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史晓宁:让卫星“拼火箭”上天

来源:科技日报 | 作者:宗诗涵 付毅飞 | 发布时间: 2024-12-16 22:08:36 | 613 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:

11月11日,力箭一号遥五运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空。 新华社发(汪江波摄)

  人物剪影:史晓宁,北京中科宇航技术有限公司副总裁、力箭一号运载火箭总设计师,长期从事运载火箭总体设计工作,先后参与多项国家重点型号项目研制任务。受访者供图 田晶娟制图

  【总师对话】

  ◎科技日报记者 宗诗涵  付毅飞

  11月26日,北京中科宇航技术有限公司(以下简称“中科宇航”)宣布,力箭一号遥六运载火箭在中科宇航产业化基地如期完成总装测试工作,并顺利通过出厂评审,将于12月下旬在东风商业航天创新试验区执行“一箭11星”发射任务。

  截至目前,力箭一号运载火箭(以下简称“力箭一号”)已完成5次发射任务,发射成功率100%。“五战五捷”离不开力箭一号总设计师史晓宁及其团队的持续攻关。日前,史晓宁接受科技日报记者采访,讲述了他和团队成员让卫星“拼火箭”上天的故事。

  “使‘经济舱’搭载更多卫星‘乘客’”

  记者:请您简单介绍下力箭一号。

  史晓宁:力箭一号是由中国科学院力学研究所抓总、中科宇航参与研制的固体运载火箭。它专为微小卫星“拼火箭”升空而设计,运载能力突出,至今已经将57颗卫星送入预定轨道,是我国商业航天主力火箭之一。

  记者:当初为什么要启动研制力箭一号?

  史晓宁:2018年,我们团队对未来5年至10年的航天市场进行了深入调研。调研结果显示,从2023年至2028年,遥感卫星、科学实验卫星等微小卫星发射需求将明显增加。这些卫星的重量通常在几十公斤至两三百公斤之间,如果“拼火箭”发射,一发火箭大约能够搭载5颗至10颗卫星,可大大节约发射成本。于是,公司决定研发一款可供卫星“拼火箭”上天的火箭,也就是力箭一号。

  除此之外,为了满足市场需求、发射尽可能多的卫星,我们努力控制成本,让力箭一号的发射成本比市场同类火箭降低约50%,使“经济舱”搭载更多卫星“乘客”。

  记者:在研制力箭一号时,您和团队遇到了哪些难题?

  史晓宁:力箭一号的研发难点主要体现在两方面。其一是缺乏技术经验。当时,大多数固体火箭由成熟型号改制设计而来。但力箭一号要让尽可能多的卫星一起上天,使命不同于以往固体火箭。因此在研发过程中,我们没有太多可借鉴的经验。其二,在控制研制成本的同时,我们必须实现力箭一号的高性能。

  为了解决这些问题,我们进行了多方面的技术创新。我们打破了传统火箭设计模式,采用总体面向单机的集成设计方法,使设计效率大幅提升。同时,我们引入综合航天电子的集成设计理念,进一步提升了力箭一号的性能。在动力方面,我们还首次使用了直径2.65米的大推力新型固体发动机,为力箭一号提供了强大推力。

  记者:最难解决的问题是什么?

  史晓宁:我认为最难解决的问题在于试验验证。由于当时缺少经验和相关基础设施,如何选择合适的试验方法、自主搭建试验场景,是我们当时面临的最大困难。

  比如,在设计阶段,为了增强火箭的运载能力,我们团队将力箭一号整流罩直径设定为3.35米,它和箭体最小直径比例超过1.6。当时在国际上,这一比值前所未有。这样的创新到底能不能成?我们谁心里都没底。这一比值关乎火箭整体稳定性,一旦出错后果非常严重。

  为了验证这一比值,我们做了噪声试验等一系列试验。而后,我们根据试验结果,不断优化设计细节。从设备的支架厚度到材料结构,我们都进行了细致的调整。

  记者:如今,力箭一号取得“五战五捷”的好成绩。回顾研制历程,您觉得有哪些关键性的时间节点?

  史晓宁:力箭一号五次发射,每一次都各具特点。2022年7月首飞,它是当时国内最大的固体火箭。发射成功前,团队上下“压力山大”。通过第二次发射,我们验证了一箭多星技术。在第三次发射中,我们使力箭一号经受住了低温发射和高密度发射挑战。从第四次发射后,基本每个月都有一次发射任务,这对我们团队的研发能力、质量控制能力都提出了更高的要求。

  要说最艰难的时期,我认为是每次发射前的准备阶段。因为每次发射都是一次全新的挑战,需要我们团队全力以赴,确保每一个细节都做到位。

  “攻下一个山头还有另一个山头”

  记者:目前,全球商业航天正处在高速发展阶段。未来几年,您和团队有何具体规划?

  史晓宁:力箭一号的“五战五捷”只是一个开始,攻下一个山头还有另一个山头。未来,我和团队在确保力箭一号可靠、高密度发射的同时,还要开展以下两方面工作。

  第一,我们将全力推进力箭二号液体运载火箭(以下简称“力箭二号”)的研制、生产、发射工作。我们的目标是在2025年9月实现力箭二号的首飞。这款火箭的特点是大运力、高可靠、低成本,它将满足未来我国大规模星座组网建设和低成本货物运输需求。

  第二,我们还在推动力鸿系列可重复使用飞行器的研发进程。该系列飞行器的主要目标是验证可重复使用技术,以提升发射的经济性和可持续性。我们计划2025年完成两项重要试验任务:一是百公里级飞船降落伞缩比验证试验,二是助推飞行器垂直起降飞行试验。未来,团队还将探索载人亚轨道太空旅行的可能性。

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