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背锅、填坑、救火……这款火箭为应急发射而生

发布时间 : 2019-12-10 16:02    点击量:

  出品:科普中国

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  作者:矛隼工作室

今天,经过约2个半小时的垂直转运,长征七号遥二运载火箭与天舟一号货运飞船组合体安全转运至发射区。

  监制:光明网科普事业部

转运工作从早晨7时30分开始,平稳行驶约2个半小时后,长征七号遥二运载火箭与天舟一号货运飞船组合体垂直转运至发射区。

  火箭发射可不是个简单的活计,光是准备工作,浪费的时间就多的惊人。别的不说,就前些日子的FH重型猎鹰,发射准备工作持续了个把月。而对于一些比较急的发射任务,像拯救飞行员,维修航天器,补射损毁卫星,自然是不能靠这些准备缓慢的重型火箭,还得靠一些“旁门左道”。

据中国载人航天工程办公室消息,天舟一号货运飞船与长征七号遥二运载火箭等飞行产品自2月中旬陆续进入发射场后,按照飞行任务测试发射流程,于4月17日完成了总装测试等技术区各项工作。转运工作完成后,将在发射区开展天舟一号货运飞船与长征七号遥二运载火箭功能检查和联合测试工作,完成最终状态确认后,火箭加注推进剂,计划4月20日至24日择机发射。

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澳门新葡萄京官网,天舟一号是我国自主研制的首艘货运飞船,将与天宫二号空间实验室完成交会对接,实施推进剂在轨补加,突破和掌握推进剂在轨补加等关键技术。天舟一号还搭载了非牛顿引力实验等10余项应用载荷,将在轨开展空间科学及技术实验和试验。

  图为UR-100火箭示意图(来源:wiki百科)

新闻解读:长征七号运载火箭

  这些“旁门左道”中,准备速度最快的莫过于前苏联的“宇宙”系列火箭。这个“宇宙”的来头不小,一开始是战略火箭军的洲际导弹,应用了当时最先进的火箭发动机技术。第一代UR-100在1960年代投入使用,不仅作为航天火箭,也作为洲际导弹威慑美国。在作为洲际导弹使用的时候,发射准备时间约莫25分钟,比第一代R-1和R-7A导弹动辄2-3小时的发射准备时间要快得多。而作为运载火箭使用,准备时间则需要几个小时至2天,取决于当地气候和发射窗口时机。如果不考虑轨道直接强行发射,也不是不不行,就是发射载荷低了很多,难以与正常运载火箭相比。

天舟一号飞行任务发射场区指挥部副指挥长 毛万标:船箭组合体转运到发射塔架,意味着这次任务进入到了最后的决战阶段,目前发射场一切工作,进展顺利,我们已经为最后的加注发射阶段做好了准备。

  图为UR-100(SS-19)导弹(来源:wiki百科)

目前,空间应用、测控通信、空间站等系统,已做好执行天舟一号飞行任务的各项准备工作。

  但是UR-100也存在着相当多的问题,它的载荷能力严重不足,甚至不能将“联盟”号飞船送上天。在不考虑发射窗口的紧急发射中,UR-100的LEO轨道投送能力甚至不到1吨,连苏联自家最小的“闪电”通讯卫星都发射不了。这样低的载荷能力,严重影响了紧急卫星发射的意义。

新动力 运载能力再跃升

  UR-100火箭的后代被命名为UR-200,西方则称为“宇宙-3”.这种火箭的常规发射LEO载荷达到了5吨,在紧急发射中也达到了2吨以上。相比于其他运载火箭,其发射准备时长大大缩短,一般发射任务需要2周准备,紧急发射待命火箭则不到1小时。由于轨道投送能力有了突破性提高,可以不考虑发射窗口紧急补射卫星或者发射救援飞船。

长征七号火箭此次执行天舟一号货运飞船的发射任务,也是长征七号火箭去年首飞之后,首次执行空间实验室任务。作为我国新一代中型运载火箭,长征七号所采用的全新结构设计和动力系统能够大幅提升我国进入空间能力。那么,长征七号究竟新在哪里呢?

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长征七号火箭被誉为是中国航天进入太空的新动力。这款新型火箭总高度超过53米,起飞重量近600吨,从外观上看,长征七号和目前中国航天已有的火箭体型差别不大,还是3.35米直径的身材,但是它的运载能力却比我国其他型号的中型火箭得到了大幅提高。

  图为UR-200火箭(来源:wiki百科)

航天科技集团一院长征七号运载火箭总指挥 王小军:我们现在的运载火箭运载能力可以达到13.5吨,甚至是14吨。

  紧急发射能力使得UR-200火箭获得了很多非凡的使命,打两颗卫星都是小意思了。其中最为典型的,还是礼炮-7号任务。之前俄罗斯上映的太空航天大片《礼炮七号》任务中,救援礼炮-7号空间站就是由UR-200火箭发射,由于发射窗口得当,包括改造联盟T-13飞船在内的整个准备时间不到2周就完成了。在苏联航天员弗拉基米尔·贾尼别科夫和航天工程师维克多·萨维内赫进行了非常规对接,最终挽救了价格不菲的空间站。

以液氧和煤油作为燃料的大推力发动机,能够在点火后为长征七号提供高达720吨的起飞推力,不仅推力更大,而且燃烧产生的主要是二氧化碳和水,清洁环保。除了更大的推力,安全可靠对于运载火箭来说更是一项重要指标。

  而UR-200急速发射能力的体现,还得说到苏联的大规模核战演习——盾牌-82。演习中,需要发射一种“卫星歼击机”,实质上就是“反卫星卫星”去追赶目标卫星,在它旁边爆炸,依靠破片达成杀伤效果。由于当时技术并不成熟,这种“卫星歼击机”有一定的脱靶概率,如果第一发脱靶后对靶标束手无策,难免会让美国人笑话。政治局决定了,就由UR200来承担这个“补锅”的重任。

王小军:我们现役的载人火箭设计的可靠性是0.97,新一代运载火箭设计之初,我们可靠性设计到0.98,跟以前的运载火箭提高了一个百分点。

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运载能力强,安全指数高,使长征七号能够承担发射我国目前体积最大、重量最重的航天器——天舟货运飞船的任务,这也是它首次执行空间实验室任务,为此,长征七号专门进行了适应性改进。

  图为“质子号”(UR-500)火箭(来源:wiki百科)

王小军:我们这次发射的是飞船,它的重量和结构以及和火箭的接口都是不同的,针对这发任务,我们也对设计、分析、仿真重新做了工作,以便能够适应发射。

  在48小时内,苏联紧急发射了2枚UR-200火箭作为反导系统拦截的靶标,1枚UR-200火箭携带卫星进入1050km高轨道作为反卫星拦截的靶标。拦截过程中,不出政治局的预料,由于“质子”号发射的拦截器一发不中,拜科努尔航天中心的专家们差点只能看着靶标“望靶兴叹”。国土防空军紧急翻出UR-200的储备,又用“宇宙-3M”(UR-200系列产品)紧急发射2枚“卫星歼击机”,彻底摧毁了靶标。而这些全部5枚UR-200火箭的发射任务都在不到24小时内完成,拦截过程在72小时内完成,其紧急应变能力可见一斑。

而在未来我国建设、运营自己的载人空间站时,长征七号火箭将承担更多的任务。

  在苏联解体后,UR-200的紧急发射必要性不在,普通的任务完全可以使用更老更便宜的UR-100火箭完成,更大载荷的任务则由“质子”号火箭完成。UR-200逐渐只承担为国际空间站提供补给的任务。在俄联邦下一代火箭计划中,整个“宇宙”系列运载火箭会被新型大载荷火箭所取代。

王小军:在空间站建设过程中间,我们就要发射火箭飞船来支持空间站的建设。在空间站建设之后,进入空间站运营阶段,我们每年还要发射一到两次的火箭飞船,对我们整个空间站的运营阶段的整个空间活动提供一个补给。

  不过,快反火箭并非如此消失在历史的长河中,中国研发出了长征十一号固态运载火箭,正是对于宇宙系列火箭的继承,其也拥有快速发射的能力,可以说是我国的应急尖兵。

新设计 将承担更多发射任务

长征七号运载火箭是中国航天在成熟技术基础上的继承发扬,根据设计,它将承担未来中国航天多种类型的发射任务,承担更多的使命。

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