揭秘“远征”上面级:卫星的“太空摆渡车”

2019-12-20 10:45:06 来源:

北京时间12月16日15时22分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭(及配套远征一号上面级),以“一箭双星”方式成功发射第52、53颗北斗导航卫星。
 
  12月16日,长征三号乙运载火箭搭配远征一号上面级,以“一箭双星”的形式将两颗北斗三号卫星送入预定轨道。截至目前,远征一号上面级在北斗三号工程发射中圆满完成了12次任务,将24颗MEO轨道卫星准确送入预定轨道。记者采访相关专家,揭秘“远征”上面级的诸多看点。

   何为上面级?

 相比声名显赫的“长征”系列运载火箭,中国运载火箭技术研究院(以下简称火箭院)自主研发的“远征”系列上面级并不为大众所熟知。
 
   这款专业名称为“轨道转移飞行器”的产品,可以形象地理解为“太空摆渡车”。“它是将有效载荷(如卫星)从某个转移轨道,送入预定工作轨道或预定空间位置的、具有自主独立性的航天运输飞行器。”长征三号甲系列运载火箭副总师叶成敏介绍说。

  以往在执行中高轨航天器发射任务时,当火箭飞行的高度有限,有时还需要卫星耗费自身燃料攀升到预定轨道。有了上面级的帮忙,卫星从发射到进入运行轨道的过程大大缩短,且不耗费燃料。

  2009年底,新一代北斗导航卫星重大专项工程立项。此后,使用远征一号上面级与长三甲系列运载火箭组合实施直接入轨发射被确定为中高轨道卫星发射方案,远征一号上面级工程研制正式启动。

  记者在采访中了解到,“远征”系列上面级的命名源自中国工程院院士、火箭院运载火箭系列总设计师龙乐豪。当时龙乐豪指出,中国的运载火箭叫“长征”,上面级比基础级火箭飞得更高更远,是否可以叫“远征”?这一提议得到了众人的赞同,自此“远征”上面级正式命名。

   挖掘火箭搭载潜力

  上面级是一款全新的产品,既有运载器的特点,又有空间飞行器的特点。启动研制工作时,国内没有经验可以借鉴;国外有关上面级的资料也是浅尝辄止,不涉及核心关键。火箭院总体设计部设计团队只能摸着石头过河。

  自2008年启动远征上面级的关键技术攻关和工程研制工作起,研制团队共耗时7年,先后突破了热控、长时间自主导航制导、长时间滑行推进剂管理等多项重大关键技术,开展了千余项地面试验,采用了百余项新技术以满足长时间在轨任务要求。

  2015年3月30日,长征三号丙运载火箭搭配远征一号上面级成功将第17颗北斗导航卫星直接送入工作轨道,远征一号成功完成首秀。

  同年7月25日,长征三号乙运载火箭搭配远征一号上面级以“一箭双星”的方式成功将第18、19颗北斗导航卫星送入预定轨道。自此,采用远征一号上面级“一箭双星”直接入轨发射成为北斗三号卫星工程的主要发射方式。

  “远征一号上面级的成功研制,改变了上面级与火箭原有固定、单一的组合状态,创造了灵活、多样的组合模式,极大程度挖掘了火箭的搭载潜力,大大提升了中国火箭满足不同用户需要的适应性,提高了中国火箭在国际发射市场的竞争力。”龙乐豪说。

   远征 家族兄弟多

  远征一号上面级研制成功后,研制队伍通过改进型号,成功研制出远征一号甲、远征一号S、远征二号等多型上面级产品,将“远征”上面级家族打造成为了中国航天又一精品之作。

  据介绍,远征一号甲上面级被称为“升级版太空摆渡车”,于2016年6月搭载长征七号火箭完成首飞。远征一号甲上面级的发动机起动次数由远征一号的2次提升为20次,在外太空工作时间由远征一号上面级的数小时提升为数天。

  远征一号S上面级主要针对短时间的飞行任务,被誉为“最具商业头脑”的一型上面级,于2018年搭载长征二号丙运载火箭完成首飞。远征一号S上面级的工作时间较短,整个飞行任务基本在1小时以内完成,因此也省去了额外的设备,重量和成本也大大降低,在市场竞争中更具优势。

  而远征二号上面级则是针对长征五号新一代大推力运载火箭规模研制的上面级,可将约5吨的卫星直接送达36000公里高度的地球同步轨道。2016年11月,远征二号上面级搭载长征五号火箭首飞,成功完成预定任务。

  如今,“远征”与“长征”完美搭档,圆满完成了北斗导航系统建设等多项国家重大任务。未来,更多、更好的远征上面级,将助力航天人赢得国家任务与商业市场的新“远征”。

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