就在昨天晚上的19點,一枚全新火箭力箭二號遙一運載火箭,在東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗區(qū)騰空而起,成功把三顆衛(wèi)星送進了預(yù)定軌道。
消息一出,航天圈里立馬就炸了。為啥大家這么激動呢?這就得說這枚火箭了。這枚火箭被圈里人叫做事“拼出來的火箭”。關(guān)鍵是它這次上天,是帶著一個重要任務(wù),給咱們中國空間站的新一代貨運飛船“輕舟一號”的首飛,打前站的。
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咱們不是已經(jīng)有了天舟貨運飛船了嗎?運力已經(jīng)很強了,為啥還要搞出來“輕舟”?
圈叔就來說說這枚“拼”出來的火箭,和即將加入空間站的天舟貨運飛船,到底有多強!
力箭二號的基本數(shù)據(jù),咱們需要提前了解一下。力箭二號全長53米,起飛重量625噸,起飛推力753噸。能把8噸重量的貨物,送到500公里以外的太陽同步軌道中。如果只是送到近地軌道,也就是咱們所說的空間站軌道的話,運載能力可達12噸。
為啥叫“拼”出來的火箭呢,這就是要講這火箭最絕的地方了。力箭二號的一級火箭,裝了9臺發(fā)動機。這個可是和力箭二號的大哥力箭一號完全不同,力箭一號的一級只有1臺發(fā)動機。而且還有更絕的,那就是芯級和助推器長得一模一樣。
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在力箭二號的核心級和它兩邊的助推器,直徑都是3.35米,長得一模一樣,就和三胞胎似的。那為啥要這樣設(shè)計呢?這其實就意味著,這款火箭的生產(chǎn),能實現(xiàn)拼積木一樣的零件通用,產(chǎn)線通用,實現(xiàn)大規(guī)模和快速化生產(chǎn)。
科學(xué)工作者為這種設(shè)計起了一個更為專業(yè)的名字,叫做CBC構(gòu)型。全稱叫“通用助推器核心構(gòu)型”。那為啥要如此做呢?其實就是為了“年產(chǎn)20發(fā)火箭”的目標量身定做的。這種“拼”法,不僅降低了制造難度,還能大大提高研發(fā)以及生產(chǎn)效率。
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這次發(fā)射,力箭二號不僅要自己首飛,并且還肩負著給“輕舟一號”貨運飛船初樣,做飛行測試的任務(wù)。為了能最終任務(wù)達到萬無一失,團隊還做了一個相當(dāng)大的跨界嘗試,那就是:船箭一體化設(shè)計。
傳統(tǒng)的火箭,火箭設(shè)計火箭的,飛船設(shè)計飛船的,最后裝一起,只要能裝下就行。而現(xiàn)在這次就不一樣了,設(shè)計團隊把火箭和飛船當(dāng)成一個整體來設(shè)計。這種船箭的“深度捆綁”,就是為了把成本打下來。
先是搞了個“彈道導(dǎo)航制導(dǎo)姿控的聯(lián)合仿真和設(shè)計”。說白了,就是把火箭和飛船的余量拿出來互相補充,你多給我點,我多給你點,最后讓整個系統(tǒng)的精度提到了能實現(xiàn)快速空間交會對接的要求。
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其次,做了“船箭一體化耦合分析”。就是把飛船、飛船的支架和火箭的末級捆在一起做分析,找出整個系統(tǒng)里最薄弱的環(huán)節(jié),然后針對性地進行加強。這樣一來,整個結(jié)構(gòu)更結(jié)實,也就能把多余的材料減掉,讓飛船變得更輕。
最后,連使用流程都一體化了。以前是火箭測火箭的,飛船測飛船的,流程各走各的。現(xiàn)在是貨船和火箭一起測試,一起走加注流程、發(fā)射流程,連貨物裝載都同步進行。
這一整套操作下來,效果立竿見影:飛船更輕了、火箭打得更準了、發(fā)射前的準備時間更短了、成本也更低了!
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說完了火箭,咱們再來聊聊它這次運上去的“乘客”——輕舟一號貨運飛船。
既然已經(jīng)有了能運6噸多的“大力士”天舟飛船,為什么還要輕舟?
打個比方,天舟就像咱們家的大貨車,適合大批量、周期性的“進貨”,一趟拉得多。但有時候,可能只需要補點急需的實驗設(shè)備、或者新鮮的蔬菜水果,這時候再開大貨車,就有點“大材小用”了,成本也高。
而輕舟一號,就是那個靈活、便捷的“小面包車”。
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它采用了一體化單艙構(gòu)型,貨物艙容積有27立方米,一次能帶1.8噸的物資上去,還能帶2噸的貨物下來。這“帶貨能力”雖然比不上天舟,但貴在靈活。它里面配備了智能化的貨物管理系統(tǒng),甚至還有冷鏈柜!這意味著,未來咱們空間站上的航天員,可以更快吃到新鮮的果蔬,或者及時補充需要低溫保存的科學(xué)實驗樣品。它內(nèi)部有40個標準貨格,冷鏈箱最大總?cè)莘e300升,設(shè)計得非常精巧。
官方透露的運輸成本大約是10萬元/公斤。這個價格,比起天舟這樣的大型貨運飛船,在小批量、高時效的補給任務(wù)上,優(yōu)勢就非常突出了。未來,如果需要臨時補個小件,或者做一些特殊的科學(xué)實驗,直接派輕舟上去,又快又省。
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它最大的好處就是可以隨時待命。未來咱們的空間站要搞國際合作,或者有突發(fā)性的補給需求,不用像以前那樣掐著發(fā)射窗口,輕舟可以快速響應(yīng),說發(fā)就發(fā)。特別是等可重復(fù)使用火箭技術(shù)成熟后,發(fā)射成本還會進一步降低。
所以你看,輕舟雖小,但它和天舟形成了一種很好的互補關(guān)系。一個負責(zé)大運力、大批量補給;一個負責(zé)小批量、高時效、低成本的快速配送。兩者搭配,干活不累,能讓咱們的空間站運營更加經(jīng)濟、高效。
一旦這次力箭二號搭載輕舟一號的飛行測試成功,咱們中國空間站就將正式開啟“雙貨運飛船”時代!
其實,輕舟一號還不是全部。很多人可能還記得,之前咱們還提過一款叫“昊龍”的航天飛機,它也是為空間站送貨的,而且人家還有一個更牛的本事——可重復(fù)使用。
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“昊龍”航天飛機大約10米長、8米寬,是個靈活的“小個子”,它跟輕舟的運輸能力差不多,但最大的區(qū)別是能回收。理論上講,可重復(fù)使用的“昊龍”單次任務(wù)成本能降到一次性飛船的十分之一甚至更低。
不過,它原計劃搭載的朱雀三號火箭首飛時還沒輪上它。但別急,這玩意兒也在穩(wěn)步推進中。如果一切順利,未來咱們的空間站就可能迎來“三貨運飛船”并行的時代。
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