長二丙火箭2020年首發一箭三星成功!又一新技術得以驗證

據中國航天科技集團消息,3月24日11時43分,在西昌衛星發射中心,我國使用長征二號丙運載火箭,以“一箭三星”的方式,成功將遙感三十號06組衛星送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。遙感三十號06組衛星由中國科學院微小衛星創新研究院抓總研製,採用多星組網模式,主要用於開展電磁環境探測及相關技術試驗。這是長二丙今年第一次執行發射任務,也是長征系列運載火箭歷史上的第329次航天飛行。

長二丙火箭2020年首發一箭三星成功!又一新技術得以驗證

值得一提的是,本次任務搭載驗證了一子級剩餘推進劑再入排放技術。這又是一種什麼樣的新技術呢?

近些年,中國航天開啟了高密度發射的週期,2018年我國進行了39次航天發射任務,2019年又進行了34次航天發射任務,這其中絕大部分任務是由液體運載火箭承擔的。我國目前的航天發射場主要有酒泉衛星發射中心、太原衛星發射中心、西昌衛星發射中心和文昌衛星發射中心,這其中除了文昌衛星發射中心之外都是內陸發射場。火箭發射之後的殘骸落區基本上都位於內陸地區,甚至人口稠密地區。火箭結束工作之後,往往還會有一定的剩餘推進劑,這時如果火箭殘骸落地,存在發生爆炸的可能性,同時火箭推進劑為有毒物質,也可能對落區群眾的人身和財產安全造成影響。

長二丙火箭2020年首發一箭三星成功!又一新技術得以驗證

長二丙是我國的一款”金牌火箭“

目前國際上部分先進的運載火箭採用地面起飛完成預定發射任務之後,發動機重新點火返回地面,以實現子級的回收和重複使用。但是這項技術世界上掌握的國家也不多,我國的火箭發動機要實現上述功能還需時日。

為了儘快解決火箭發射落區安全性問題,在火箭不需要做較大改進的情況下,要求既能保證火箭完成既定的發射任務,滿足用戶要求,又能又能夠使子級返回過程中不解體,在子級落地之前將剩餘推進劑排放燃盡,並且在返回過程中利用氣動力進行子級落點控制,將子級的落點控制到一個很小的範圍之內,大大縮小落區的範圍,保障落區安全。

2019年11月3日,在太原衛星發射中心,由航天科技八院研製的長征四號乙運載火箭帶著4顆衛星升空。這枚長四乙火箭上就安裝了柵格舵落區控制系統,從外表上看就好像給火箭安裝了四隻小翅膀。這種柵格舵是一種高效的新型氣動穩定和控制舵面,具有很好的升力特性,平時緊貼箭體摺疊安裝,使用時再展開,不影響主任務飛行。這次柵格舵系統飛行試驗的成功大幅改善落區環境安全,也為後續可重複使用運載火箭的研製奠定堅實的技術基礎。該系統可以使一子級落區範圍縮小85%以上,極大地改善和緩解落區環境的安全。

長二丙火箭2020年首發一箭三星成功!又一新技術得以驗證

長征四號乙運載火箭柵格舵

而此次飛行長二丙驗證的是另外一種技術——推進劑再入排放技術。火箭子級分離之後,在不影響主要飛行任務的前提下,可以通過發動機燃燒排放或者直接利用排空管進行排放。前者需要子級發動機實現二次點火,實現氧化劑和燃燒劑的燃燒,消耗推進劑,這種方案較為複雜,好處是這種方案發動機能夠產生推力配合柵格舵技術能夠更好的實現火箭的落區控制。火箭發射後一、二級分離,子級再入階段首先打開柵格舵對火箭姿態進行控制,滿足一定條件下,子級發動機二次點火,將剩餘推進劑排放產生推力減速,從而實現對落區的精確控制。

此次,剩餘推進劑再入排放技術驗證成功,為最終實現用最小成本提高火箭落區安全性的目標奠定了堅實的基礎,長遠來看後續火箭發動機實現多次啟動且推力可控情況下,實現火箭子級回收及重複使用進行了有益的探索。


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