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长征五号系列3次发射 2020年中国宇航发射有何重头戏

科技日报记者 付毅飞

中国航天科技集团17日发布《中国航天科技活动蓝皮书(2019年)》。记者从发布会上了解到,2019年全球共实施102次航天发射任务,居1991年以来第二高位;共发射航天器492个,创历史新高。其中我国完成34次航天发射,连续两年位居世界第一;发射航天器81个,居世界第二。

2020年是我国全面启动航天强国建设的关键之年。据航天科技集团宇航部部长尚志介绍,该集团全年宇航发射有望突破40次,发射60多颗航天器,呈现出重大任务重、发射密度高等特点。

今年中国航天有哪些重头戏?科技日报记者带你划重点。

“胖五”三兄弟将出征

2019年12月27日,长征五号遥三运载火箭发射任务取得圆满成功,为我国后续工程任务打下了坚实基础。尚志透露,2020年长征五号系列运载火箭共安排3次发射,将分别发射新一代载人飞船试验船、火星探测器和嫦娥五号探测器。

航天科技集团一院长征五号运载火箭副总指挥曲以广介绍,长征五号B是在长征五号火箭立项之初就系列化设计的一型火箭,专门用于近地轨道发射。

长征五号B运载火箭总长53.7米,起飞重量837.5吨,近地轨道运载能力大于22吨,是我国近地轨道运载能力最大的火箭。曲以广说,从外观来看,它与普通长征五号火箭没有太大区别,最明显的特点,是一个超过20米长的大型整流罩将火箭二级部分完全覆盖。

目前长征五号B运载火箭正在天津进行总装测试工作。按照计划,它将在今年择机进行首飞。

“长七甲”将大力

提升高轨运载能力

同样将迎来首飞的长征七号甲运载火箭,作为我国首型新一代中型高轨火箭,对高轨卫星发射战略布局具有重要意义。目前该火箭已经运抵海南文昌,正在发射场开展测试工作。

一院长征七号运载火箭副总设计师助理胡晓军介绍,长征七号作为我国新一代中型火箭基本型,从立项之初就在国家战略层面规划论证了覆盖近地轨道、太阳同步轨道、地球同步转移轨道等多种有效载荷发射能力的系列构型。长征七号甲是在长征七号基础上,与长征三号甲系列三子级组合形成的三级构型火箭。

据介绍,长征七号甲运载火箭的地球同步转移轨道运载能力可达7吨,可满足未来大部分高轨卫星发射任务需求,而且在文昌航天发射场具备快速发射能力。同时该火箭也能执行多种轨道发射任务。此外,它继承了长征七号和长三甲系列成熟模块,具有可靠性高、研制周期短等特点。

“长八”将开展垂直起降试验

计划于2020年完成首飞的还有长征八号运载火箭。一院长征八号运载火箭副总设计师吴义田介绍,今年该型号将多线并举,其中长征八号组合型遥一火箭将完成合练及首飞;融合型完成初样研制并转入试样研制阶段;长征八号R方案研制工作全面展开,并完成垂直起降试验。

吴义田介绍,长征八号为两级半构型,芯一级为直径3.35米液氧煤油模块,采用2台液发-100发动机;芯二级为3米直径氢氧模块,采用2台液发-75发动机;捆绑2个2.25米直径液氧煤油助推器,各采用一台液发-100发动机。

长征八号组合型是在长三甲系列、长征七号等低温火箭成熟模块基础上研制的中型运载火箭,将填补我国700公里太阳同步轨道4.5吨左右运载能力空白,同时兼具近地轨道和地球同步转移轨道发射能力,将成为国内外宇航发射市场主力军。

长征八号融合型火箭践行深度融合研制思路,简化发射保障需求,力求成为一款性价比优、易用性好、安全性高的新一代中型主力运载火箭。

长征八号R及其垂直起降技术研制,是对当前运载火箭战略发展前沿技术工程化应用的创新性尝试,对于推动我国运载火箭技术跨越式发展具有重要意义。

“长十一”再度出海

长征十一号运载火箭首次海上发射。中国航天科技集团一院供图

2019年6月,长征十一号运载火箭成功实现我国首次海上发射,实现了关键技术的突破。据一院长征十一号运载火箭副总指挥金鑫介绍,该火箭今年将再度“出海”。

金鑫说,长征十一号火箭全年共安排5次发射任务,其中有3次海上发射。他表示,去年的海射成功填补了我国相关领域空白,但距离常态化、规模化、高可靠发射仍有差距。而今年的3次海上发射,将是真正形成相关能力的关键。希望以此进一步提升发射安全性和可靠性,优化、固化技术和管理流程,提高整个发射系统对各种任务的适应性,真正形成简洁、高效的海上发射能力。

据介绍,今年的3次海上发射,计划在我国东海海域执行太阳同步轨道发射任务。其中包括为吉林长光卫星公司实施高分03星一箭9星组网发射,一次任务完成一个轨道面的部署。

相比首次海射,后续任务的海上运输速度将更快,参与发射的测控系统、保障体系更简洁。海射遥二任务继续采取火箭、卫星从北京整体出厂方式,从山东海阳港转运上船。而海射遥三、遥四任务,随着山东海阳东方航天港的建设,将逐步实现火箭在海阳总装、测试和星箭对接,规避产品运输难题,缩短产品集成和发射链条,提高发射经济性。

此外,我国将启动运载能力更大的长征十一A固体运载火箭研制,其500公里太阳同步轨道运载能力为1.5吨,适应陆地和海上两种发射状态。该火箭计划于今年完成方案设计,转入工程研制阶段,2022年首飞。

新一代载人飞船可重复使用

为验证新一代载人飞船部分功能所研制的返回舱缩比模型。付毅飞 摄

随着火箭家族的新面孔亮相,一些新型航天器也将揭开神秘面纱,例如将由长征五号B运送的新一代载人飞船。

据航天科技集团五院载人飞船系统副总设计师马晓兵介绍,我国将利用长征五号B运载火箭首飞任务,开展新一代载人飞船的全尺寸状态在轨飞行试验。试验船将在轨飞行大约3天,通过多次轨道控制,将轨道抬升至大椭圆轨道后制动返回,实现接近第二宇宙速度返回再入的热流条件,采用新型返回制导策略控制再入飞行过程,采用3具主伞实现群伞减速,采用大型气囊缓冲着陆。此次试验将验证多项关键技术,获取重要飞行参数,为科学研究和技术改进积累数据。

马晓兵表示,新一代载人飞船具备第二宇宙速度返回能力,适应载人、载货等多种任务,可满足我国近地空间站运营以及未来更遥远的载人探测任务需求,是高可靠,可重复使用的载人天地往返运输飞行器。

据介绍,该飞船采用返回舱与服务舱两舱构型,采用了新型防热材料、双层返回舱结构、群伞减速、气囊缓冲回收系统、无毒发动机、大型表面张力储箱等一系列新技术。该飞船按照模块化设计思想,采用统一返回舱,通过配置不同的服务舱模块,适用运输和载人任务,将提高我国天地往返运输能力。

探月三期工程将收官

2019年初,嫦娥四号探测器掀开了我国探月四期工程的篇章,而随着今年嫦娥五号任务的实施,我国探月三期工程终于能画上句号。

五院嫦娥五号探测器副总设计师彭兢介绍,嫦娥五号探测器的任务目标是:经过地月和环月飞行,在月面选定区域着陆,采集月球样品,经月面起飞、月球轨道交会对接和样品转移、月地转移和再入回收等过程,将月球样品安全送至地面。

嫦娥五号将由长征五号运载火箭直接发射至地月转移轨道,先后经历发射入轨、地月转移、近月制动、环月飞行、着陆下降、月面工作、月面上升、交会对接、环月等待、月面转移和再入回收11个飞行阶段。月球样品将被送至实验室分析研究。

据介绍,嫦娥五号由15个分系统组成,各分系统相关设备组成了轨道器、返回器、着陆器和上升器。

中国首次火星探测不走老路

除了月球探测,我国将向更远的深空进发。五院火星探测器副总设计师贾阳表示,我国首次火星探测任务计划于2020年择机实施,目标是通过一次发射任务,实现火星环绕和着陆巡视,开展火星全球性和综合性探测,并对火星表面的重点地区进行精细巡视勘察。

“中国首次火星探测任务没有简单重复其他国家火星探测的老路,起点设置很高,体现了中国航天技术的发展水平以及航天工程技术人员的自信。”贾阳说。

据介绍,火星探测器将由长征五号运载火箭发射至地火转移轨道,与运载火箭分离后,在地面测控支持下,经过轨道机动和中途修正,在近火点实施制动,实现火星捕获进入环火椭圆轨道,运行到选定的进入窗口,探测器将进行降轨控制,释放着陆巡视器。

着陆巡视器进入火星大气后,通过气动外形、降落伞、发动机、多级减速和着陆反冲软着陆。与火星车和着陆平台分离后,将开展区域巡视探测和相关的一些工程实践活动。环绕器将为火星车提供中继通信链路,并开展环绕科学探测。

贾阳表示,火星探测任务实施过程中有很多看点。“探测器在火星附近的刹车必须一气呵成,否则就会滑向更远的深空。进入下降着陆过程只有7、8分钟,那是最激动人心的时刻。”他说,“着陆之后是什么地形,火星车会取得什么探测数据,尘暴或寒冷的天气来临时如何应对?这都值得我们拭目以待。”

尚志介绍,2020年,我国北斗三号、探月三期、高分专项等重大工程都将收官;航天科技集团还将实施卫星互联网融合试验星任务;发射海洋系列、资源系列等多颗民用空间基础设施业务卫星;发射亚太6D、印尼PALAPA-N1、吉林一号、齐鲁一号等卫星。此外还将实施捷龙一号、长征六号等运载火箭商业发射。

来源:科技日报

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