6套飛行方案保障 長(zhǎng)征八號(hào)成功發(fā)射鵲橋二號(hào)中繼星

胡藍(lán)月 封面新聞?dòng)浾?楊峰

一柄利箭破空，向東方飛去，目的地是近地200點(diǎn)公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)約42萬(wàn)公里的地月轉(zhuǎn)移軌道。

高空風(fēng)刮過(guò)，火箭及時(shí)調(diào)整姿態(tài)迎風(fēng)飛行，稠密的大氣層與箭體劇烈摩擦，產(chǎn)生的高溫能讓水滴瞬間沸騰蒸發(fā)。再向上，空氣逐漸稀薄，火箭末級(jí)與衛(wèi)星到達(dá)預(yù)定位置，星箭分離，三顆衛(wèi)星踏上探訪月球的旅途。

長(zhǎng)征八號(hào)遙三運(yùn)載火箭發(fā)射升空。中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院供圖

3月20日上午8時(shí)許，由航天科技集團(tuán)有限公司所屬中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱“火箭院”）抓總研制的長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭載著鵲橋二號(hào)中繼星和天都一號(hào)、天都二號(hào)通導(dǎo)技術(shù)試驗(yàn)星，在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)開(kāi)啟探月之旅。

在短短半小時(shí)的飛行過(guò)程中，長(zhǎng)八火箭展示出為鵲橋二號(hào)中繼星任務(wù)量身定制的3項(xiàng)本領(lǐng)：更完善的彈道設(shè)計(jì)、更靈活的主動(dòng)滾轉(zhuǎn)技術(shù)和更安全的熱防護(hù)措施。

這是長(zhǎng)八火箭的第三次飛行。2020年成功首飛，長(zhǎng)八火箭填補(bǔ)了我國(guó)太陽(yáng)同步軌道3-5噸運(yùn)載能力的空白；2022年，長(zhǎng)八火箭適應(yīng)“一箭22星”商業(yè)發(fā)射任務(wù)，去掉了兩根火箭助推，新構(gòu)型首飛再次成功；今天，長(zhǎng)八火箭首次奔赴地月轉(zhuǎn)移軌道，用成功再次證明了自己的穩(wěn)定性、可靠性、適應(yīng)性。

6條彈道，通往奔月“天路”

4.2米寬、8米高的整流罩，不少于1.3噸的地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力，長(zhǎng)八火箭與鵲橋二號(hào)中繼星剛好合適。

為了服務(wù)這位奔月的“乘客”，連續(xù)3天，長(zhǎng)八火箭為鵲橋二號(hào)中繼星安排了6條“天路”，即使窄窗口發(fā)射，也能確保衛(wèi)星順利啟程。

發(fā)射窗口，就是衛(wèi)星上天的“時(shí)機(jī)”，窗口越寬，意味著機(jī)會(huì)越多。近地軌道衛(wèi)星一般是“日窗口”，機(jī)會(huì)每天都有；月球探測(cè)器則是“月窗口”，每個(gè)月只有幾天的時(shí)間；如果要實(shí)現(xiàn)探測(cè)器與行星、小行星等地外天體交會(huì)，窗口更加窄，一年甚至幾年才能遇到一次。

鵲橋二號(hào)中繼星是一顆環(huán)月衛(wèi)星，發(fā)射窗口一個(gè)月只有幾天，因此，火箭研制團(tuán)隊(duì)從第一窗口開(kāi)始，設(shè)計(jì)了連續(xù)三天、每天兩條共計(jì)6條彈道。

火箭彈道設(shè)計(jì)，就是為火箭找到最理想的飛行路線，燃料消耗最少、入軌精度最高。6條彈道，就意味著有6套飛行方案，無(wú)論遇到什么情況，衛(wèi)星最終都能順利出發(fā)、安全抵達(dá)。

長(zhǎng)征八號(hào)遙三運(yùn)載火箭轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)。中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院供圖

身負(fù)絕學(xué)，無(wú)懼高溫大風(fēng)

在降水、雷電、氣溫等各種天氣因素中，對(duì)火箭發(fā)射影響最為突出的就是高空風(fēng)。余夢(mèng)倫院士在論文中寫道，在設(shè)計(jì)運(yùn)載火箭時(shí)，飛行載荷是根據(jù)統(tǒng)計(jì)的最大高空風(fēng)來(lái)確定的。高空風(fēng)一般距離地面4至20公里，當(dāng)火箭穿越大風(fēng)區(qū)，會(huì)遭受強(qiáng)烈的氣流沖擊，如果風(fēng)速過(guò)大，還可能導(dǎo)致箭體彎曲變形，甚至解體。

隨著技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累，高空風(fēng)彈道修正等技術(shù)方法能使火箭在飛行過(guò)程中有效抵抗風(fēng)干擾。為了讓火箭適應(yīng)性更強(qiáng)，研制團(tuán)隊(duì)為本發(fā)長(zhǎng)八火箭在使用自主抗干擾控制技術(shù)等成熟方法之外，還增加了自動(dòng)滾轉(zhuǎn)減載技術(shù)，根據(jù)風(fēng)的來(lái)向，會(huì)在空中主動(dòng)滾動(dòng)調(diào)整，使火箭用更穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)面來(lái)應(yīng)對(duì)高空風(fēng)，就像一位太極高手“以柔克剛”，通過(guò)自身的旋轉(zhuǎn)抵消掉高空風(fēng)的影響。

與長(zhǎng)八火箭擅長(zhǎng)執(zhí)行的太陽(yáng)同步軌道任務(wù)相比，地月轉(zhuǎn)移軌道的入軌高度更低、火箭飛行速度更快，幾乎要達(dá)到第二宇宙速度，當(dāng)火箭高速穿越大氣層時(shí)，箭體與大氣摩擦產(chǎn)生的溫度更高，端頭和前錐首當(dāng)其沖。

為此，火箭研制團(tuán)隊(duì)為火箭多“穿”了一層熱防護(hù)涂層，雖然外觀看不出來(lái)，但火箭重點(diǎn)部位增加了厚度，更能適應(yīng)地月轉(zhuǎn)移軌道的嚴(yán)酷條件。

面向未來(lái)低軌巨型星座組網(wǎng)發(fā)射需求，今年下半年，長(zhǎng)征八號(hào)改運(yùn)載火箭將在海南文昌執(zhí)行首飛任務(wù)。后續(xù)長(zhǎng)八火箭研制團(tuán)隊(duì)還將承擔(dān)多項(xiàng)發(fā)射任務(wù)，不斷打破舒適圈，去迎接更多個(gè)充滿挑戰(zhàn)的“第一次”。

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