中科宇航提升火箭发射效率——航班化发射卫星渐成现实

  1月23日12时03分，力箭一号遥三商业运载火箭在我国酒泉卫星发射中心发射升空，将搭载的5颗卫星顺利送入预定轨道。这次飞行试验任务是力箭一号运载火箭的第3次飞行。

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  力箭系列运载火箭是中科宇航公司研发的核心产品。近年来，随着我国商业航天产业快速发展，卫星发射需求与日俱增。面对新机遇、新挑战，中科宇航公司创新推出一箭多星发射模式，在节省成本的同时，极大地提升了研制效率、发射效率，满足了高密度发射的市场需求。

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  “通过持续创新，我们希望卫星发射保持固定的发射频率并最大限度搭载更多卫星。”中科宇航副总裁李新宇说，中科宇航坚持自主研发技术路线，形成批量化生产能力，不断开拓商业航天产业链，一步步把逐梦苍穹的梦想变成现实。

  紧盯需求创新

  乘坐航天器进入离地100公里的轨道，换个视角一窥浩瀚宇宙的面貌，体验航天员起飞超重、降落失重的感觉……不远的将来，人们将可以如此体验太空旅游。这一项目的实施者正是中科宇航。

  “该体验项目预计用时10分钟，完成一次天地往返的旅游，其中太空滞留时间约100秒。”李新宇告诉记者，实现太空旅游的关键是可变推力、可重复使用的液体发动机，其可靠性必须达到载人航天的标准。

  探索浩瀚宇宙，发展航天事业，是中科宇航不懈追求的航天梦。2018年12月，公司成立。2022年7月，首型火箭力箭一号成功发射，具备运载能力大、入轨精度高、设计可靠性高、响应速度快、发射效率高等特点。

  如今，力箭一号已连续3次成功发射，将37颗卫星共3.5吨载荷精准送入预定轨道。其中，力箭一号遥二运载火箭成功发射一箭26星，打破了当时我国一箭多星发射纪录。

  面向大规模星座组网建设、响应低成本货物运输需求，中科宇航正在研制中型液体运载火箭力箭二号，具备太阳同步轨道、近地轨道、转移轨道发射能力。目前，力箭二号已进入工程研制阶段的大型地面试验验证期，将于2025年执行首飞任务。

  在液体发动机技术日渐成熟的基础上，中科宇航开始研制太空旅游飞行器，这是一款可重复使用通用化亚轨道往返运输平台，具备实施载人飞行和空间科学试验的能力。“按计划，我们会在2030年实现成熟的、天地往返的亚轨道太空旅游。”李新宇说。

  今年1月份发布的《北京市加快商业航天创新发展行动方案（2024—2028年）》提出，探索航班化发射服务模式。随着卫星互联网组网步伐加快，中科宇航积极推进商业运载火箭航班化发射，今年力箭一号计划实施5次发射任务。“所谓航班化，就是像航班一样实现定时发射，用一箭多星满足批量发射卫星、尽快组网的需求。”李新宇告诉记者，中科宇航正在发射场筹备建设专有技术厂房，具备10发火箭的存储能力以及每年发射30次的能力。

  技术先行一步

  在中科宇航试验中心，研制人员正在进行力箭一号遥五运载火箭电气系统的综合匹配试验。火箭发射是一个系统性工程，任何一个环节错漏都可能导致失败。火箭发射前，研制人员需要对全套软硬件，按照箭上飞行状态进行匹配性、正确性测试。

  这个占地面积近万平方米的试验中心，整体挑高达到12米以上，安置着半实物仿真试验平台、航电综合试验平台以及运载火箭综合试验平台，覆盖了运载火箭研制的各项试验需求，具备中型运载火箭总装、测试能力。这些试验平台为运载火箭研制快速迭代提供了可靠支撑。

  技术研发是一个循序渐进的过程。在试验中心，每发火箭大约用两周时间完成电气系统综合匹配试验。之后，研制人员要进行发火试验、电磁兼容试验，保证火箭发射过程中逐级正确分离，在电磁干扰下能够正常工作。最后，研制人员还要遥测地面站开机，模拟真实的发射过程。

  “一箭多星技术日益成熟，实现航班化发射的关键在于分离。火箭飞行中要进行多次分离，级数越多，对可靠性要求就越高。”李新宇告诉记者，对研制人员来说，分离要突破几个难点：一是火工品要可靠工作，按计划和时序完成星箭分离；二是满足多颗卫星按不同时序实现分离远近场的安全性可靠性要求；三是星箭分离时，将对卫星的影响降至最小，使其在分离后安全准确可靠地进入预定轨道。

  火箭最重要的零部件非发动机莫属。作为这种运载工具的“心脏”，可重复使用液体发动机对火箭技术飞跃、成本降低都具有非常重要的意义。“为集中攻关可重复使用液体发动机，北京正在搭建可重复使用技术中心。我们作为牵头企业之一，组织技术中心实体化运行。”李新宇说，“通过强强联合，中大型可重复使用火箭有望于2027年取得突破。”

  “硬”技术离不开“软”实力支撑。中科宇航近400名员工中，硕士及以上学历占60%以上，核心团队拥有平均10年运载火箭研制经验，专注突破可重复使用关键技术。

  加强探索实践

  立足于持续拓展商业航天应用场景，中科宇航的业务范围逐渐覆盖系列化运载火箭研发、定制化宇航发射、亚轨道太空旅游等。李新宇说，近年来，我国商业航天不断发力，民营商业运载火箭研制步入“快车道”。中科宇航依托中国科学院和空天飞行科技中心的科研力量及资源优势，进行有益探索，构建商业航天生态链。

  当前，国内商业航天市场竞争激烈，降本增效的需求日益迫切。面对快速增长的发射订单，中科宇航持续提升运载火箭工艺水平、生产能力、发射服务能力。公司大力开展技术改进，比如，把卫星支架由铝材料改为复合材料，在满足强度要求的前提下，减重约30%，提高运载能力约50公斤。同时，通过批次订货多次付款、进一步降低采购价格等方式，公司从管理、供应链等方面降本增效，生产能力明显提升。未来，火箭在发射场30天的工作周期有望进一步缩短。

  从力箭一号首飞实现“零的突破”，到具备年产30发次的运载火箭总装测试能力，中科宇航“形成高密度、航班化发射”的目标基本实现。在公司的任务清单中，还有更多值得期待的内容——力箭二号总指挥杨浩亮介绍，公司在研的力箭二号液体运载火箭预计于2025年首飞，2027年完成火箭一级和助推器回收；公司还计划开展亚轨道载人旅行业务。（记者 杨学聪）