北京時(shí)間2024年1月11日13時(shí)30分,東方空間技術(shù)(山東)有限公司自主研制的引力一號(hào)(遙一)海瀾之家號(hào)運(yùn)載火箭由太原衛(wèi)星發(fā)射中心在海陽(yáng)附近海域發(fā)射升空,將云遙一號(hào)18-20星共3顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道,飛行試驗(yàn)任務(wù)取得圓滿成功。
(圖片來(lái)源:云上天境)
引力一號(hào)創(chuàng)造了全球最大固體運(yùn)載火箭、中國(guó)運(yùn)力最大民商運(yùn)載火箭、中國(guó)首型捆綁式民商火箭等多項(xiàng)記錄,標(biāo)志著我國(guó)商業(yè)運(yùn)載火箭自主創(chuàng)新取得重大進(jìn)展,擴(kuò)充了我國(guó)中低軌衛(wèi)星多樣化、規(guī)?；l(fā)射的能力,進(jìn)一步豐富了我國(guó)運(yùn)載火箭型譜。
引力一號(hào)中型運(yùn)載火箭為全固體捆綁式的三級(jí)半構(gòu)型,火箭高30米,芯級(jí)直徑和助推器直徑同為2.65米,起飛重量405噸,起飛推力600噸,近地軌道運(yùn)載能力6.5噸,500公里太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力4.2噸,可滿足中低軌衛(wèi)星批量組網(wǎng)發(fā)射和中大型航天載荷快速響應(yīng)發(fā)射需求。
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系統(tǒng)創(chuàng)新,促進(jìn)我國(guó)商業(yè)運(yùn)載火箭技術(shù)上新臺(tái)階
作為國(guó)內(nèi)首個(gè)捆綁構(gòu)型的民商火箭,引力一號(hào)用小型火箭的身高實(shí)現(xiàn)了中型火箭的運(yùn)載能力,同時(shí)適應(yīng)了海上發(fā)射需求?；仡櫸覈?guó)航天發(fā)展歷程,捆綁技術(shù)是火箭實(shí)現(xiàn)中大型運(yùn)載能力的必備技術(shù)之一,更是總體設(shè)計(jì)能力強(qiáng)大的標(biāo)志之一。
“引力一號(hào)作為一型中型捆綁運(yùn)載火箭,在專(zhuān)業(yè)耦合程度、大型殼段生產(chǎn),乃至日常使用流程及保障方面,都與小型火箭差異巨大。引力一號(hào)追求創(chuàng)新性和可靠性的統(tǒng)一,集中體現(xiàn)為系統(tǒng)創(chuàng)新、單元可靠:通過(guò)2.65米級(jí)固體發(fā)動(dòng)機(jī)模塊化、組合化捆綁設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)運(yùn)載能力的跨越;優(yōu)化飛行時(shí)序,解決固體助推器不同步導(dǎo)致的分離難題,有效保證助推分離過(guò)程及控制的可靠性;通過(guò)構(gòu)型優(yōu)化,大幅降低‘三垂發(fā)射’模式保障要求,提高地面使用過(guò)程的效率、可靠性和安全性。”東方空間聯(lián)席CEO、引力一號(hào)總設(shè)計(jì)師兼總指揮布向偉介紹。
東方空間引力一號(hào)研制團(tuán)隊(duì)約100人,自2021年3月立項(xiàng)以來(lái)高效開(kāi)展研制工作,攻克了海陸通用中型運(yùn)載火箭總體設(shè)計(jì)及試驗(yàn)技術(shù)、捆綁固體運(yùn)載火箭多學(xué)科耦合優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、批量化-低成本-大承載中大型火箭結(jié)構(gòu)及裝置設(shè)計(jì)及制造技術(shù)、中型運(yùn)載火箭多?？焖夙憫?yīng)發(fā)射技術(shù)4大關(guān)鍵技術(shù)群、17項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),開(kāi)展了23項(xiàng)大型地面試驗(yàn)、489項(xiàng)單項(xiàng)試驗(yàn)、1452次試驗(yàn)迭代。
此外,作為首個(gè)海上發(fā)射的捆綁構(gòu)型運(yùn)載火箭,引力一號(hào)創(chuàng)新采用了適應(yīng)公路運(yùn)輸(傳統(tǒng)是鐵軌運(yùn)輸)的靈活機(jī)動(dòng)的垂直轉(zhuǎn)運(yùn)模式,擴(kuò)充了我國(guó)中型運(yùn)載火箭海上機(jī)動(dòng)發(fā)射能力,進(jìn)一步豐富了我國(guó)火箭海上發(fā)射支持技術(shù)和能力。這也為后續(xù)更大體積和重量的液體運(yùn)載火箭海上發(fā)射、海上回收提供了良好的借鑒和參考。
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大運(yùn)力,三年打造擴(kuò)充我國(guó)商業(yè)發(fā)射能力的“東方快遞”
引力一號(hào)刷新了全球最大固體運(yùn)載火箭、國(guó)內(nèi)運(yùn)力最大民商火箭紀(jì)錄,運(yùn)載能力處于目前中低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)發(fā)射運(yùn)力需求主流區(qū)間,不僅可以支持百公斤級(jí)衛(wèi)星的“一箭30星”,助力星座組網(wǎng)工作的高效推進(jìn),還可以發(fā)射3、4噸重量的小型貨運(yùn)飛船、超大型衛(wèi)星等,為我國(guó)中型運(yùn)載火箭的快速應(yīng)急發(fā)射的實(shí)現(xiàn)提供了解決方案。
“目前主流衛(wèi)星星座單顆衛(wèi)星重量大都在200-300公斤,必須4噸以上運(yùn)載能力的火箭才好實(shí)現(xiàn)一次布置半個(gè)或一個(gè)軌道的批量發(fā)射,實(shí)現(xiàn)高效組網(wǎng)。因此東方空間成立之初,就瞄準(zhǔn)三年研制一款4噸左右運(yùn)力的中型火箭,短期內(nèi)形成規(guī)模化發(fā)射能力。”東方空間聯(lián)席CEO姚頌介紹。
除了運(yùn)載能力大,引力一號(hào)的裝載空間也大。頂部配備了直徑4.2米、高9.3米的整流罩,與我國(guó)用于空間站運(yùn)輸?shù)拈L(zhǎng)征七號(hào)載貨方案整流罩直徑相當(dāng),是目前國(guó)內(nèi)商業(yè)航天最大的一款整流罩,可以容納更多數(shù)量、更大體積的衛(wèi)星。
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一站式便捷發(fā)射,探索高頻商業(yè)發(fā)射體系
要想真正增強(qiáng)我國(guó)進(jìn)入空間的能力,不僅需要運(yùn)載能力更大的火箭,還需要增加火箭的發(fā)射頻次,實(shí)現(xiàn)總運(yùn)量規(guī)模的顯著提升。
因此,東方空間除了打造中型運(yùn)載火箭、擴(kuò)充單發(fā)運(yùn)載能力,也在謀劃適應(yīng)更高頻次的發(fā)射模式。引力一號(hào)首飛即采用了較大難度的海上發(fā)射,構(gòu)建并驗(yàn)證引力一號(hào)“一站式”發(fā)射服務(wù)體系,在大幅縮短發(fā)射準(zhǔn)備周期、具備發(fā)射工位擴(kuò)展?jié)摿Φ膬?yōu)勢(shì)下,未來(lái)將實(shí)現(xiàn)引力一號(hào)“一周一次”的發(fā)射支持能力。
“我們圍繞東方航天港集聚布局了引力一號(hào)基礎(chǔ)設(shè)施:5公里內(nèi)可以完成火箭子級(jí)總裝總測(cè)、全箭垂直總裝總測(cè)、港口登船等流程,實(shí)現(xiàn)‘前店后廠’。這種模式將以往轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程上千公里的距離大幅縮短,極大縮短了時(shí)間、降低了成本。總裝廠和發(fā)射場(chǎng)集聚布局未來(lái)將成為火箭公司的必然選擇?！睎|方空間首席運(yùn)營(yíng)官魏凱介紹。
結(jié)合“一站式”發(fā)射體系優(yōu)勢(shì),引力一號(hào)作為全固體運(yùn)載火箭,可采用“半整箭貯存”方式形成能力儲(chǔ)備,最快可在24小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速應(yīng)急發(fā)射。常規(guī)情況下,單條發(fā)射船可以保障“一周一次”引力一號(hào)發(fā)射任務(wù),通過(guò)配置多條發(fā)射船,可實(shí)現(xiàn)更高頻次發(fā)射。
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經(jīng)濟(jì)性好,商業(yè)航天降本提效新范式
“商業(yè)航天現(xiàn)在已經(jīng)從技術(shù)驗(yàn)證階段逐步轉(zhuǎn)入商業(yè)驗(yàn)證階段,基本都解決了‘航天’技術(shù)難題,更關(guān)鍵要實(shí)現(xiàn)‘商業(yè)’。而降低火箭發(fā)射成本是一個(gè)系統(tǒng)工程,需要通過(guò)在研制設(shè)計(jì)、火箭生產(chǎn)制造、流線轉(zhuǎn)運(yùn)、基礎(chǔ)設(shè)施等方面進(jìn)行全方位的考慮優(yōu)化。”東方空間副總裁彭昊旻介紹。“引力一號(hào)作為6.5噸運(yùn)力的中型運(yùn)載火箭,實(shí)現(xiàn)了運(yùn)力的規(guī)模效益,單位發(fā)射成本相比小型火箭降低50%以上。”
除了“一站式”發(fā)射體系建設(shè)大幅縮短了引力一號(hào)發(fā)射準(zhǔn)備流程、降低過(guò)程成本之外,引力一號(hào)自設(shè)計(jì)之初便充分考慮成本因素。箭體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)適宜快速批量化制造的設(shè)計(jì),芯級(jí)和助推直徑均為2.65米,柱段結(jié)構(gòu)通過(guò)集中備料、模塊化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)源頭簡(jiǎn)化制造工藝等方式大幅提升制造效率、降低了制造成本。
在發(fā)射支持設(shè)備上體現(xiàn)更為集中,引力一號(hào)首次應(yīng)用柔性充氣式防護(hù)罩,臨時(shí)為火箭在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中提供溫濕度保障,相比金屬勤務(wù)廠房式結(jié)構(gòu)節(jié)省上千萬(wàn)費(fèi)用;在發(fā)射準(zhǔn)備流程中,采用機(jī)械式翻轉(zhuǎn)架,可以實(shí)現(xiàn)可靠翻轉(zhuǎn)起豎百?lài)嵒鸺蛹?jí)的同時(shí),大幅降低了制造和后期維護(hù)成本;本次任務(wù)使用的“東方航天港”號(hào)多功能船,還可在無(wú)發(fā)射任務(wù)時(shí)可以執(zhí)行海上風(fēng)機(jī)等大件運(yùn)輸,充分發(fā)揮其商業(yè)價(jià)值。
在三年高效研制出引力一號(hào),進(jìn)一步快速擴(kuò)充我國(guó)進(jìn)入空間能力的同時(shí),東方空間同步在研“引力二號(hào)”中大型可回收液體運(yùn)載火箭,再用兩年時(shí)間攻克可回收技術(shù),進(jìn)一步提升火箭運(yùn)載能力至15-20噸,發(fā)射成本降低至SpaceX水平,助力航天產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。
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