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长三甲系列火箭100次发射,七颗风云气象卫星由它们护送
火箭故事,写在卫星“日记”里
来源:中国气象报 日期:2019年04月29日14:13

  中国气象报记者卢健

  4月20日22时41分,在西昌卫星发射中心,长征三号乙遥三十运载火箭将北斗三号IGSO卫星成功送入预定轨道。这次发射在中国航天史上创造了一项纪录:长三乙和“大哥”长征三号甲、“弟弟”长征三号丙组成的长征三号甲(以下简称长三甲)系列火箭共完成100次发射,成为我国第一个发射任务次数过百的单一系列火箭。

  从1994年长三甲系列火箭首飞成功开始,25年时间,是这个金牌系列火箭的发展史,也是导航、通信、气象卫星等“火箭乘客”的成长史。本报记者专访长三甲系列火箭总设计师、中国科学院院士、航天公益形象大使姜杰,听她讲述长三甲系列火箭的“独门绝技”,以及它们和“明星卫星”们彼此成就的故事。

  7颗风云卫星都由它们护送

  要想把航天器送入太空,火箭几乎是最主要的运输工具。

  但一种火箭型号无法通用于所有类型的航天器,所以不同的航天器需得选择不同的火箭来运输。多年来,对于我国几乎所有高轨道航天器来说,都选择交给一种,更准确地说是一个系列运载火箭,那就是长三甲系列火箭。

  选择搭乘长三甲系列火箭的“国内明星乘客”里,就有耳熟能详的通信卫星工程、探月工程、北斗工程、高分工程等系列卫星。而对于在大气、生态、防灾减灾等领域应用广泛的风云气象卫星,就有七颗由长三甲系列火箭成功发射。不仅如此,长三甲系列火箭在国际商业卫星发射领域也备受欢迎。

  “可以说,长三甲系列火箭是我国现役中型高轨运载火箭中发射次数最多、发射密度最大的火箭群体。”姜杰说。

  为什么长三乙的发射任务也算在长三甲的飞行任务中呢?姜杰介绍,长三甲系列运载火箭实际上包括了“三兄弟”,分别是长三甲、长三乙和长三丙,再往前追溯,它们都有一个共同的“长辈”,那就是如今已经“退役”的长征三号火箭。

  长三甲火箭是在长征三号火箭的基础上,采用重新设计第三级形成的大型三级低温液体火箭,GTO轨道(即地球同步转移轨道,是指近地点在1000公里以下、远地点约36000公里的椭圆轨道)的运载能力达到2.6吨;在长三甲火箭的芯一级捆绑四个2.25米的助推器就派生出了长三乙火箭,GTO轨道运载能力可达到5.5吨;在长三甲火箭的基础上捆绑两个2.25米助推器,又组合成长三丙火箭,GTO轨道运载能力可达到3.9吨。

  “三化设计”的发展理念,也让长三甲系列火箭成为我国现役中型高轨运载火箭中“运载能力最大、技术最复杂、适应性最强”的火箭群体。“从发射轨道来说,这个系列火箭不仅可以发射地球同步轨道、地球同步转移轨道,还可以发射55度倾斜地球同步轨道(与地球赤道平面大约有55度的倾斜)、地月转移轨道等,需要把卫星送到哪个轨道,长三甲都可以适应。”姜杰说。

  长三甲系列火箭能够执行如此密集的发射任务,还在于它的可靠性比较高。“发射精度特别是发射成功率在世界上同类火箭世界中位列前茅。”姜杰说。

  从风云卫星成长读长三甲历史

  1994年,长三甲火箭首飞成功。2019年4月20日,长三甲系列火箭第100次将卫星成功送入预定轨道。前50次发射历时18年,而后50次发射仅用7年,发射次数也从几年一发提升至一年17发。

  在长三甲系列火箭“排班”越来越密集的同时,长三乙逐渐成为“三兄弟”中执行任务最多的一位:过去,长三甲是三兄弟中执行发射任务最多的,25年时间下来,长三甲执行任务27次,长三丙16次,而长三乙“后来居上”共执行了57次发射任务,已经超过了“哥哥”和“弟弟”的发射任务量之和。

  “可以说,这组数字的变迁,与我国卫星技术发展和应用需求增加息息相关。”姜杰说。

  以我国静止气象卫星风云二号和风云四号的发射为例,风云二号A星和B星在设计时,只有一个三通道扫描辐射计,重1.2吨。从风云二号C星开始到风云二号H星,扫描辐射计由三通道增加到五通道,重量也相应增加到1.38吨,这段时期,长征三号甲运载火箭的2.6吨的运力就可以满足发射需求。

  而到2016年底我国新一代静止气象卫星风云四号A星发射时,搭载的仪器由风云二号的一台扫描辐射计增加到了四台遥感仪器(其中扫描辐射计的通道也由五通道一下子增加到了14个通道),而为了让这四台娇贵的仪器彼此互不干扰,又给它们配备了一个全新设计的大平台——SAST5000平台。算下来,风云四号一下子变成了一个重达5.4吨的“小胖子”。长三甲和长三丙可就带不动它了,需得能举起5.5吨重量的“大力士”长三乙上场才行。

  而这,也是我国几十年来卫星和火箭发展的一个缩影。

  “长三甲系列火箭的设计都是从20世纪80年代中期开始的。当时长三甲的研制是面向国内的市场需求,最初就是东方红三号平台。1994年,长征三号甲把中国新一代通信卫星东方红三号成功送入太空,长三甲首飞成功。”姜杰回忆。

  而设计长三乙火箭则是直接瞄准国际商业发射市场。“因为在20世纪90年代,我们国家还不需要这么大的运载能力的火箭,当时还没有那么重的卫星需要长三乙发射。”姜杰说。1997年长三乙成功发射美国为菲律宾制造的马部海通信卫星,从此开始正式服役。

  2000年初,中国成功研制出国产卫星大平台——“东方红四号”大型通信卫星公用平台,后来研制出首次应用于风云四号的SAST5000平台。这一阶段,长三乙的发射能力正好能够满足这些卫星大平台的需求。这也就是为什么近几年来长三乙火箭的发射任务量是最多的,也成为了一位名副其实的“劳模”。

  “这么多年,长三甲系列火箭的设计师们根据不同卫星的新需求,不断进行技术改进,所以它的适应能力才可以不断提升,归根到底,这些都是科技创新发挥了重要作用。”姜杰说。

  根据计划,长三甲系列火箭今年的发射任务是15次,明年是11次。“一方面,它们本身生命力是很强的,另一方面,我们仍然要坚持创新,为国家发展做出更多贡献。”姜杰说。

(来源:《中国气象报》2019年4月29日三版  责任编辑:苏杰西)



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