大公网

大公报电子版
首页 > 新闻 > 内地 > 正文

三年磨一箭对标美国Space X

2024-04-26 04:03:23大公报
字号
放大
标准
分享

  图:“引力”系列布局

编者按:

  从“东方红一号”成功发射,到神舟逐梦、嫦娥探月、天问问天、太空建站、登陆月球……中国航天从无到有,由弱到强,每一刻都令人心潮澎湃。中央经济工作会议提出打造商业航天等若干战略性新兴产业,“商业航天”今年首次被写入政府工作报告……当前,商业航天作为“新增长引擎”方兴未艾,正孕育新质生产力。数据显示,2023年中国商业运载火箭的发射次数和成功率显著提升,共实施发射13次,比2022年的5次同比增长160%。

  今年1月11日,一枚“呆萌”的火箭在山东海阳附近海域发射升空。这枚由东方空间(山东)科技有限公司打造的中型火箭“引力一号”,为海阳东方航天港写下海上发射“九发九捷”佳绩,中国海上发射和固体运载火箭技术再上新台阶。专家表示,商业航天可推动建设“空天地一体化”网络布局,带动新一代的信息技术、高端制造、新能源和新材料等高精尖产业发展。

  慧眼识海阳、磨剑铸“引力”。在中国航天日来临之际,大公报记者专访“引力一号”发射背后的关键人物,为读者娓娓道来中国航天人奋战海上发射的故事。

  “30秒……20秒……”2024年1月11日13时30分,停泊在山东海阳近海的中国东方航天港号发射船上,火光闪起,烟雾升腾,全球现役最大固体火箭“引力一号”从中发射升空,几秒后,巨大轰鸣声冲至约3公里外的连理岛。约2分钟后,助推器分离成功,“引力一号”跨过了捆绑式固体火箭发射的重大技术难关。约10分钟后,星箭分离,云遥一号18-20星共3颗卫星成功进入预定轨道,“引力一号”留下的白色烟云,在强风吹拂下扭成心形,数阵欢呼,东方空间积蓄三年的成果,终于宣告成功。在这成功发射的背后是一群青年“梦想家”的冒险与极限测试,朝追赶美国Space X的目标继续疾驰。\大公报记者 丁春丽

  “一切都是最好的安排,不断创造历史!”在“引力一号”发射成功的当天,东方空间联合创始人、联席CEO、“引力一号”总设计师兼总指挥布向伟更新了朋友圈。

  指针回拨到2020年,中国商业航天投资进入高峰期。对于布向伟来说,挑大梁从无到有研发新型号火箭并不是第一次。他2010年参加工作,一直在“国家队工作”参与长征十一号的研发,并最终将其一箭七星成功送至预定轨道。2020年中,布向伟及老搭档东方空间联合创始人、首席运营官魏凯等判断中国商业航天尤其是卫星发射在未来十年内一定是井喷期,于是便开启了创业之路。

  “弯道超车” 瞄准大运力火箭

  “第一笔融资来自烟台国丰集团和海阳市投资的5000万元(人民币,下同),相当于种子轮融资。”投资敲定很快,解决了启动资金的难题。由于东方空间定位为运载火箭和新型空天运输工具设计制造公司,其要打造的高效发射体系与东方航天港的发展理念相脗合。“正是有了东方航天港的共振,我们的商业航天梦想才在此生根发芽、开花结果。”每念及此,布向伟都难掩激动。

  创业初期,团队首先遇到的是产品定义问题。三年磨一“箭”,对于有着成熟技术的成熟团队来说或许三年时间足够发射一枚火箭,但对于创业公司东方空间来说,如何让首发火箭型号就跳脱出商业竞争“红海”,在行业中做到后发先至,意味着公司在成立之初就必须定好勇闯无人之境的战略定位。

  东方空间果断放弃了竞争激烈的中小型火箭市场,决定选择用固体燃料技术,研发一型大幅超过其他商业火箭运载能力的型号,综合考虑单颗卫星重量和一次发射部署卫星的数量需求,最终火箭运载能力被定位在4吨以上。布向伟表示,“用户要的是安全低价地将卫星送至预定轨道。所以我们决定选择用相对成熟的固体技术做出一型大运载量的火箭,比当前市面上所有火箭运载能力都强出一大截的型号。”魏凯认为,商业航天必然是“运力为王”,“大载荷,低成本,高频次”定位的东方空间将有效满足市场痛点。

  用了将近一年的时间,布向伟才让市场认可其商业理念,东方空间也从最初的三四个人增加到三十多人。直到2021年6月,东方空间才进入“引力一号”方案的快速设计进程。“边设计边生产边招人,边试验边改进。”布向伟说,只能通过这种不断迭代的方式来保证火箭进度的实现。当东方空间陆续拿出了试验和产品,航天优秀人才也陆续投奔而来。

  可实现百公斤级“一箭30星”发射

  研制团队想方设法提高搭载效能,在“引力一号”顶部配备了直径4.2米、高9.3米的整流罩,其直径几乎与发射中国空间站天舟货运飞船的长征七号火箭整流罩直径相当,可以容纳更多数量、更大体积的卫星。此外,该火箭整流罩内还有一件重达3吨的配重──东方空间自主研制的低成本货运飞船本体结构,充分验证了其运载能力。据测算,“引力一号”可实现百公斤级卫星“一箭30星”发射。

  细观“引力一号”,它是个下宽上细,看着有些“矮胖”的白色柱体。而这一特色形体,与其固体芯级上捆绑4个固体助推器直接相关,这种“固─固”捆绑的设计,也属国内首型。“我们做构型论证的时候,首先考虑的是要搞海射,要搞运力比较大的火箭。按照中国现有固体发动机的情况,固体捆绑是必须采用的方案。”“引力一号”总体副总师黄帅解释道。

  多捆绑了4个助推器,设计复杂度、专业耦合度更高,对系统协同能力的要求也更高:由于助推分离高度低,火箭飞行过程中会受到更严酷的气动影响,需要气动、载荷、控制、分离等专业深度耦合设计;此外,不同发动机工作不同步,在几百毫秒的分离过程中控制力和全箭参数剧烈变化,也给稳定控制以及可靠分离带来巨大挑战。“我们花了两年多时间,才把这个难题攻克掉。”东方空间联合创始人、联席CEO姚颂说。

  2023年7月,东方空间连续开展了两次助推器分离试验,这是“引力一号”一个关键的技术攻关验证试验。魏凯坦言,“要知道,以往这样的试验周期至少需要半年,而我们20多人的小团队,不断‘挤海绵里的水’,赶时间、赶进度,在一个半月的时间内完成了试验。”

  “引力二号”最快明年底具首飞能力

  从2021年3月立项到2024年1月首飞,“引力一号”的成功仅仅用了不足三年时间。平均年龄35岁的约百人研制团队,攻克了4大关键技术群、17项关键技术,开展了23项大型地面试验、489项单项试验、1452次试验迭代。“快节奏的研制过程中,大家经常探讨得比较激烈,不留情面。有时拍桌子,甚至好几天互不理睬。”布向伟笑着说,魏凯是拍桌子最多的人,因为需要不停去抓进度,保证生产,所以平时唱“黑脸”居多。“屠龙封鞘非我愿,尝胆三千铸倚天。”谈到此,魏凯感叹,“每每想起大家的努力与付出总让我眼含泪水。”

   4月23日,东方空间发布“引力二号”可回收中大型运载火箭,具“回收+高轨+极致性价比”等特点,料明年年底具备首飞能力。“希望花10年的时间,让发射成本降低到Space X的水平,把发射能力提升到Space X当前的水平。这就是我们要继续完成的事情。”姚颂说。

点击排行