祝贺!长征二号丙火箭2020年首发一箭三星成功!

据中国航天科技集团消息,3月24日11时43分,在西昌卫星发射中心,我国使用长征二号丙运载火箭,以“一箭三星”的方式,成功将遥感三十号06组卫星送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。遥感三十号06组卫星由中国科学院微小卫星创新研究院抓总研制,采用多星组网模式,主要用于开展电磁环境探测及相关技术试验。这是长二丙今年第一次执行发射任务,也是长征系列运载火箭历史上的第329次航天飞行。

长二丙火箭2020年首发一箭三星成功!又一新技术得以验证

值得一提的是,本次任务搭载验证了一子级剩余推进剂再入排放技术。这又是一种什么样的新技术呢?

近些年,中国航天开启了高密度发射的周期,2018年我国进行了39次航天发射任务,2019年又进行了34次航天发射任务,这其中绝大部分任务是由液体运载火箭承担的。我国目前的航天发射场主要有酒泉卫星发射中心、太原卫星发射中心、西昌卫星发射中心和文昌卫星发射中心,这其中除了文昌卫星发射中心之外都是内陆发射场。火箭发射之后的残骸落区基本上都位于内陆地区,甚至人口稠密地区。火箭结束工作之后,往往还会有一定的剩余推进剂,这时如果火箭残骸落地,存在发生爆炸的可能性,同时火箭推进剂为有毒物质,也可能对落区群众的人身和财产安全造成影响。

长二丙火箭2020年首发一箭三星成功!又一新技术得以验证

长二丙是我国的一款”金牌火箭“

目前国际上部分先进的运载火箭采用地面起飞完成预定发射任务之后,发动机重新点火返回地面,以实现子级的回收和重复使用。但是这项技术世界上掌握的国家也不多,我国的火箭发动机要实现上述功能还需时日。

为了尽快解决火箭发射落区安全性问题,在火箭不需要做较大改进的情况下,要求既能保证火箭完成既定的发射任务,满足用户要求,又能又能够使子级返回过程中不解体,在子级落地之前将剩余推进剂排放燃尽,并且在返回过程中利用气动力进行子级落点控制,将子级的落点控制到一个很小的范围之内,大大缩小落区的范围,保障落区安全。

2019年11月3日,在太原卫星发射中心,由航天科技八院研制的长征四号乙运载火箭带着4颗卫星升空。这枚长四乙火箭上就安装了栅格舵落区控制系统,从外表上看就好像给火箭安装了四只小翅膀。这种栅格舵是一种高效的新型气动稳定和控制舵面,具有很好的升力特性,平时紧贴箭体折叠安装,使用时再展开,不影响主任务飞行。这次栅格舵系统飞行试验的成功大幅改善落区环境安全,也为后续可重复使用运载火箭的研制奠定坚实的技术基础。该系统可以使一子级落区范围缩小85%以上,极大地改善和缓解落区环境的安全。

长二丙火箭2020年首发一箭三星成功!又一新技术得以验证

长征四号乙运载火箭栅格舵

而此次飞行长二丙验证的是另外一种技术——推进剂再入排放技术。火箭子级分离之后,在不影响主要飞行任务的前提下,可以通过发动机燃烧排放或者直接利用排空管进行排放。前者需要子级发动机实现二次点火,实现氧化剂和燃烧剂的燃烧,消耗推进剂,这种方案较为复杂,好处是这种方案发动机能够产生推力配合栅格舵技术能够更好的实现火箭的落区控制。火箭发射后一、二级分离,子级再入阶段首先打开栅格舵对火箭姿态进行控制,满足一定条件下,子级发动机二次点火,将剩余推进剂排放产生推力减速,从而实现对落区的精确控制。

此次,剩余推进剂再入排放技术验证成功,为最终实现用最小成本提高火箭落区安全性的目标奠定了坚实的基础,长远来看后续火箭发动机实现多次启动且推力可控情况下,实现火箭子级回收及重复使用进行了有益的探索。