科技日報記者 付毅飛

2022年12月7日，快舟十一號固體運載火箭在我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空，成功將行云交通VDES試驗衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

譚青海 鄧滕飛?攝

(資料圖片僅供參考)

快舟十一號固體運載火箭工程研制由國家航天局批復(fù)立項，中國航天科工負責(zé)工程抓總研制，所屬航天三江九部承擔(dān)總體研制任務(wù)。作為快舟系列固體運載火箭家族新型“重量級成員”，快舟十一號固體運載火箭700公里太陽同步軌道運載能力不小于1噸，相比較快舟一號甲固體運載火箭的運載能力提升5倍左右，能更好地滿足衛(wèi)星規(guī)模化、高密度、快速發(fā)射的需求。

黨的十八大以來，航天三江聚焦航天重大戰(zhàn)略需要和國民經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展急需，在國家航天局和中國航天科工支持下，積極實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，啟動了快舟系列固體運載火箭的立項研制，踐行新一代航天發(fā)射與應(yīng)用重大戰(zhàn)略部署。

其中，快舟十一號固體運載火箭的研制，是一部航天人的追夢史，記錄著研發(fā)團隊的艱苦創(chuàng)業(yè)歷程。

別人沒走過的路

航天三江對小型固體運載火箭的研發(fā)可追溯到10年前。

當(dāng)時研發(fā)團隊洞察到，固體運載火箭具備成本低、可靠性高、保障要求低、快速發(fā)射能力強等優(yōu)點，可滿足衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等星座部署快速、批量發(fā)射需求，將成為支撐航天強國建設(shè)的重要發(fā)展方向之一。

2012年，航天三江成功完成快舟一號固體運載火箭的方案飛行試驗，并在2013年、2014年采用國際首創(chuàng)的星箭一體化技術(shù)，成功完成兩次飛行試驗，將快舟一號、快舟二號衛(wèi)星準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道，創(chuàng)造了中國航天發(fā)射的最快紀(jì)錄。2017年，該型火箭的升級版——快舟一號甲固體運載火箭成功實施中國商業(yè)航天首次飛行試驗，目前已完成18次飛行任務(wù)，保持常態(tài)化發(fā)射。

為進一步提升我國快速進入空間的能力，航天三江于2014年開始快舟十一號固體運載火箭的科研攻關(guān)。“要走一條創(chuàng)新的路，走一條別人沒有走過的路。唯有如此，快舟火箭才能在一眾火箭中脫穎而出。”研制之初，快舟系列火箭總設(shè)計師提出要求。在自主研發(fā)中攻關(guān)核心和關(guān)鍵技術(shù)，這一理念深入研發(fā)團隊每位成員心中。

由于很多技術(shù)當(dāng)時在國內(nèi)尚處空白，也沒有研制經(jīng)驗可借鑒，大家只能摸著石頭過河。工程總體與各分系統(tǒng)設(shè)計師集智攻關(guān)，創(chuàng)新采用高載荷比快速發(fā)射運載火箭總體設(shè)計方案，把總體設(shè)計方案的創(chuàng)新做到極致。

創(chuàng)新路上必有無數(shù)挑戰(zhàn)

與快舟一號甲固體運載火箭相比，快舟十一號固體運載火箭從外觀上看“個頭”放大、“體重”增加，但其研制難度呈幾何級數(shù)增長，許多風(fēng)險難以預(yù)料。

在首次地面點火試驗時，火箭固體發(fā)動機發(fā)生了爆炸，現(xiàn)場黑煙滾滾、一片狼藉，發(fā)動機、試車臺、測試設(shè)備等全部炸壞。團隊列舉出所有可能的故障，通過大量仿真和試驗工作，一項項驗證、排除，終于找到了失敗原因。

為了提升某結(jié)構(gòu)可靠性，團隊嘗試在某關(guān)鍵部件上采用一體化方案，但特殊的殼體結(jié)構(gòu)形式、高性能要求等，為此帶來一系列難題。經(jīng)過不懈努力，團隊最終攻克一體化技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品的輕質(zhì)化、高可靠性、低成本。火箭發(fā)動機順利通過環(huán)境試驗、地面點火試驗、飛行試驗。

除了火箭的固體動力，火箭上面級的液體動力——液體姿控動力系統(tǒng)，成為研制過程中的又一“攔路虎”。由于該系統(tǒng)技術(shù)難度大，研制艱難，導(dǎo)致發(fā)射時間一再推遲。在大家一籌莫展之際，火箭總設(shè)計師創(chuàng)新提出可實現(xiàn)液體姿控動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計的全新技術(shù)路線，為團隊指明了前進方向。在經(jīng)歷液體姿控動力系統(tǒng)驗證試驗“首次失敗后成功，又失敗再成功”的5年曲折坎坷，團隊終于啃下這塊“硬骨頭”。

為了提升火箭的載荷比（發(fā)射載荷質(zhì)量與火箭起飛質(zhì)量之比），隊員們每“克”必爭，絞盡腦汁在箭體重量上想辦法。通過不斷結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料篩選和實物驗證，他們選定一種新型復(fù)合材料對箭體主結(jié)構(gòu)進行輕量化設(shè)計，極大減輕了箭體重量。同時，團隊盡可能摸清火箭設(shè)計偏差量，探明火箭設(shè)計余量，能減則減，讓火箭載荷比大幅提升。

幾年間，快舟火箭研發(fā)團隊一路闖關(guān)奪隘，相繼攻克了高載荷比快速發(fā)射總體技術(shù)和大推力火箭發(fā)動機、液體姿控動力系統(tǒng)、大噸位車載機動發(fā)射、無依托快速測發(fā)等一系列先進技術(shù)和產(chǎn)品，進一步突顯了快舟系列運載火箭“移動測試對接、移動發(fā)射、移動云測控”等特點，提升快速發(fā)射能力，適應(yīng)多樣化發(fā)射任務(wù)。

同時，團隊在研制過程中大膽引進系統(tǒng)外企業(yè)參與配套產(chǎn)品研制生產(chǎn)，不僅提高了資源配置效率，降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本，而且還提高了研發(fā)組織效率，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。航天三江黨委書記、董事長馮杰鴻介紹，在快舟系列火箭研發(fā)過程中，航天三江探索采用社會化的發(fā)展模式，開創(chuàng)了“航天質(zhì)量管理+靈活響應(yīng)市場”的“快舟模式”。

關(guān)鍵詞： 運載火箭