中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)长征三号甲系列运载火箭副总设计师、远征系列上面级总体设计负责人叶成敏。
“上面级是火箭最上面一级。我们研制的远征系列上面级,指的是位于火箭基础级上方,负责分配多颗卫星,或把卫星直接送入轨道的飞行器。经过10余年的努力,远征系列上面级已形成“家族”,与我国各种主流运载火箭搭配,可把多颗卫星送入任何轨道,综合技术水平国际先进。
研制远征系列上面级的决策,要从10年前说起。那时,我国正谋划北斗导航卫星全球组网工程。实现全球组网,需要30多颗卫星,其中大部分部署在距地球两万多公里的中圆轨道。若一颗一颗地发射,后面的卫星还没上天,前面的卫星已经“退休”了。
△模拟图:远征一号上面级“摆渡”两颗北斗导航卫星(截自央视新闻)
短时间内送这么多卫星,“拼车”搭乘上面级是捷径。于是,在我们的争取下,当时确定研制两种规模的上面级——“小上面级”和“大上面级”,分别与芯级直径3.35米和5米的运载火箭基础级搭配,以“一箭双星”“一箭四星”的状态,直接送北斗卫星入轨,既能保证组网进度,又能为卫星节省燃料,进而丰富卫星功能或提高卫星寿命。
后来,在一次会议上,龙乐豪院士说,我们的运载火箭叫“长征”,上面级比基础级火箭飞得更高更远,可以叫“远征”嘛。大家听了都很认同,从此,我们的上面级家族有了一个响亮的名字——远征。
其实,多星分配,直接入轨,不仅是建设重大空间工程的需求,也是商业航天发射市场的需求。因此,我们在设计中,除了统筹最先进的技术,还特别注重不同构型上面级的通用化,从而降低生产难度与成本,为未来的大规模应用打下基础。
主动找任务也体现着我们队伍的商业化思维。譬如,在上面级取得一定进展时,我们得知,还有一家单位也在研制北斗导航卫星,便立即与他们沟通。最终,我们科学的方案和扎实的工作得到了他们的认可,对方决定根据上面级修改卫星平台方案,实现双赢。
△模拟图:远征二号上面级“摆渡”卫星(截自长征五号运载火箭宣传片)
2015年3月30日,经过近10年的论证与研制,我们的远征一号上面级随长征三号丙运载火箭升空,6个多小时后,成功将新一代北斗导航卫星送入预定轨道。此后,远征一号上面级“一箭双星”送北斗,远征一号甲、远征二号上面级首飞等任务连战连捷……不到两年,中国已拥有性能先进、“各怀绝技”的上面级家族。
在这些飞行任务中,最复杂、最“刺激”、最受业内关注的,莫过于远征一号甲上面级的首飞之战。在这次任务中,远征一号甲上面级在不同的轨道间恣意飞跃,精准地摆送“乘客”。
△模拟图:长征七号运载火箭芯二级与远征一号甲上面级等载荷组合体分离(截自央视新闻)
在送最后一名“乘客”——新一代飞船缩比返回舱时,远征一号甲上面级迅速俯冲数百公里,把返回舱投向地球。眼看就要被地球“捕获”,坠入大气层时,上面级又突然跃起,与长征七号运载火箭的芯二级交会伴飞,如飞机特技飞行中的“眼镜蛇机动”一般。在完成所有任务后,远征一号甲上面级主动离轨,一头扎进太平洋,不在太空留下任何垃圾……
△模拟图:远征一号甲上面级把新一代飞船缩比返回舱送入返回轨道(截自央视新闻)
这一系列令人炫目的“特技动作”,完成了多轨道部署、再入机动、空间交会等一系列科目的考核,秀出了强大的机动性与控制能力,载入了人类航天运载器复杂飞行任务的历史。
记得在一次“一箭双星”送北斗的任务中,上面级“到站”后,“转身”释放卫星。突然,蔚蓝的地球完整地出现在上面级摄像头的视场中!这是数十年来,火箭人首次通过自己产品的“眼睛”,在那么高的地方回望家园。壮美的景象令人震撼,精准的“远征”令人自豪。未来,数量更多、性能更强、性价比更高的远征上面级将启程,带着我们的梦想,在太空撒下一片繁荣。
(本文来源:中国航天科技集团)
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