海上凌云霄 天宇新“長征”
——寫在我國首次固體運載火箭海上發(fā)射成功之際
光明日報記者 崔興毅
6月5日11時06分，距離發(fā)射時間還有1小時。與火箭相距約3公里的保障船操作室里，天氣狀況赫然在目：霧，21攝氏度，風速每秒4米，云量10成，能見度4公里……
控制系統(tǒng)開始加電，遙測系統(tǒng)啟動記錄，發(fā)送數(shù)據(jù)……
“30分鐘準備！”衛(wèi)星系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、遙測系統(tǒng)向指揮部報告人員撤離情況。
“50秒！”“40秒！”“30秒！”輪渡上所有人都凝視著3公里外駁船搭起的發(fā)射平臺。
“3、2、1，點火！”
12時06分01秒。一聲令下，濃煙升起，火箭尾部開始燃燒，火紅映滿了海面。在巨大推力下，托舉著七顆衛(wèi)星的長征十一WEY號運載火箭(以下簡稱“長十一火箭”)從我國黃海海域騰空起飛，巨大的轟鳴聲響徹黃海。
“星箭分離，太陽帆板展開，一切順利！”首次火箭海上發(fā)射成功，中國在浩瀚宇宙的新“長征”由此開啟。
圖片均為新華社記者朱崢攝
1 填補了我國火箭發(fā)射的空白領域
海上火箭發(fā)射，顧名思義就是通過在海上搭建固定或移動火箭發(fā)射平臺的方式，為運載火箭提供可以在海上發(fā)射的條件。隨著社會經(jīng)濟的快速、高質(zhì)量發(fā)展，人們對航天發(fā)射活動的需求量日益增加，陸地人口稠密，航天火箭發(fā)射航落區(qū)安全性問題日益突出。
“二十世紀六七十年代建立的內(nèi)陸火箭發(fā)射場周邊的火箭殘骸落區(qū)不再是絕對的無人區(qū)，在設計火箭的飛行軌跡時，寧可犧牲運載能力也要盡量避開村鎮(zhèn)；同時，在每次發(fā)射任務之前，還要將落區(qū)內(nèi)百姓疏散到安全地帶，這給當?shù)匕傩找矌順O大不便，增加了火箭發(fā)射的經(jīng)濟成本和工作難度。”長十一火箭總指揮李同玉介紹，海面遠離人口稠密地區(qū)，與傳統(tǒng)的陸上發(fā)射相比，通過海上航行可靈活選擇發(fā)射點和航落區(qū)，可有效解決火箭航區(qū)和殘骸落區(qū)安全性問題，也可大幅降低陸地發(fā)射人員疏散成本。
據(jù)悉，海上發(fā)射還有利于運載火箭執(zhí)行特殊軌道發(fā)射任務。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們對海上探測提出了更高要求，小傾角衛(wèi)星可以實現(xiàn)對某一地區(qū)的高頻次重訪，有利于數(shù)據(jù)的獲取。
長十一火箭副總指揮金鑫介紹，建設海上平臺可以彌補我國低緯度地區(qū)火箭發(fā)射的運載能力。“比如，文昌是我國最南邊的發(fā)射場，但依然有十幾度的緯度，如果要從赤道地區(qū)發(fā)射衛(wèi)星，就不得不消耗更多的燃料；而海上發(fā)射則有效破解了我國陸地發(fā)射場難以滿足0至19度傾角衛(wèi)星發(fā)射需求的問題，并且可在我國東部、南部海域選擇發(fā)射點，滿足各種傾角衛(wèi)星的發(fā)射需求，提高火箭的運載能力和衛(wèi)星的在軌壽命，填補了我國火箭發(fā)射的空白領域。”金鑫舉例說。
據(jù)統(tǒng)計，未來10年，國內(nèi)商業(yè)小衛(wèi)星發(fā)射需求約1700顆，國外商業(yè)小衛(wèi)星發(fā)射需求約6200顆。金鑫告訴記者，海上發(fā)射可充分利用我國豐富的民用船舶、港口、測控和社會資源等，實現(xiàn)航天技術(shù)與海洋工程的有效融合，形成更加經(jīng)濟、高效的新型發(fā)射樣式，助推中國航天走出國門。
2 我國海射火箭技術(shù)完全自主
以往的火箭發(fā)射都是在陸地，這次發(fā)射平臺由陸地轉(zhuǎn)移到海上，海洋的新環(huán)境為長十一火箭帶來了新的技術(shù)考驗。
“我國是繼美、俄之后，世界上第三個掌握海射技術(shù)的國家，而且我國海上發(fā)射所用的運載火箭和發(fā)射平臺都是自主研制的。”長十一火箭副總設計師管洪仁告訴記者，本次任務的特點是“四新”，即技術(shù)新、環(huán)境新、流程新、模式新。
海上環(huán)境不同于陸地，使用的火箭必須適應鹽霧、高濕、電磁條件復雜的海洋環(huán)境。管洪仁介紹，長十一火箭由中國運載火箭技術(shù)研究院抓總研制，全長近21米，重58噸，可以將500公斤的有效載荷送入500公里的太陽同步軌道，是長征系列火箭中唯一的固體火箭。“與液體燃料火箭相比，固體火箭從測試到完成發(fā)射僅需一天甚至更短的時間，具有可整體貯存、操作簡便、發(fā)射成本低、發(fā)射周期短、發(fā)射模式新的特性。”管洪仁說。
長十一火箭運達港口后僅測試兩天便登船出海，到達指定海域后隨即發(fā)射，可謂“快響利箭”。除了火箭自身優(yōu)勢外，全新嚴謹?shù)牧鞒淌潜Ｕ洗舜伟l(fā)射任務圓滿完成的重要因素。
“此次海射，長征運載火箭由總裝廠經(jīng)鐵路和公路直接運至港口，是首次以箭星組合體的形式整體出廠。”管洪仁告訴記者，以往長十一火箭要分幾個部分運往陸基靶場，并在陸基靶場完成組裝、測試；而此次發(fā)射海域的海陽港碼頭沒有專用火箭測試廠房，因此全箭對接、衛(wèi)星對接以及測試工作只能前移至總裝廠完成，由此帶來了全新的技術(shù)流程和運輸模式。
“可以說，這是一套不可逆的流程，是對組織管理和質(zhì)量管控的嚴峻挑戰(zhàn)，要求我們的工作人員必須嚴慎細實地完成好每一道工序。”李同玉說。
相較于陸地發(fā)射，海上發(fā)射平臺因受海浪影響，存在起伏波動的問題。“我們采用了一種特殊的瞄準技術(shù)和動態(tài)條件下的發(fā)射技術(shù)來應對海水波動。此外，在陸基發(fā)射中，火箭的控制和監(jiān)測信號可通過有線通信系統(tǒng)傳輸，而在海射時只能通過無線傳輸形式來實現(xiàn)，所以此次海射在國內(nèi)首次采用了無線測發(fā)控技術(shù)。”管洪仁介紹。
“以往火箭的飛行安全控制需要地面人員進行監(jiān)控，本次任務是由火箭自身根據(jù)飛行情況實時自主判斷和實施，這也是我國火箭的首次自主安全控制。”管洪仁說，此次發(fā)射首次采用“航天+海工”的技術(shù)融合，突破了海上發(fā)射穩(wěn)定性、無線通信可靠性等關鍵技術(shù)，全面驗證了海上發(fā)射技術(shù)流程，構(gòu)建了多方融合、資源共享的海上發(fā)射模式。
3 惠及世界彰顯大國胸懷
作為我國商業(yè)航天領域的探索者和領跑者，長十一火箭研制團隊率先開通“太空班車”“太空專車”“太空順風車”等多樣化衛(wèi)星發(fā)射服務，深受客戶歡迎。
針對商業(yè)航天市場資源和多元需求，長十一火箭研制團隊不斷探索新的合作模式。“此次海射任務首次嘗試贊助商冠名的方式，將長十一號運載火箭命名為‘CZ-11 WEY號’，以更加開放的心態(tài)、更為靈活的融合模式打造多元化商業(yè)航天投入體系，以市場規(guī)則配置技術(shù)、資金、人才等要素，創(chuàng)造了商業(yè)航天更大的市場機遇和經(jīng)濟價值。”李同玉表示。
據(jù)悉，長十一火箭團隊后續(xù)還將繼續(xù)開展多次海上發(fā)射試驗，充分驗證各種軌道發(fā)射的適應性，進一步優(yōu)化發(fā)射流程，有效形成能力。
“許多參與‘一帶一路’倡議的國家都位于赤道附近，未來我們可以把火箭和發(fā)射平臺駛到相應的港口，為他們提供便捷的衛(wèi)星發(fā)射服務。”李同玉說。
此次“一箭七星”搭載發(fā)射了航天科技集團五院研發(fā)的捕風一號A/B衛(wèi)星、天儀研究院研發(fā)的瀟湘一號04星(婁星號)等7顆衛(wèi)星。其中，捕風一號A/B衛(wèi)星可用于臺風等極端天氣監(jiān)測，準確測量海面風場，實現(xiàn)精準預報臺風。
目前已有的氣象監(jiān)測手段多為探測高層風，其他微波探測方式難以在任意氣象條件下獲取海面風場。“捕風一號衛(wèi)星利用了導航衛(wèi)星中的L波段進行風場探測，該波段信號具有良好的大氣穿透特性，能夠全天時獲取對于臺風預報極其重要的底層風場數(shù)據(jù)，從而精準預報臺風等極端天氣。”捕風衛(wèi)星總設計師白照廣介紹，后續(xù)還將逐步建設捕風衛(wèi)星星座，進一步提高海面風場測量的實時性，完善我國氣象領域海洋/陸地遙感、大氣探測和電離層的監(jiān)測體系，同時服務于“一帶一路”沿線國家的氣象保障和防災減災。