7月27日12時12分，由中科院力學(xué)研究所（以下簡稱力學(xué)所）抓總、中科宇航公司參與研制的“力箭一號”運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心執(zhí)行的“一箭六星”首次發(fā)射任務(wù)圓滿完成，成功將六顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。

這枚由中科院自主研制的火箭是我國迄今最大的固體運載火箭，在運載能力、入軌精度、設(shè)計可靠性、性價比等方面邁入世界固體運載火箭領(lǐng)域先進行列。

(資料圖片)

日前，《中國科學(xué)報》專訪力學(xué)所火箭研制團隊相關(guān)負(fù)責(zé)人，詳解“力箭一號”到底“?！痹谀膬?。

快速響應(yīng)，有力補充液體火箭

剛剛把問天實驗艙送上太空的長征五號B運載火箭運力強勁，其不俗的表現(xiàn)給人留下深刻印象。作為液體運載火箭，長征五號B運載火箭在發(fā)射前要經(jīng)歷一個必不可少的環(huán)節(jié)——燃料加注。

一直以來，液體燃料的易燃易爆、劇毒、高腐蝕性總是給火箭安全帶來麻煩。用固體作為燃料的火箭就不會有這樣的煩惱。

“力箭一號”研制團隊負(fù)責(zé)人介紹，固體運載火箭簡單可靠，發(fā)射前不需要再加注推進劑，還可長期整箭存儲。同時，固體運載火箭發(fā)射方式多樣，能夠快速響應(yīng)；使用靈活便捷，對發(fā)射場依賴程度低，可以在陸地、海洋甚至空中發(fā)射。

據(jù)了解，“力箭一號”的服務(wù)靈活多樣，支持批量打包、整箭發(fā)射、拼車發(fā)射和搭載發(fā)射等多種模式?！昂炗喓贤?個月發(fā)射，發(fā)射場工作周期7天，同時具備年產(chǎn)30發(fā)運載火箭的能力。”該負(fù)責(zé)人介紹。

同時，在需求方面，固體運載火箭有望成為液體運載火箭的有力補充。隨著衛(wèi)星技術(shù)與應(yīng)用的不斷發(fā)展，5G通信、遙感、物聯(lián)網(wǎng)和無人駕駛等對星座組網(wǎng)提出迫切需求，我國對小衛(wèi)星的需求不斷增加，“力箭一號”將適用于中/小衛(wèi)星載荷的中/低軌低成本快速組網(wǎng)發(fā)射。

三年一劍，技術(shù)創(chuàng)新求變

“力箭一號”的成功發(fā)射讓發(fā)射場一片沸騰，在場觀眾激動不已。有人不禁發(fā)朋友圈感嘆：“中科宇航，三年磨一劍！”

作為中科院“十四五”重大項目之一，“力箭一號”于2019年啟動研制，三年來始終面向空間科學(xué)和空間技術(shù)發(fā)展需求，以科學(xué)與工程相結(jié)合為指導(dǎo)思想，以創(chuàng)新、先進、高效為設(shè)計思路，堅持發(fā)展創(chuàng)新性、先進性、經(jīng)濟性運載火箭。

前述負(fù)責(zé)人介紹，運載火箭研制過程中，中科院相關(guān)院所、航天科技集團公司四院等單位聯(lián)合承擔(dān)科研攻堅任務(wù)，突破了多項重大關(guān)鍵技術(shù)。

技術(shù)創(chuàng)新方面，“力箭一號”實現(xiàn)了國內(nèi)目前最大規(guī)模固體運載火箭總體優(yōu)化設(shè)計。針對我國運載火箭傳統(tǒng)設(shè)計模式存在的分工固化和過細(xì)缺點，“力箭一號”首次搭建了由火箭總體設(shè)計相關(guān)專業(yè)參加的協(xié)同設(shè)計平臺，淡化和虛化分系統(tǒng)的概念，面向單機開展多專業(yè)協(xié)同設(shè)計。

在業(yè)內(nèi)人士看來，這一舉措為專業(yè)融合發(fā)展和新技術(shù)采用創(chuàng)造了條件，火箭方案得以優(yōu)化，火箭綜合性能大幅提高。

同時，“力箭一號”完成了國內(nèi)首創(chuàng)大噸位箭體水平模態(tài)試驗?？蒲腥藛T創(chuàng)新性地采用真藥發(fā)動機水平狀態(tài)試驗?zāi)Ｊ?，以空氣彈簧多點支撐狀態(tài)，大幅縮短試驗周期，降低了對試驗設(shè)施保障條件的依賴，研制費用大大減少。

在創(chuàng)新裝藥固體發(fā)動機上，科研人員攻克了多項核心技術(shù)，首次將發(fā)動機整體一次性裝藥量提高到71噸、推力提升到220噸，運載火箭動力水平獲得較大提高。

此外，“力箭一號”還突破了多個“首次”，包括國內(nèi)首個測控融合新型架構(gòu)航電系統(tǒng)，國內(nèi)首個數(shù)據(jù)驅(qū)動地面測發(fā)控軟件，國內(nèi)首個大分離力、無污染分離能源，國內(nèi)首個固液融合低成本結(jié)構(gòu)設(shè)計，為我國運載火箭領(lǐng)域的技術(shù)變革作出了重要貢獻。

一箭六星，科學(xué)實驗新“利器”

據(jù)悉，“力箭一號”共搭載六顆衛(wèi)星，采用“一箭六星”發(fā)射，將為多個領(lǐng)域的科學(xué)實驗提供“利器”。

這六顆衛(wèi)星分別為中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院抓總研制的“空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星”“軌道大氣密度探測試驗衛(wèi)星”“低軌道量子密鑰分發(fā)試驗衛(wèi)星”“電磁組裝試驗雙星”，以及上海航天空間技術(shù)有限公司研制的“南粵科學(xué)星”。

其中，“空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星”作為可通用、可擴展、快速響應(yīng)的空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星平臺，將開展新型空間科學(xué)載荷的實驗，同時探索平臺鑒定件再利用等低成本技術(shù)。

“軌道大氣密度探測試驗衛(wèi)星”將進行低成本大氣密度實時探測技術(shù)驗證，通過數(shù)據(jù)實時修正模型，以建立我國自主高精度大氣模型。

“低軌道量子密鑰分發(fā)試驗衛(wèi)星”將完成星地量子密鑰分發(fā)業(yè)務(wù)，同時搭載輻射源探測、超算平臺、空間環(huán)境探測載荷，并采用無毒液氨推進進行后期離軌操作。

“電磁組裝試驗雙星”將在軌開展電磁力約束下的立方星近距離分離試驗，驗證星間電磁力作用規(guī)律及其與衛(wèi)星控制力的耦合，為后續(xù)發(fā)展分布式可重構(gòu)技術(shù)及驗證空間非接觸作用奠定基礎(chǔ)。

“南粵科學(xué)星”以導(dǎo)航信號創(chuàng)新應(yīng)用為基礎(chǔ)，開展海面風(fēng)場探測、土壤濕度探測、數(shù)據(jù)傳輸?shù)瓤茖W(xué)實驗，同步拓展為科普教育和研學(xué)等活動。（甘曉 呂靜)