來源：環(huán)球時(shí)報(bào)

【環(huán)球時(shí)報(bào)報(bào)道 記者 樊巍】3月30日19時(shí)，由中科宇航研制的液體運(yùn)載火箭力箭二號(hào)，在東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)首飛，順利將新征程01衛(wèi)星、空間試驗(yàn)飛船和天視衛(wèi)星01星精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，力箭二號(hào)在首飛任務(wù)中就服務(wù)于國家重大戰(zhàn)略和重大工程建設(shè)，這也開創(chuàng)了中國商業(yè)航天的新局面。

中國空間運(yùn)輸系統(tǒng)“上新”

“此次發(fā)射任務(wù)的圓滿成功，具有明顯的體系性和前瞻性意義，是我國空間貨物運(yùn)輸能力由‘單一能力積累’向‘體系能力疊加’演進(jìn)的重要體現(xiàn)?！绷?hào)總指揮楊浩亮向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者表示，在戰(zhàn)略層面，這次任務(wù)驗(yàn)證了新一類貨運(yùn)發(fā)射方案的可行性，有助于提升貨物運(yùn)輸體系的冗余度。通過新的運(yùn)載能力，我國空間貨物補(bǔ)給將具備更高的靈活性。

從外形上看，力箭二號(hào)的辨識(shí)度比較高，與以往人們熟悉的火箭細(xì)長的箭體不同，力箭二號(hào)的底端顯得更為“孔武有力”，這主要來自于“通用助推器核心”（CBC）構(gòu)型帶來的視覺沖擊。

據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，力箭二號(hào)運(yùn)載火箭是我國首款CBC構(gòu)型的運(yùn)載火箭，該款火箭通用芯級(jí)直徑3.35米，首飛狀態(tài)整流罩直徑4.2米，火箭總長53米，起飛重量625噸，起飛推力753噸，500公里太陽同步軌道運(yùn)載能力8噸，200公里近地軌道運(yùn)載能力12噸。該型火箭具有運(yùn)載能力大、固有可靠性高、可制造性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)潔便利、拓展空間大、可重復(fù)使用等優(yōu)勢(shì)。

“在航天界，長期存在著量體裁衣的傳統(tǒng)，每型火箭都有特定的規(guī)格，帶來的問題是零件互換性較差、成本居高不下。對(duì)此，我們團(tuán)隊(duì)做了創(chuàng)新性的探索，‘像拼積木一樣造火箭’?！绷?hào)副總設(shè)計(jì)師廉潔向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者介紹稱，力箭二號(hào)采用CBC構(gòu)型可實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)一尺寸”，即火箭的芯一級(jí)和助推器的直徑完全一致，均為3.35米。這種設(shè)計(jì)讓貯箱、箱間段等部段可以實(shí)現(xiàn)互換互用。

此外，在傳統(tǒng)的火箭研制中，火箭的助推器以及芯級(jí)之間往往采用不同型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)。力箭二號(hào)則實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的“統(tǒng)一化”，全箭共使用了10臺(tái)某型發(fā)動(dòng)機(jī)。

“這種設(shè)計(jì)的巧妙之處在于，助推器和芯一級(jí)安裝的9臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)與二級(jí)安裝的1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，在核心組件上完全一致。唯一的區(qū)別是，二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)為了適應(yīng)高空近乎真空的環(huán)境，換裝了更大的噴管以提升推力效率?！绷疂嵎Q，這種“以一當(dāng)十”的做法，將原本需要分頭研發(fā)、分頭建設(shè)生產(chǎn)線的復(fù)雜過程，簡(jiǎn)化為單一產(chǎn)品的脈動(dòng)式生產(chǎn)。它不僅能大幅提升供應(yīng)鏈的良品率，更讓發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)和更換變得像更換汽車零件一樣高效便捷，從而滿足低成本、高頻次發(fā)射的商業(yè)需求。

在使用模塊化的芯級(jí)和助推器后，力箭二號(hào)可以以“拼積木”的形式呈現(xiàn)為三種形態(tài)，分別是無助推器的“光桿”火箭、捆綁兩個(gè)助推器或四個(gè)助推器的火箭。通過靈活配置助推器，火箭最大推力可達(dá)千噸級(jí)，覆蓋近地軌道2噸至20噸運(yùn)力區(qū)間。

“采用CBC構(gòu)型，力箭二號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)、結(jié)構(gòu)模塊‘統(tǒng)一化’更成熟，分離方案簡(jiǎn)潔?！绷疂嵔榻B稱，通過“研制一型，拓展三型”的研發(fā)模式，做到了設(shè)計(jì)共用、模塊共用、試驗(yàn)共用、供應(yīng)鏈與生產(chǎn)線共用、總裝廠房共用、技術(shù)區(qū)廠房共用、發(fā)射工位共用，通過快速拓展能力，大幅縮短多型火箭研發(fā)周期、降低研發(fā)費(fèi)用。

“未來，力箭二號(hào)可全方位滿足國網(wǎng)星座、千帆星座等大規(guī)模低軌星座建設(shè)，空間站低成本貨物運(yùn)輸，以及全球碳平衡監(jiān)測(cè)、太陽輻射帶探測(cè)等空間科學(xué)衛(wèi)星及深空探測(cè)載荷的低成本、大規(guī)模實(shí)用發(fā)射的需求?！绷疂嵎Q。

打造“太空冷鏈”系統(tǒng)

除了新火箭，此次發(fā)射的空間試驗(yàn)飛船也是我國空間貨運(yùn)系統(tǒng)的“新面孔”。據(jù)了解，該試驗(yàn)飛船由中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院（以下簡(jiǎn)稱衛(wèi)星創(chuàng)新院）自主研制，具備3年在軌飛行能力，整船重量為4.2噸。

“試驗(yàn)飛船采用單艙式一體化構(gòu)型設(shè)計(jì)。對(duì)多型火箭具有良好適配性，通過密封段與非密封段實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行保障平臺(tái)與載荷的安裝，可為需密封環(huán)境及真空環(huán)境的應(yīng)用驗(yàn)證載荷提供一個(gè)長期飛行的空間試驗(yàn)室?！痹囼?yàn)飛船項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，經(jīng)與國內(nèi)多家研究所、高校等科研機(jī)構(gòu)對(duì)接，此次發(fā)射的試驗(yàn)飛船搭載了技術(shù)儲(chǔ)備類、驗(yàn)證類、科技探索類和科普作品共27項(xiàng)，載荷共1.02噸，將在200公里到600公里之間的軌道開展在軌技術(shù)試驗(yàn)。

在飛船設(shè)計(jì)過程中，衛(wèi)星創(chuàng)新院與火箭研制方中科宇航就共同開展船箭一體化聯(lián)合論證，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、測(cè)發(fā)流程、測(cè)控通信、臨射裝貨方案等方面開展了一體化的工作?！皞鹘y(tǒng)模式下，火箭和飛船之間的技術(shù)迭代、參數(shù)對(duì)齊往往需要經(jīng)歷長達(dá)半年的反復(fù)拉鋸。通過‘船箭一體化’設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)突破了以往分頭行動(dòng)的局限，將這一周期直接壓縮到了2個(gè)月以內(nèi)?！绷疂嵎Q。

針對(duì)飛船冷鏈運(yùn)輸?shù)囊螅?hào)進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)計(jì)，以期進(jìn)一步降低中國空間站貨物運(yùn)輸成本并提高運(yùn)輸效率。而這一設(shè)計(jì)思路在試驗(yàn)飛船的發(fā)射過程中也得以驗(yàn)證。

“比如，力箭二號(hào)為試驗(yàn)飛船預(yù)留專門的操作口、透波口和空調(diào)口。這就像是在‘冷鏈車’上預(yù)裝了恒溫系統(tǒng)與裝卸滑軌，專門保障試驗(yàn)飛船內(nèi)的環(huán)境，滿足冷鏈貨物安裝需求。即便在烈日炎炎的發(fā)射場(chǎng)，飛船內(nèi)的生物實(shí)驗(yàn)樣品也能處于恒定的‘舒適區(qū)’。”廉潔認(rèn)為，這種“船箭配套”的新模式，為未來大規(guī)模、低成本的空間站貨物運(yùn)輸提供了可復(fù)制的成功模板。

集束式回收創(chuàng)造“中國路徑”

在可重復(fù)使用火箭的賽道上，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的“獵鷹九號(hào)”已驗(yàn)證了分級(jí)回收的可行性。然而，力箭二號(hào)在后續(xù)規(guī)劃中卻選擇了一條極具創(chuàng)新性的技術(shù)路徑——集束式回收。這種回收方式不同于傳統(tǒng)的逐級(jí)分離、逐級(jí)回收，力箭二號(hào)火箭將采用助推器與芯一級(jí)“捆綁不分離”的整體回收方案，將多個(gè)動(dòng)力模塊集成在一起，一同返回地面。

“這種回收方式氣動(dòng)操縱性更好、著陸沖擊更低、動(dòng)力冗余能力更強(qiáng)、運(yùn)載能力損失更少?！绷疂嵔榻B稱，集束式回收的設(shè)計(jì)減少了復(fù)雜的分離機(jī)構(gòu)和接口，大幅降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)組合提供了極強(qiáng)的動(dòng)力冗余，即使個(gè)別發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)微小偏差，系統(tǒng)也能實(shí)時(shí)調(diào)整確保安全著陸。更重要的是，整體回收讓返回設(shè)備的利用率更高，能更高效地?cái)偙“l(fā)射成本。

“力箭二號(hào)運(yùn)載火箭可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)20發(fā)的生產(chǎn)能力。目前力箭二號(hào)運(yùn)載火箭不回收狀態(tài)下單次發(fā)射成本與SpaceX‘獵鷹九號(hào)’運(yùn)載火箭回收狀態(tài)下單次發(fā)射成本基本相當(dāng)，力箭二號(hào)后續(xù)有望實(shí)現(xiàn)回收后成本下降至SpaceX的一半?！睏詈屏两榻B稱。

據(jù)廉潔介紹，上面級(jí)能夠大幅增加力箭二號(hào)的運(yùn)載能力。與國內(nèi)外小型上面級(jí)相比，力巡一號(hào)上面級(jí)推力達(dá)到國際主流水平，與俄羅斯的微風(fēng)、弗雷蓋特上面級(jí)相當(dāng)，力箭二號(hào)系列配合上面級(jí)使用，可覆蓋90%的商業(yè)通信衛(wèi)星發(fā)射需求，同時(shí)支持國家探月、深空探測(cè)工程，未來還將探索上面級(jí)租賃模式，實(shí)現(xiàn)上面級(jí)與衛(wèi)星組合，搭載不同基礎(chǔ)級(jí)火箭。

“商業(yè)火箭不僅可服務(wù)商業(yè)市場(chǎng)需求，未來還能夠以工程化標(biāo)準(zhǔn)參與國家重大航天任務(wù)，推動(dòng)發(fā)射服務(wù)向更加市場(chǎng)化、專業(yè)化、規(guī)模化的方向發(fā)展?！睏詈屏帘硎?，國家任務(wù)通過市場(chǎng)化機(jī)制引入新的參與者，有助于在確保安全可靠的前提下，持續(xù)優(yōu)化成本、提升效率，探索形成“國家需求牽引、商業(yè)能力支撐”的新型天地運(yùn)輸模式。