2014年03月05日 登录论坛 注册
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  “两会”期间,全国政协委员梁小虹(运载火箭技术院党委书记)表示,我国首个“太空摆渡车”今年首飞。据悉,所谓“太空摆渡车”就是“先进上面级”,期待好为“远征1号”,在2012年珠海航展上首次展示。类似技术水平的“摆渡车”目前只有欧洲、美国、俄罗斯研制,可大大缩短登月,探测火星等深空探测任务所需要的时间。

远征1号上面级示意图

  全国政协委员、航天科技集团中国运载火箭技术研究院党委书记梁小虹昨日接受记者采访时表示,我国首个“太空摆渡车”今年将首飞,在未来的探月、探火等深空探测任务,在轨道转移、空间碎片清理等轨道服务,在新材料、新技术验证等空间试验领域等将发挥重要作用。他还透露,下半年,长征三号丙改二型火箭将迎来首飞,届时将搭载“嫦娥五号试验器”,执行探月工程三期再入返回验证试验发射任务。

  梁小虹介绍,中国运载火箭技术研究院研制的远征一号上面级,今年首飞在即。上面级是一种由基础级运载器发射进入准地球轨道或地球轨道,能够进一步将有效载荷从准地球轨道或地球轨道送入预定工作轨道或预定空间位置的具有自主独立性的飞行器。

  此外,下半年,长征三号丙改二型火箭将迎来首飞,届时将搭载“嫦娥五号试验器”,执行探月工程三期再入返回验证试验发射任务。梁小虹说,为确保护送“嫦娥五号试验器”准确进入预定轨道,长征三号丙改二型火箭开展了多项技术攻关。

俄罗斯“微风”M先进上面级

美国半人马座火箭的先进上面级

  “身体长高”“翅膀变长”。在原长征三号丙标准型火箭的基础上,首次进行了加长设计,“身体”——芯级火箭增高了1.5米;“两只翅膀”——两个助推器加长了0.8米,增高的部分提升了推进剂的含量,使长征三号丙改二型火箭标准地球同步转移轨道运载能力由3800公斤增至3900公斤。

  “实时问诊”“宽带传输”。长征三号丙改二型火箭采用了“天基测量”技术,即通过天基中继星向地面技术人员传输火箭飞行过程的实时遥测数据,这种新技术相当于给火箭配备了“实时问诊器”,可对飞行中的火箭进行全程实时测控。此发火箭还首次采用了最新的高码率传输技术,可增加测量点、提高数据传输速度、增大数据传输量,如同“宽带传输”,它与“实时问诊器”一起,保证地面技术人员即时掌握火箭的飞行动态。

  目前长征三号丙改二型火箭正在进行全箭产品总装,各项工作进展顺利。

  2012年的第九届珠海航展上,中国航天科技集团运载火箭研究院展出了先进上面级的模型和展板。先进上面级是中国运载火箭研究院根据我国未来航天运输工具发展的需求,按照“通用化、组合化和系列化”的设计思想,根据无毒无污染和安全可靠的要求,正在研制的上面级系列。

  上面级是指运载火箭上将卫星送入轨道的部分,主要用于执行卫星入轨的任务。现代的先进上面级是从冷战期间用于携带多个分导式核弹头的MIRV BUS发展而来的。

  我国研制中的先进上面级将以一个基础平台为基础,配置模块化的推进剂储箱和相应的动力系统,并安装不同的有效载荷接口适应发射不同载荷的需求,还将与不同的运载火箭配合使用,是一种性能强大、任务通用性好、用途广泛的上面级系列。我国的先进上面级将具备多次启动变轨的轨道机动能力和7~10天甚至更长时间在轨工作的能力,先进上面级使用的是常温可存储推进剂,而推进剂可能会根据任务和客户需求,使用无毒的过氧化氢加煤油推进剂组合,或是传统的肼类加四氧化二氮推进剂组合。

  先进上面级要解决上面级高精度姿控和复杂振动环境等问题,但它的技术难点主要是上面级的超长时间滑行和多次启动能力。与我国现有的上面级相比,先进上面级的尺寸质量较大,而且先进上面级要适应尺寸质量不同的单一载荷或数量不等的多星发射,载荷的灵活和复杂化也使上面级的动力学特征更为复杂,对先进上面级与载荷的振动环境方面提出了更高的要求。

  我国现有的上面级无论使用低温的液氧液氢推进剂,还是常温的肼类加四氧化二氮推进剂,最长工作时间仅有一千多秒,而且只有二次启动能力。由于上面级发动机工作时间短,运载火箭发射静止轨道通信卫星时,都是将卫星打入近地点200多公里左右、远地点35800公里的同步转移轨道,然后由卫星自行变轨到静止轨道,卫星携带大量的推进剂用于变轨还在其次,对卫星大型太阳翼和天线展开技术要求较高。

洲际导弹MIRV BUS系统工作示意图,图中显示的MIRV BUS系统包括两个弹头和一个诱饵装置

  冷战期间美苏两国都研制了先进上面级,美国以RL-10氢氧发动机为核心,通过上面级数个小时的长时间滑行和发动机的3次点火可将卫星直接送入静止轨道,苏联则以常温的肼类推进剂发动机为核心,研制出了Fregat、Block DM和Breeze系列上面级,用于从高纬度的发射场发射高轨道卫星、星际探测器和商用的静止轨道通信卫星。近些年来欧洲和日本也同样开展了低温先进上面级的研制工作。

  先进上面级已经成为运载火箭技术发展的潮流,研制一种具备长时间滑行和多次启动能力的先进上面级,是提高我国航天技术水平,确保我国航天大国地位的必然选择。虽然低温氢氧推进剂比冲很高,但需要解决长时间滑行过程中氢氧推进剂的蒸发问题,而我国缺乏相关技术积累。我国先进上面级使用常温推进剂,还可用于将深空探测器的、直接送入环月轨道和环火轨道,这是目前任何一种低温推进剂先进上面级所无能为力的。

  据航展上运载火箭研究院的介绍,我国正在研制的先进上面级主要与我国新一代长征系列运载火箭配合使用,和长征五号E型火箭组合,完成一箭多星发射、直接将卫星送入静止轨道(GEO)和中轨道(MEO)、环月或是环火星轨道,其中GEO轨道运力4.85吨,环月轨道运力4.01吨,环火轨道运力1吨。先进上面级也可弥补长征五号B型火箭飞行时间较短,无法利用重力辅助变轨的不足,配合长征五号B型火箭增强发射500公里以上高度的地球低轨道或是太阳同步轨道卫星的运力。通过多次轨道机动,先进上面级的还可完成多星异轨道部署的任务,充分发挥运载火箭和上面级的效能,大大提高了运载火箭的任务灵活性。从更早的报道看,先进上面级很可能还将作为长征三号乙火箭的第四级,使用一箭双星甚至一箭四星方式发射北斗系统的直接入轨中轨道卫星。

  据悉,去年我国试射的“快舟”运载火箭的上面级和卫星结合为一体,是一种适合快速补网发射的军事卫星,与美国ACES“先进上面级”系统技术类似。去年美国“先进上面级”试验首次完成创纪录的一箭28星试验,随后不久俄罗斯实现一箭32星发射。展示了这两个大国在军事卫星发射领域的实力。目前尚不清楚我国的首次先进上面级发射试验是否会携带大量微型小卫星。去年美国和印度分别发射火星探测器,印度的火星探测器依靠自身动力入轨,需在地球轨道加速一个月,才能脱出地球引力,再利用引力弹弓效应继续向火星飞行,历时3年。美国运用先进上面级技术,在1小时内火星探测器脱离地球引力范围,飞向火星,显示了先进上面级技术的巨大应用价值。

中国在航展上展示的“远征1号”先进上面级模型

编辑:王秋阳

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