陜西液體動(dòng)力強(qiáng)力助推“鵲橋二號(hào)”飛天
2024年3月20日8時(shí)31分，長(zhǎng)征八號(hào)遙三運(yùn)載火箭在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空，成功將“鵲橋二號(hào)”衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。作為公共中繼星平臺(tái)，“鵲橋二號(hào)”將為后續(xù)嫦娥六號(hào)、七號(hào)、八號(hào)任務(wù)提供中繼通訊服務(wù)，本次發(fā)射正式開(kāi)啟了我國(guó)探月工程四期的新征程。
航天科技集團(tuán)六院為本次發(fā)射用長(zhǎng)征八號(hào)遙三運(yùn)載火箭，及搭載的兩顆鵲橋通導(dǎo)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“天都一號(hào)”“天都二號(hào)”推進(jìn)分系統(tǒng)，提供了30臺(tái)各型發(fā)動(dòng)機(jī)及相關(guān)動(dòng)力系統(tǒng)，以強(qiáng)勁的液體動(dòng)力助力本次發(fā)射任務(wù)圓滿成功。
“老朋友”“新伙伴” 攜手探秘月球“另一面”
執(zhí)行本次發(fā)射任務(wù)的長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭，于2020年12月22日完成首飛，是新一代中型兩級(jí)液體捆綁式運(yùn)載火箭，填補(bǔ)了我國(guó)3-5噸太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力空白。其采用綠色環(huán)保液體推進(jìn)劑，按照模塊化組合的思路進(jìn)行研制，聚焦于未來(lái)太陽(yáng)同步軌道的高密度發(fā)射任務(wù)需求，700公里太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力可達(dá)到4.5噸，兼顧近地軌道和地球同步轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射需求，將為我國(guó)后續(xù)衛(wèi)星組網(wǎng)工程建設(shè)提供有力支撐。
由于月球被地球潮汐鎖定，只能永遠(yuǎn)以同一面朝向地球。這就意味著，在月球背面登陸的月球探測(cè)器與地球上的測(cè)控中心不僅相隔遙遠(yuǎn)的地月距離，而且還要隔著月球球體進(jìn)行通信聯(lián)系。通信信號(hào)無(wú)法穿透月球抵達(dá)其背面，這就需要一種被稱為“衛(wèi)星的衛(wèi)星”——中繼衛(wèi)星的幫助來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，完成地面測(cè)控任務(wù)。
中繼星軌道位置與工作示意圖
“地月系統(tǒng)拉格朗日-2點(diǎn)”(簡(jiǎn)稱為地月L2點(diǎn))位于地球和月球兩點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線上，在月球背對(duì)地球的一側(cè)。當(dāng)中繼星架設(shè)在該點(diǎn)上時(shí)，既可以同時(shí)與地球和月球背面進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)交換，完成“中繼”任務(wù)，又因?yàn)槭艿卦乱ψ饔闷胶舛３窒鄬?duì)穩(wěn)定狀態(tài)，從而節(jié)省衛(wèi)星燃料，有利于對(duì)其進(jìn)行軌道控制。
鵲橋號(hào)地月中繼通信衛(wèi)星
2018年5月21日，由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司自主研發(fā)的地月中繼通信衛(wèi)星“鵲橋”成功發(fā)射，它為“嫦娥四號(hào)”提供數(shù)據(jù)和信號(hào)傳輸?shù)霓D(zhuǎn)發(fā)，并向其傳遞地面發(fā)出的各種指令。作為人類歷史上第一顆地球軌道外專用中繼通信衛(wèi)星，同時(shí)也是第一顆在地月L2平動(dòng)點(diǎn)上采用Halo軌道的衛(wèi)星，標(biāo)志著我國(guó)率先掌握地月中繼通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)在月球探測(cè)領(lǐng)域取得的新突破。
鵲橋二號(hào)地月中繼通信衛(wèi)星
本次發(fā)射，在“鵲橋”基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級(jí)的“鵲橋二號(hào)”將完成“太空接力”，接過(guò)重任，支撐后續(xù)嫦娥六號(hào)月背采樣任務(wù)，以及為未來(lái)將陸續(xù)發(fā)射的嫦娥七號(hào)、八號(hào)提供服務(wù)。
精益求精 穩(wěn)妥可靠不留隱患
本次長(zhǎng)八遙三火箭一級(jí)配套了4臺(tái)120噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。六院液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)研制團(tuán)隊(duì)一抵達(dá)靶場(chǎng)，便開(kāi)始了緊鑼密鼓的測(cè)試檢查任務(wù)，以頂層要求為指引，對(duì)發(fā)射預(yù)案進(jìn)行完善，開(kāi)展專項(xiàng)復(fù)查和再確認(rèn)。
本次任務(wù)是長(zhǎng)八火箭首次使用中國(guó)衛(wèi)星海上測(cè)控部的遠(yuǎn)望系列運(yùn)輸測(cè)控船和首次執(zhí)行地月轉(zhuǎn)移軌道任務(wù)，發(fā)射窗口緊張，為確保任務(wù)成功完成，發(fā)射場(chǎng)試驗(yàn)隊(duì)完善健全靶場(chǎng)崗位作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，“精”“細(xì)”“全”判讀靶場(chǎng)各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)，橫向比對(duì)保證狀態(tài)正常，縱向復(fù)查確認(rèn)結(jié)果穩(wěn)定。此外，針對(duì)靶場(chǎng)故障預(yù)案開(kāi)展再審視，完善細(xì)化各故障處置方案，從而保障發(fā)射流程順利進(jìn)行。
本次火箭二級(jí)配套了2臺(tái)8噸級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)，六院研制團(tuán)隊(duì)持續(xù)在細(xì)節(jié)處探索優(yōu)化，以“首飛標(biāo)準(zhǔn)”全面識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)格控制技術(shù)狀態(tài)，對(duì)產(chǎn)品交付狀態(tài)、出廠測(cè)試狀態(tài)等反復(fù)進(jìn)行橫向和縱向比對(duì)；強(qiáng)化過(guò)程確認(rèn)，對(duì)設(shè)計(jì)、工藝、過(guò)程關(guān)鍵特性100%量化表征和控制，對(duì)全過(guò)程中的每一項(xiàng)工作確保措施落地，有效落實(shí)精細(xì)化質(zhì)量管理要求。不斷優(yōu)化、改進(jìn)與迭代產(chǎn)品，持續(xù)提升發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性和適應(yīng)性，并對(duì)渦輪泵及總裝直屬件使用可靠性增長(zhǎng)的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)發(fā)射任務(wù)的提質(zhì)增效，用最好的狀態(tài)詮釋成功。
隨行出征 探月小分隊(duì)各顯神通
本次發(fā)射中值得的關(guān)注的，還有隨著“鵲橋二號(hào)”一同奔赴太空的“天都一號(hào)”“天都二號(hào)”探月衛(wèi)星，待擇機(jī)分離后，二者將采用星地激光測(cè)距、星間微波測(cè)距方式開(kāi)展環(huán)月軌道高精度定軌等技術(shù)驗(yàn)證，為未來(lái)鵲橋通導(dǎo)遙星座系統(tǒng)論證實(shí)施提供設(shè)計(jì)參考。
六院除了為長(zhǎng)八遙三火箭配套12臺(tái)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)，本次任務(wù)中還共為兩個(gè)探月衛(wèi)星的推進(jìn)分系統(tǒng)提供了12臺(tái)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)。“天都一號(hào)”衛(wèi)星推進(jìn)分系統(tǒng)主要功能為提供衛(wèi)星地月轉(zhuǎn)移段、近月捕獲、軌道調(diào)整和使命任務(wù)階段所需的推力和控制力矩。配套產(chǎn)品包含貯箱、推力器和閥門(mén)等。
六院研制團(tuán)隊(duì)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，并探索出了可靠、高效的產(chǎn)品研制新模式。“天都二號(hào)”衛(wèi)星推進(jìn)分系統(tǒng)為衛(wèi)星繞月軌道提供高精度姿態(tài)控制，并將在衛(wèi)星壽命末期離軌提供動(dòng)力，具有推力小、推力精度高、質(zhì)量輕、成本低的特點(diǎn)。貯箱應(yīng)用3D打印工藝實(shí)現(xiàn)，對(duì)于微小衛(wèi)星批量生產(chǎn)和組網(wǎng)發(fā)射奠定了良好的基礎(chǔ)，具有重大商業(yè)價(jià)值。
椰風(fēng)海韻間，閃耀著中國(guó)航天的輝煌與夢(mèng)想。“發(fā)展航天、動(dòng)力先行”，航天六院人將勇做航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)的“頂梁柱”，以充足的數(shù)量、一流的質(zhì)量、領(lǐng)先的技術(shù)，打造安全可靠的火箭“心臟”，推舉中國(guó)航天飛得更高更遠(yuǎn)。
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