工具 力箭一號(hào)有何非凡本領(lǐng)?

此次任務(wù)是力箭一號(hào)火箭的第二次飛行，連續(xù)成功發(fā)射，標(biāo)志著力箭一號(hào)運(yùn)載火箭技術(shù)狀態(tài)成熟和可靠性的不斷提升。要想把各種功能的衛(wèi)星載荷送到天上去，作為交通工具的力箭一號(hào)又有哪些非凡的本領(lǐng)？

火箭發(fā)射衛(wèi)星的重量代表了火箭的運(yùn)載能力，同時(shí)也決定了火箭的商業(yè)價(jià)值，此次發(fā)射的26顆衛(wèi)星總重量約1.1噸。

力箭一號(hào)作為一型四級(jí)固體運(yùn)載火箭，在運(yùn)載能力、入軌精度、設(shè)計(jì)可靠性、性價(jià)比等方面已經(jīng)邁入世界固體運(yùn)載火箭領(lǐng)域先進(jìn)行列。

中科院力學(xué)所空天飛行科技中心主任 楊毅強(qiáng)：我們這個(gè)火箭是迄今為止，我們國家運(yùn)載能力最大，起飛推力最大，起飛重量最大的一個(gè)固體火箭。整個(gè)火箭長是30米，直徑是2米65。整流罩有2米65和3米35兩種狀態(tài)，這次飛的還是2米65狀態(tài)。

楊毅強(qiáng)告訴我們，由于前兩次飛行需要積累寶貴的飛行數(shù)據(jù)，因此火箭內(nèi)部安裝了許多傳感設(shè)備，占用了一定的運(yùn)載能力。力箭一號(hào)首飛時(shí)的衛(wèi)星重量是800公斤，這次提高到了1.1噸。后續(xù)，經(jīng)過多次飛行的經(jīng)驗(yàn)積累，力箭一號(hào)的運(yùn)載能力將逐步提高到最大。

力箭一號(hào)運(yùn)載火箭總設(shè)計(jì)師助理 史曉寧：今年目前還策劃了兩次發(fā)射任務(wù)，這兩次發(fā)射任務(wù)都是商業(yè)發(fā)射，衛(wèi)星整個(gè)重量會(huì)越來越重，越來越接近我們最大的運(yùn)載能力和上行的重量。

力箭一號(hào)火箭的專屬發(fā)射工位長啥樣？

作為我國目前運(yùn)載能力最大的固體火箭，力箭一號(hào)的發(fā)射工位也和其他固體火箭不同，研制團(tuán)隊(duì)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心單獨(dú)建設(shè)了一個(gè)工位，到底長啥樣？一起來看一看。

這里是力箭一號(hào)運(yùn)載火箭的專屬發(fā)射工位，在這個(gè)工位上有四個(gè)大件，分別是發(fā)射場坪、火箭運(yùn)輸車、移動(dòng)式的環(huán)境保障裝置，以及火箭的起豎發(fā)射裝置。這四個(gè)大件湊在一起就可以實(shí)現(xiàn)火箭的發(fā)射功能了。

力箭一號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師 胡小偉：我們這個(gè)實(shí)際上是一個(gè)簡易的發(fā)射場地，我們整個(gè)的發(fā)射裝置也比較簡單，是一個(gè)水平總裝、水平運(yùn)輸、水平測試、垂直發(fā)射這種“三平”的模式。

基于使用固體燃料的特點(diǎn)以及采用的“三平一垂”發(fā)射模式等因素，力箭一號(hào)不需要復(fù)雜保障設(shè)施就可以實(shí)施發(fā)射，這樣既節(jié)省了建設(shè)成本，還簡化了使用維護(hù)的工作量。

據(jù)介紹，工位上的移動(dòng)式環(huán)境保障裝置是國內(nèi)首個(gè)移動(dòng)式火箭廠房，可以為火箭提供舒適的環(huán)境。

力箭一號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師 胡小偉：平時(shí)的話我們火箭沒來，它就罩到我們的發(fā)射裝置上，對(duì)整個(gè)的發(fā)射裝置是一個(gè)保護(hù)，火箭來了以后，我們把這個(gè)裝置自動(dòng)開到一側(cè)去，把火箭放上，放上以后，我們移動(dòng)裝置就可以把它保護(hù)住，保護(hù)起來。在發(fā)射前把移動(dòng)裝置移走，這樣的話就相當(dāng)于一套裝置實(shí)現(xiàn)了我們發(fā)射和等待狀態(tài)的兩個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，簡化了咱們整個(gè)的發(fā)射裝置。

未來，力箭一號(hào)研制團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心建設(shè)火箭總裝廠房和發(fā)動(dòng)機(jī)儲(chǔ)存廠房，逐漸形成批量化發(fā)射能力。

力箭一號(hào)火箭是如何生產(chǎn)出來的？

力箭一號(hào)有力推動(dòng)我國商業(yè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，據(jù)了解，研制團(tuán)隊(duì)目前在廣州南沙建設(shè)了力箭一號(hào)脈動(dòng)式生產(chǎn)線，未來有望實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)30發(fā)火箭的能力。那么，力箭一號(hào)火箭是怎么生產(chǎn)出來的呢？

脈動(dòng)式生產(chǎn)線是一種先進(jìn)的生產(chǎn)模式，最早應(yīng)用于飛機(jī)制造領(lǐng)域，它可以有效提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)降低生產(chǎn)成本。力箭一號(hào)已經(jīng)開始采用先進(jìn)的脈動(dòng)式生產(chǎn)模式，逐漸形成完備的生產(chǎn)制造服務(wù)體系。

力箭一號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師 李秦峰：廠房里設(shè)計(jì)了三個(gè)脈動(dòng)站，第一站主要完成艙段級(jí)的相關(guān)的一些總裝，然后第二站就完成跟發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)接，就是箭體級(jí)的總裝，第三站進(jìn)行全箭測試。每一個(gè)工作站，10天就往下一個(gè)工作站轉(zhuǎn)，最后一個(gè)測試，10天測完之后就出廠，也就是說我們10天就能出一發(fā)火箭。

李秦峰告訴我們，在脈動(dòng)生產(chǎn)模式的基礎(chǔ)上，研制團(tuán)隊(duì)后續(xù)還計(jì)劃研發(fā)更加自動(dòng)化、更加智能化的設(shè)備，在保證原有生產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。

力箭一號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師 李秦峰：一年250個(gè)工作日就是25發(fā)，然后我們?cè)龠m當(dāng)提高效率，一年30發(fā)是能夠?qū)崿F(xiàn)的，這也就是為啥我們有這個(gè)信心能夠完成一年30發(fā)力箭一號(hào)這種量級(jí)的運(yùn)載火箭的產(chǎn)能。

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