今天(11月6日)相信很多朋友都看到超燃的畫面,我國的長徵六號運載火箭成功地將13顆衛星送入預定軌道。
此次發射亮點很多,除了一次火箭發射搭載的衛星越來越多以外,還有一個亮點值得關注,那就是使用了移動運輸車發射,不再是龐大的發射平臺,而這個裝備的研發充滿了艱辛,如今成功使用在商業衛星發射上。也許未來15年內,我們就將實現航班化航天運輸系統。
那麼為何要採用這樣的發射模式?要知道我國並不缺發射基地,不管是高軌道中軌道低軌道我們都有發射場,甚至海上發射我們也多次實驗成功。採用陸地機動運輸發射這種模式,背後有幾個深層的原因,同時也是世界航天發射的一個方向。
第一個主要原因是省錢。長徵六號運載火箭為三級火箭,有700km高度太陽同步軌道500kg的運載能力。同時該火箭具有成本低、高可靠、適應性強、安全性好等特性。隨著商業衛星輕量化的趨勢,利用低成本的火箭,低成本發射方式,成為商業衛星發射的角逐領域。
本次發射是長徵系列運載火箭的第351次飛行,搭載了阿根廷的10顆僅僅31公斤的遙感小衛星,還有我國3顆小型商業衛星,值得一提的是其中一顆是我國研發的全球第一顆6G實驗衛星,為探索下一代通信做前期實驗。而這個系列火箭設計之處就本著低成本、高可靠、適應性強、周期短的原則。
降低成本是提高運載火箭在國內外衛星發射市場上競爭能力的重要條件,據悉長徵六號運載火箭僅僅是採用煤油/液氧發動機這一項,燃料費比以前節省數百萬元;首飛時發射準備時間只需要一周,可靠性提升到98%,還曾經完成了一箭20星創造了中國衛星發射新紀錄。這樣出色的省錢方案,使其天生為商業發射而生。
為了省錢,我們設計師還改進了現成的超級運輸發射車,為運載火箭做了一些特殊適配,比如全新的簡易防護整流罩,這種運輸發射車最大的好處是自主機動性強悍,可以在中國密布高速路網上行駛,極大降低了運輸難度。
第二個主要原因是靈活。為了滿足小型衛星商業化發射,長徵六號運載火箭從火箭製造廠,可以直接開到發射車,無須汽車,或者船運。同時還具備簡單高效的特點,無論是在海裡,還是在陸地上,接到發射指令後,就可以儘快完成整個發射流程。
發射車上裝備了先進的定位和導航系統,可以在很短時間內完成火箭的定位、定向和各種設備檢查工作。整個流程需要的時間很短,自動化程度特別高,部署快速,用在航天發射上非常吸引人。
因為這樣就可以完成應急性的發射任務,比如天上的某顆衛星損壞,也許幾個小時之內就可以重新射一次上去。同時由於發射準備時間特別短,需要人工特別少,對發射場要求非常低,幾乎就只需要一塊鋼筋混凝土澆築的平地發射場,開上去,對準位置,就可以開始發射流程。
第三個原因是為航班化準備。我國計劃到2045年,實現1小時全球抵達、地面與軌道間以及軌道與軌道間的航班化航天運輸。每年總飛行次數達千次量級,總貨運萬噸級,總客運萬人次。
隨著我國的快舟一號火箭、長徵六號運載火箭等低成本火箭多次成功發射,一個火箭搭載多顆衛星,在海上,在陸地,還是在需要的地方高效、穩定發射,意味著我國的商業衛星發上已經進入了快車道,正在逐步實現"航班化航天運輸系統"。
今年在福建省福州市召開的《2020年中國航天大會》上,我們提出了中國航天未來願景:"運載火箭會學習,航天運輸航班化"。
從"十四五"開始,我國將通過"航天控制+人工智慧"探索,打造"會學習""終身學習"的運載火箭,使其變得更聰明、更自主,不斷提高適應複雜環境和自主解決問題的能力,以完成更複雜的探測任務。
如果航天飛行器可以隨時變形或適應環境,具有連續改變能力等特殊性能,就可以在複雜的飛行環境中完成更多更具挑戰性的任務,同時也可以自己在浩瀚的宇宙保護自己,避免太空垃圾等傷害,也可以自動調節能源需求……
據悉,目前我國科學家已在相關飛行器材料、智能控制等方面開展研究,還將在柔性可變形跨域智能飛行領域進行更多探索。
而所謂"航班化航天運輸系統",其主要由"1小時全球抵達運輸"、"天地往返運輸"、"空間轉移運輸"三大類運輸系統組成,這將成為革命性提升航天運輸系統能力的重要途徑,滿足世界航天快速增長的空間運載需求。
"運輸系統是發展地月空間經濟的基礎,中國航天要敢為人先、有所作為,爭取在未來10-15年內,使航班化航天運輸系統在中國落地。"
中國科學院院士姜傑曾指出:基於當前運載火箭和飛機的研製能力,理論上可以實現航班化運輸的設想,下一步還要在高可靠、低成本、安全性三方面實現再突破。
其實航天技術及其產品的應用,已經在生產生活的各個方面派上了大用場:從氣象衛星、導航系統,到國土資源監測、生態環境保護,再到應急救援、生物科技,航天科技創造美好生活,助力提升社會治理能力,已從夢想走進現實。
隨著科技的發展,越來越多的衛星將發射上天,而我國的火箭、發射系統、成熟經驗將會在市場上佔有一席之地,這也意味這我國的航班化航天運輸系統具有充分的市場需求。
經過多年的航空航天人的不懈努力,我們在低成本、高可靠、靈活適應發射上取得了優異的成績,同時在大推力、回收系統上大力研發,相信通過蓬勃發展的航空航天科研和實踐,我們的夢都會一一實現。