科技前沿｜海上發射！一箭九星！

9月15日9時23分，由中國航天科技集團一院抓總研製的長徵十一號運載火箭，在黃海海域採用「一箭九星」方式，成功將吉林一號高分03組衛星送入535公裡的太陽同步軌道。

攝影：王偉童

「海上天路的搭建將為中國航天提供更多發區域、更高高射效能、更強安全性和靈活性。」太原衛星發射中心主任李宗利表示，此次海上發射是利用我國充足的大型船舶、海上平臺、港口資源和固體火箭成熟技術，構建海上發射系統的有效嘗試，是我國繼陸上發射場之後進入空間手段的重要補充，實現了靈活選擇發射點和航落區，顯著提高了運載能力，有效解決低傾角發射的能力問題，對打造高效、靈活、經濟發射能力、促進小衛星規模化發展有極其重要意義。

據一院長徵十一號運載火箭副總指揮金鑫介紹，這是長徵十一號運載火箭繼2019年成功完成首次海上發射技術試驗後，實施的第一次海上商業化應用發射。

金鑫表示，此次任務不僅一次將9顆吉林一號衛星送入太陽同步軌道，完成同一個軌道面的部署，而且進一步優化海上發射技術流程，提升了海上發射技術的安全性和可靠性，為未來實現海上發射常態化、高頻次奠定了基礎。

此次發射的吉林一號高分03組衛星由吉林長光衛星有限公司研製，包括3顆高分03C視頻星和6顆高分03B推掃星，其中1顆衛星也被命名為嗶哩嗶哩視頻衛星，定製用於網際網路科普傳播。該組衛星將與在軌的吉林一號衛星組網，為林業、農業、草原、海洋、資源、環境等行業用戶提供更加豐富的遙感數據和產品服務。

「長徵十一號」為四級固體運載火箭，全長約20.8米，最大箭體直徑2米，總質量約58噸，主要用於發射近地軌道和太陽同步軌道有效載荷。記者從一院了解到，該型火箭的技術特點相較我國其他運載火箭有鮮明特色，下面就來告訴你，它是一枚怎樣的「快響利箭」。

10次發射創造新一代運載火箭發射紀錄

自2015年9月25日長徵十一號運載火箭首飛成功，5年來該型火箭連續10次成功發射，實現了連續10次高精度入軌、連續10次箭上質量零問題、連續10次零窗口準時發射，創造了新一代運載火箭的發射次數紀錄。

與長徵系列火箭家族其他型號有所不同，長十一火箭是唯一一型固體運載火箭，其「心臟」採用的是固體發動機，結構組成相對簡單，具有操作簡便、貯存期長等特點。

固體運載火箭雖然運載能力相對液體運載火箭較小，但其最大優勢在於燃料被提前固化在火箭內，接到發射指令後，從測試到完成發射僅需一天甚至更短時間，能較好地完成自然災害和突發事件後的應急通信及遙感觀測等任務。

在此次海上發射中，研製隊伍還進一步規範了海上發射的流程和分工，固化了管理模式，形成了火箭總裝測試發射一體化流程，進一步縮短了出海發射周期。

據一院長徵十一號運載火箭總設計師彭昆雅介紹，執行此次任務的火箭是直接在東方航天港完成火箭總裝測試和星箭對接後，採用德渤三號從海陽港運輸至黃海預定海域實施發射，徹底打破了以往火箭生產與發射場分離的格局，減少了分解和總裝次數，以及長距離鐵路運輸環節，大幅縮短了發射鏈條，提高發射效率和效益。

3種模式靈活機動適應性強

長徵十一號運載火箭是我國唯一一款陸海通用發射的固體運載火箭，可以使用3種發射模式執行任務，充分體現了火箭靈活機動的優勢。

2015年9月25日，長徵十一號運載火箭首飛成功，實現了我國運載火箭的架式發射。

2019年6月5日，長徵十一號運載火箭海上發射成功，使我國成為世界上第一個獨立掌握海上發射技術的國家。

2020年5月30日，長徵十一號運載火箭遙八任務發射成功。這是該型火箭首次採用新的發射平臺，首次採用2.0米整流罩，首次在西昌衛星中心實施發射任務。

此外，該型火箭還具備可無依託發射、小時級發射、適應複雜發射環境、能夠基於民用船舶實現海上發射等特點，具備很高適應性。截至目前，該型火箭已經在西昌、酒泉、海上實施過發射任務。

多樣化快捷服務廣受市場青睞

「一箭多星」是長徵十一號運載火箭的拿手好戲，每次發射任務，它都使用了這項技能。自2015年該型火箭首飛以來，已成功將51顆衛星送入預定軌道。

為滿足日益增長的小衛星發射需求，一院推出了「太空班車」「太空專車」和「太空順風車」等多樣化快捷服務。

此次任務中，火箭研製隊伍為了滿足用戶一次發射9顆衛星實現軌道面部署的要求，與衛星廠商協同設計，研製了新型高效的複合材料衛星適配器，通過結構總體布局優化，實現了從最多發射7顆衛星到9顆衛星的轉變。同時針對後續大規模組網需求，協同用戶開展標準化接口設計，形成標準的電氣結構接口、標準化的連接釋放機構。

記者了解到，目前長徵十一號研製團隊正在依託海上發射方式，研製更大噸位的系列固體運載火箭，將覆蓋1噸至5噸的太陽同步軌道發射能力。屆時我國將形成陸海通用的固體運載火箭系列，滿足不同衛星用戶的發射需求。

同時研製團隊正在論證多功能海上發射平臺以保障遠海海域發射，其預計將於2021年開赴低緯度地區實施低傾角海上發射任務。

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陸地那麼大，為什麼還要去海上發射？

運載火箭發射的任務目標是將有效載荷可靠、安全、經濟地送入預定軌道。與常規的陸地發射不同，在海上發射運載火箭具有三大優勢。

一是海上發射為火箭運載能力提高提供了可行條件。一般情況下，海上發射平臺可以在海上大範圍移動，理想的發射地點是靠近赤道附近的低緯度區域。如果運載火箭在赤道附近發射，能夠最大限度地利用地球自轉速度，節省推進劑消耗量，從而提高火箭的運載能力。這意味著，同等起飛規模的運載火箭在赤道附近發射可以具有更高的運載能力，運載效率提升的同時也可以降低單位質量有效載荷發射成本。

二是海上發射有利於運載火箭執行特殊軌道發射任務。隨著信息技術發展，人們對海上探測提出了更高的要求，小傾角衛星可以實現對某一地區的高頻次重訪，有利於數據獲取，目前數量越來越多。如果火箭從赤道附近發射，可以避免衛星軌道傾角變化消耗能量，既能提高火箭執行該類任務的運載能力，也可以有效的提高衛星在軌壽命。

三是海上發射將大幅提高火箭發射安全性。對內陸發射而言，落區安全是發射任務設計中必須考慮的重要因素。落區選擇不僅影響制約發射軌道設計，可能由於落區選擇問題而降低火箭運載能力；而且在實際發射中，還需要對火箭助推器、一級和整流罩等分離體的實際落區進行人口疏散，確保不發生安全問題。對海上發射而言，由於遠離人口稠密地區，火箭落區可選擇範圍很大，對火箭而言發射軌道設計更加方便，同時落區安全性也可以大幅提升。

海射有哪些關鍵要素？

首先要有合適的火箭和海上發射平臺。對火箭而言，如果選用固體運載火箭，則具有操作使用方便等優勢，但是運載能力受限；如果選用液體運載火箭，發射適應性更強，但是操作使用必然複雜。因此固體和液體火箭都是可行的選擇，只是研製難度不同而已。對發射平臺而言，則要求發射平臺噸位大、穩定性好，能夠適應火箭發射環境。隨著造船技術的發展，目前大型船舶企業具有足夠的技術能力研製海上移動發射平臺。

海洋環境適應性是需要著重考慮的問題。在海上發射過程中，運載火箭會受到海洋運輸環境、自然環境、海況影響，尤其是鹽霧、黴菌等具有海洋特點的自然環境，會直接影響運載火箭設備選型和試驗條件制定。

運載火箭在陸地發射場發射時，瞄準點及大地方位均可以提前測得。相比之下，海上發射需要開展長時間航向保持、動態方位傳遞等動基座瞄準技術研究及試驗驗證。

此外，為了保障位於海上發射平臺的火箭及人員安全，在組織發射過程中，要研究解決火箭運輸、起豎、對接、加注當中的自動化問題，優化測試發射程序，實現無人值守發射。

來源：王偉童 高崇芮 陳海鵬 科技日報記者 付毅飛

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