快舟一號甲搭建太空臨時測控站,一箭雙星技術的背後鮮為人知

2019-09-02     玩科學

8月31日,我國航天事業又添新戰績。8月31日7時41分,酒泉衛星發射中心,快舟一號甲運載火箭以「一箭雙星」的方式,成功將微重力技術實驗衛星和瀟湘一號07衛星成功發射升空。

這條新聞在眾多娛樂八卦、社會熱點中波瀾不驚,但它背後的故事,卻值得我們每一個中國人驕傲和自豪。但到底啥是「一箭雙星」?啥又是快舟一號?此次衛星發射到底有何不同?有哪些新的探索和突破?「一箭雙星」的背後,有著怎樣的感人故事?

快舟一號甲「一箭雙星」發射亮點

據快舟系列運載火箭測控技術負責人甘霖介紹,此次衛星升空,背後有著很多全新的探索與嘗試,可謂亮點紛呈。

第一,「一箭雙星」。所謂一箭雙星,就是一枚火箭搭載兩顆衛星發射升空。最早實現一箭雙星的是美國。1960年,美國「宇宙神-5」型運載火箭運載月球勘測軌道飛行器、月球坑觀測和傳感衛星於佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空,這是人類史上第一次實現「一箭雙星」。

第二,中國航天發射最快紀錄保持者。快舟一號甲運載火箭分別在2017年,2017年成功完成2次上而言發射,是一款通用化小型固體運載火箭,具有快速響應、快速集成、快速發射的特點,是中國航天發射最快紀錄保持者,主要為低軌小衛星提供發射服務。

第三,搭建太空臨時「測控站」,探索新方式。航天測控站一般是在地面,主要用來跟蹤和監測太空飛行器的狀態。但是,此次快舟一號甲運載火箭卻選擇了在太空中搭建一個臨時的測控站,為什麼要做這樣的嘗試呢?一般來說,衛星入軌後,火箭的使命就完成了,但是這次卻選擇了在星箭分離後,讓火箭的末級再承擔一項全新的工作,這就是繼續保持姿態,在短時間內(200-300秒)給衛星提供測控中繼服務,測控中繼就是在太空中建立一個臨時的測控信號監測點,實時地將衛星遙測信號傳回地面。據了解,這項技術可以大大節省測控資源的調用成本。

一箭雙星背後的英雄

一粒米,大約重0.02克,一粒米從一米多的高度落地,聲音微不可聞。但在西昌衛星發射中心保障部工程師李付生的眼裡,一粒米的掉落,也可能是一次重大事故的源頭。

液氫是一種極危險的物質,也是火箭發射中不可或缺的燃料。當液氫的濃度達到一定數值,哪怕是一粒米從一米多高的地方落下所產生的能量,也會引發液氫的爆炸。燃料的危險程度註定了液氫加註這個崗位的極高風險。

十餘年來,李付生三分之二的時間,都在崗位上度過。一次工作中,李付生正在進行加註作業,突然發現一項加註泵的參數出現異常。緊接著,一陣異響從隔壁加註洞內傳來。經過快速縝密的分析,李付生果斷下達了手動啟動備份泵的指令。最後,加註如期完成。

這一次的事故被成功避免。但關於液氫的危險,卻是潛伏在各個環節,李付生一刻也不敢大意。之前西昌衛星發射中心所需的液氫都需要從數千公里外運輸。長途的奔波,使得本來具極度危險的液氫更加危險,且從不同方面增加了發射中心的風險及成本。李付生便詳細梳理情況並反應至中心,最終上級決定就近新建液氫廠。

液氫廠生產步入正軌後,他與相關單位進行反覆磋商,成功解決了液氫供應模式、產品定價等一系列問題,並逐步探索出了一套全新的液氫保障機制。這種保障機製成功應用到文昌航天發射場,為長征七號和長征五號火箭成功首飛、天舟一號貨運飛船成功發射提供了穩定的燃料保障。

有沒有一箭多星?

當然是有的。隨著科技的不斷進步,對於世界一流國家來說,一箭雙星已不再是難題,出於效率、成本等方面的綜合考慮,一箭多星的運載技術逐漸出現。1961年,美國實現了一箭三星;隨後,前蘇聯多次用一枚火箭發射8顆衛星;之後,歐洲航天局也掌握了這種發射技術。

1981年9月,中國「風暴」一號運載火箭發射升空,成功地將一組三顆「實踐」二號衛星送入地球軌道,中國成為全球第四個獨立掌握「一箭多星」發射技術的國家。隨後,中國多次嫻熟運用此技術,將更多的衛星成功送入太空。

2015年9月20日,中國長征六號火箭成功升空,一次性將20顆衛星送入太空,打破了2013年2月25日印度7顆衛星送入軌道創下的亞洲航天紀錄。2018年12月7日,中國長征二號丁運載火箭於酒泉衛星發射中心發射,成功將沙特-5A/5B衛星發射升空,同時搭載發射10顆小衛星,衛星均成功進入預定軌道。

如今,一箭雙星、一箭多星已成為我國的「常規操作」。2018年,我國至少使用了10次「雙星技能」,共計運送了20餘顆北斗衛星入軌。

小知識:快舟一號,有必要了解一下

快舟一號甲運載火箭(KZ-1A)是由中國航天科工運載技術研究院研製的三級固體運載火箭。其全長約20M,最大直徑1.4M,起飛質量約30T,太陽同步圓軌道的運載能力為200kg/700km,近地軌道運載能力為300kg。快舟一號甲運載火箭以車載機動為主要發射方式,主要用於微小衛星發射和組網,具備一箭多星發射能力。

與原快舟一號星箭一體化運載器相比,如今的快舟一號運載能力更強,也更加穩定。快舟一號在原來基礎上擴展了整流罩的長度和直徑,提高了任務適應性,並在保證運載能力的同時增加了搭載衛星的空間。

2017年1月9日,快舟一號甲在酒泉衛星發射中心完成首飛,實現了我國首次商業運載火箭發射服務:成功將「吉林一號」靈巧視頻星03星及行雲試驗一號、凱盾一號兩顆立方體星送入太空。

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