6套飛行方案保障 長征八號成功發(fā)射鵲橋二號中繼星

胡藍月 封面新聞記者 楊峰

一柄利箭破空，向東方飛去，目的地是近地200點公里、遠地點約42萬公里的地月轉(zhuǎn)移軌道。

高空風(fēng)刮過，火箭及時調(diào)整姿態(tài)迎風(fēng)飛行，稠密的大氣層與箭體劇烈摩擦，產(chǎn)生的高溫能讓水滴瞬間沸騰蒸發(fā)。再向上，空氣逐漸稀薄，火箭末級與衛(wèi)星到達預(yù)定位置，星箭分離，三顆衛(wèi)星踏上探訪月球的旅途。

長征八號遙三運載火箭發(fā)射升空。中國運載火箭技術(shù)研究院供圖

3月20日上午8時許，由航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術(shù)研究院（以下簡稱“火箭院”）抓總研制的長征八號運載火箭載著鵲橋二號中繼星和天都一號、天都二號通導(dǎo)技術(shù)試驗星，在中國文昌航天發(fā)射場開啟探月之旅。

在短短半小時的飛行過程中，長八火箭展示出為鵲橋二號中繼星任務(wù)量身定制的3項本領(lǐng)：更完善的彈道設(shè)計、更靈活的主動滾轉(zhuǎn)技術(shù)和更安全的熱防護措施。

這是長八火箭的第三次飛行。2020年成功首飛，長八火箭填補了我國太陽同步軌道35噸運載能力的空白；2022年，長八火箭適應(yīng)“一箭22星”商業(yè)發(fā)射任務(wù)，去掉了兩根火箭助推，新構(gòu)型首飛再次成功；今天，長八火箭首次奔赴地月轉(zhuǎn)移軌道，用成功再次證明了自己的穩(wěn)定性、可靠性、適應(yīng)性。

6條彈道，通往奔月“天路”

4.2米寬、8米高的整流罩，不少于1.3噸的地月轉(zhuǎn)移軌道運載能力，長八火箭與鵲橋二號中繼星剛好合適。

為了服務(wù)這位奔月的“乘客”，連續(xù)3天，長八火箭為鵲橋二號中繼星安排了6條“天路”，即使窄窗口發(fā)射，也能確保衛(wèi)星順利啟程。

發(fā)射窗口，就是衛(wèi)星上天的“時機”，窗口越寬，意味著機會越多。近地軌道衛(wèi)星一般是“日窗口”，機會每天都有；月球探測器則是“月窗口”，每個月只有幾天的時間；如果要實現(xiàn)探測器與行星、小行星等地外天體交會，窗口更加窄，一年甚至幾年才能遇到一次。

鵲橋二號中繼星是一顆環(huán)月衛(wèi)星，發(fā)射窗口一個月只有幾天，因此，火箭研制團隊從第一窗口開始，設(shè)計了連續(xù)三天、每天兩條共計6條彈道。

火箭彈道設(shè)計，就是為火箭找到最理想的飛行路線，燃料消耗最少、入軌精度最高。6條彈道，就意味著有6套飛行方案，無論遇到什么情況，衛(wèi)星最終都能順利出發(fā)、安全抵達。

長征八號遙三運載火箭轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)。中國運載火箭技術(shù)研究院供圖

身負絕學(xué)，無懼高溫大風(fēng)

在降水、雷電、氣溫等各種天氣因素中，對火箭發(fā)射影響最為突出的就是高空風(fēng)。余夢倫院士在論文中寫道，在設(shè)計運載火箭時，飛行載荷是根據(jù)統(tǒng)計的最大高空風(fēng)來確定的。高空風(fēng)一般距離地面4至20公里，當(dāng)火箭穿越大風(fēng)區(qū)，會遭受強烈的氣流沖擊，如果風(fēng)速過大，還可能導(dǎo)致箭體彎曲變形，甚至解體。

隨著技術(shù)經(jīng)驗積累，高空風(fēng)彈道修正等技術(shù)方法能使火箭在飛行過程中有效抵抗風(fēng)干擾。為了讓火箭適應(yīng)性更強，研制團隊為本發(fā)長八火箭在使用自主抗干擾控制技術(shù)等成熟方法之外，還增加了自動滾轉(zhuǎn)減載技術(shù)，根據(jù)風(fēng)的來向，會在空中主動滾動調(diào)整，使火箭用更穩(wěn)定的優(yōu)勢面來應(yīng)對高空風(fēng)，就像一位太極高手“以柔克剛”，通過自身的旋轉(zhuǎn)抵消掉高空風(fēng)的影響。

與長八火箭擅長執(zhí)行的太陽同步軌道任務(wù)相比，地月轉(zhuǎn)移軌道的入軌高度更低、火箭飛行速度更快，幾乎要達到第二宇宙速度，當(dāng)火箭高速穿越大氣層時，箭體與大氣摩擦產(chǎn)生的溫度更高，端頭和前錐首當(dāng)其沖。

為此，火箭研制團隊為火箭多“穿”了一層熱防護涂層，雖然外觀看不出來，但火箭重點部位增加了厚度，更能適應(yīng)地月轉(zhuǎn)移軌道的嚴酷條件。

面向未來低軌巨型星座組網(wǎng)發(fā)射需求，今年下半年，長征八號改運載火箭將在海南文昌執(zhí)行首飛任務(wù)。后續(xù)長八火箭研制團隊還將承擔(dān)多項發(fā)射任務(wù)，不斷打破舒適圈，去迎接更多個充滿挑戰(zhàn)的“第一次”。

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