2024-12-10
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中国日报12月9日电(记者 赵磊)近日,快舟一号甲火箭成功发射海哨一号卫星。在此次任务中,原先脑袋脖子一般粗的快舟一号甲火箭变成了大脑袋。记者从火箭研制方-中国航天科工九院所属火箭公司获悉,执行此次任务的快舟一号甲火箭整流罩外径由1.4米扩大到了1.8米,不止空间上更能装,火箭运载能力也提升至原先1.5倍以上,不仅实现了国内同级运载火箭最大有效载荷包络和最大运载能力,可靠性和使用性能等方面也大幅提升。
快舟一号甲火箭已执行近30次发射,作为快舟家族的拳头产品,为何在战绩稳健的状态下选择跳出舒适圈再度突破自我?团队的答案是,要让我们的火箭更好用!
随着国内微小卫星发射需求直线上升,火箭公司市场人员最直观的感受就是火箭要装不下了!让火箭更能装显得刻不容缓。为尽快满足市场需求,公司启动了快舟一号甲火箭升级计划。
已经有了能力更大的快舟十一号,为何还要升级快舟一号甲?火箭是系统工程,牵一发而动全身,这样做是否值得?改多了,会与能力更大的火箭同质化;改慢了,就跟不上市场变化。伴随着外界各种争议,公司坚定让快舟火箭在市场上更好用的战略目标,进一步明确了瞄准急需、立足差异、联动优化的升级方向,决心要通过对快舟一号甲最高效务实的升级,让其与快舟十一号火箭更好地形成高低搭配,凝聚更强市场竞争合力。
摆在团队面前的第一道难题就是升级多少?回归要让火箭更能装的初心,团队发现客户们最多、最急的反馈其实聚焦于没用上的空间或运力——运力余量刚好够再搭载一颗星,但剩余包络放不下了这处空间还能多放一颗星,但是火箭运力不够了,这种浪费往往让客户产生没必要的花费。为此,团队再度广泛调研、精细梳理了市场上大量微小卫星尺寸和重量,确定了能让快舟一号甲火箭立足当前受众、最快物尽其用的升级方案——整流罩外径由1.4米扩大到1.8米,700公里太阳同步轨道运载能力由200公斤提升至300公斤以上,以此将单位载荷发射费用大幅降低。
另一道难题紧随其后,火箭更能装了,客户需求类型也会相应增多,各类提升项有的存在冲突,有的相辅相成,如何同时实现?
比如,为提升空间包络,团队扩大了整流罩外径,但大脑袋一定程度上增大了飞行不稳定性。经过多轮头脑风暴和深度研讨,团队找了变挑战为机遇的办法。通过优化总体布局和控制策略,不仅能对飞行形成更好的控制能力,还因为变换方位腾出了一定空间,进一步提升了有效载荷包络。
又例如,空间和运力提升后,火箭既能装下体积、重量更大的单星,又能装下更多来自零散客户的卫星。这时可能产生一个共同问题——无论是大质量大质偏的单星任务还是多星异轨任务都可能造成火箭末级姿态不稳,通俗讲,就是火箭可能因乘客下车后重心不稳而翻车。综合上述两种情形,团队优化了更强的轨道控制方案,升级后的快舟一号甲火箭能更好地覆盖多星异轨任务。
此外,由于不同轨道类型的星座对发射场有不同偏好,团队还通过落区控制等技术让火箭更好地适应不同发射场的落区安全性要求和风场环境,从而能够承接不同类型的组网、补网任务。
通过一系列务实高效的创新优化,团队极大提高了快舟一号甲火箭的使用性、任务适应性和可靠性,让火箭有底气更能装,让出击当前微小卫星市场的拳头更硬。
除了更能装,快舟一号甲团队还跳出了舒适圈,应用了大量隐藏款技能,赋能整个快舟型谱发展。
第一是产品化和去任务化。以往任务中,软件系统成本在履约成本中占比不小,主要源于任务差异引发的软件更改。不光需要重新编制软件,而且软件测评价格高昂。如果能把通用部分固化,那每次只做微调即可。当时,公司的可重复使用液体试验箭项目也攻关正酣,两个团队对该思路一拍即合,联合启动了通用软件框架开发,成果同时运用。在该模式加持下,快舟一号甲任务的软件实现通用接口,每次无需重新编写和测评软件,履约周期也大大缩短。其他型号研发陆续借鉴该思路,为快舟各型火箭适应高密度发射奠定了坚实基础。
此外,团队还采取轻量化、集成化、高可靠思路对电气单机进行了产品化统型。经大量梳理和研判,团队选取了适合集成和复用的单机。对于部分执行机构,团队直接替换为快舟十一号上使用的批产产品,这进一步加强了电气单机的产品化程度。在该思路指引下,电气系统整体成本大大缩减。
第二是新技术的应用。此次升级中应用的一级落区控制技术涉及返回段的姿态控制。基于成本管控原则,团队立足既有硬件,在火箭上升段使用的控制器和栅格舵上做文章。通过完善控制策略,让原先的硬件实现了对上升段和返回段同时满足。该技术的打通不光提升了快舟一号甲火箭对不同发射场的任务适应性,还为后续可重复使用液体火箭技术攻关提供了一定技术支撑。
一系列隐藏款技能不仅进一步助力整个快舟系列火箭朝着更好用的方向发展,也锻炼了队伍从履约型向创新研制型转变,让快舟火箭竞速未来赛道的马力更足。
从更能装到隐藏款,快舟一号甲火箭这次升级不仅彰示了团队让火箭更好用的决心,更展示出快舟人勇于突破、高效创新的实力。对于市场,永远没有舒适圈。快舟一号甲团队负责人说。