長征-11固體運載火箭首飛成功

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長征-11固體運載火箭首飛成功

Perfect First Flight of CZ-11 Solid Fuel Rocket

固體動力技術獲新突破4顆小衛星試驗新技術

2015年9月25日，首枚長征-11固體運載火箭從酒泉衛星發射中心成功發射，將用于開展航天新技術、新體制、新產品等空間試驗的4顆微小衛星送入預定軌道，這標志著我國在固體運載火箭領域的關鍵技術取得重大突破，對于完善我國運載火箭型譜，提升進入空間能力具有重大意義。這是我國“長征”系列運載火箭的第211次發射。

1　飛天小快靈

長征-11是我國新型四級固體運載火箭，全長20.8m，箭體直徑2.0m，質量58t，起飛推力120t。其700km高太陽同步軌道運載能力達350kg，低軌運載能力可達700kg。它采用國際通用星箭接口，可滿足不同任務載荷、不同軌道的多樣化發射需求。

作為我國“長征”系列火箭家族中第一型固體運載火箭，也是我國新一代運載火箭中唯一一型固體型號，長征-11火箭具有快速、可靠、便捷、低廉的優勢，主要用于滿足自然災害、突發事件等應急情況下微小衛星發射需求。

長征-11突破了大型固體發動機、快速測試發射、衛星環境綜合保障等多項關鍵技術，運載能力和適應能力強，火箭起飛推力大，測試發射快速，操作使用簡便，一體化、集成化、智能化程度高。長征-11首次實現了運載火箭的全箭整體儲存、星箭快速對接、環境自主保障、高效快速發射，具備全天候數小時內完成發射的能力。其綜合性能指標達到國際先進水平，可與國際主流固體運載火箭相媲美，完善了我國航天運輸系統體系。

此次發射任務的成功，標志著我國具備了微小衛星快速組網能力，實現了我國運載火箭24h快速發射的跨越，可執行應急以及日常軍用、民用有效載荷的發射等任務，對提升我國快速進入空間能力，提升我國航天綜合實力具有里程碑意義，將有力促進我國小衛星的規模化發展和應用。

當前，我國新一代運載火箭中的其他成員也在為“首飛”做準備，隨著新一代運載火箭的陸續升空，我國航天進入空間的能力將得到進一步提升。

2　固體新動力

由于多級固體運載火箭在實現小衛星快速、廉價、可靠發射方面具有不可替代的優勢，受小衛星技術發展的牽引，發展固體運載火箭勢在必行。長征-11正是在這種背景下發展的一型空間快速響應全固體運載火箭，可以在接到任務命令后短時間完成星箭技術準備和發射任務，可以滿足未來高密度發射小衛星等有效載荷的需求，具有發射準備時間短、可靠性高、經濟性好、適應多任務等特點。

隨著中國航天科技集團公司所屬中國航天動力技術研究院研制的固體發動機成功應用于該型火箭，我國固體動力在宇航運載領域的應用實現了新的突破。該火箭第一級發動機采用的大推力固體發動機是目前我國最大推力固體發動機，其燃燒室裝藥量為國內固體發動機之最，采用的柔性噴管是我國目前尺寸最大的發動機噴管，刷新了我國固體發動機研制史上多項紀錄。

面對殼體最長，噴管最大，進度最緊，柔性接頭超大，“三最一超”的困難和挑戰，以及產品研制加工中的技術難題，中國航天動力技術研究院大膽創新，首次采用車、銑、鏜復合加工模式，使無超深地坑難題得到有效解決。第一次采用100t旋壓機進行立式旋壓，旋出長度符合殼體研制要求的圓筒，實現了大型超長圓筒旋壓的新突破。柔性接頭采取數控加工，實現了超大法蘭、增強件的數控成型，實現了該領域加工技術的新突破。

長征-11固體運載火箭將拓展我國航天運輸系統新領域，推動我國空間快速響應系統的建設，也必將牽引大推力固體火箭發動機技術，推動固體運載火箭和固體助推器技術的發展。

3　新型小衛星

這次發射的衛星為1顆中國航天科技集團公司所屬上海航天技術研究院研制的浦江-1衛星和3顆中國科學院上海微小衛星工程中心研制的上科大-2立方體試驗衛星。

浦江-1衛星可實現面向用戶訂制的快速便捷綜合信息服務，按“互聯網+”的要求，廣泛應用于電磁環境監測、國土資源普查、應急搜救等領域。該衛星首次采用了全數字化設計技術、通用化即插即用技術、柔性化結構設計等技術，能快速地和各種不同的有效載荷進行整合，并能達到在1個月內完成集成測試、1個星期內完成發射準備、1天內完成在軌交付的目標。

在設計制造的過程中，浦江-1采用了全數字化技術，通過輕量化模型設計出三維電纜網，利用衛星總裝過程管控系統，依據模型編寫工藝文件，自動生成輔料、工裝配套、標準件、儀器儀表等數量，在總裝現場用平板電腦記錄單機狀態等，采集質量數據，后續實施現場文件的電子簽署，大大縮短了研制周期。

即插即用可使衛星在設計上擺脫平臺與載荷必須互相一一對應的限制，通過標準的機械接口、供電接口、控制接口和通信接口等，各個單機之間采用標準協議來約束，只要符合標準的設備，都可以實現即插即用。

該衛星采用標準的結構桿件、接頭、承載板來組成衛星的結構系統，可根據需要任意調節平臺艙和載荷艙的空間。因為衛星平臺具有十分友好的接口界面，可廣泛應用于成像、通信、導航、遙感等商用領域。

浦江-1是首次應用3D打印技術的國內衛星，其天線支架采用了鈦合金材料的3D打印成型方案，滿足了快速研制、降低成本的需求。原來生產一個支架需要4個月的生產周期，采用3D打印后僅需要3天的時間，即1天完成打印成型，2天開展性能檢測檢驗。

立足商業衛星發展的需要，浦江-1對研制模式進行了創新性突破，從方案驗證階段直接轉入正樣階段，這樣就節省了一顆完整的初樣星，大大節約了成本。

4　標準立方星

上科大-2包含上科大-2A、2B、2C共3顆立方體衛星，質量分別為2.9kg、2.2kg和1.7kg，上科大-2A的體積為114mm×114mm×343.3mm。

上科大-2的主要載荷包括用于極地觀測的小型光學相機、用于船舶信息采集的星載船舶自動識別系統（AIS）接收機和用于飛機信息采集的星載廣播式自動相關監視系統（ADS-B）接收機。

3顆立方體衛星均搭載自組網通信機，利用3顆衛星建立空間最小網絡，實現立方體衛星級別的星間通信組網。上科大-2A在國際上首次搭載了微機電系統冷氣微推進器，將開展立方體衛星編隊繞飛等新技術在軌驗證。

上科大-2還搭載驗證芯片級“北斗”/GPS雙模接收機、微機電系統磁強計、多軸敏感器、小型星敏感器等單機產品，以推動我國微納衛星單機技術的發展。

該3顆國際標準立方體衛星全部準確進入工作軌道后，地面成功接收到衛星下發的信號，這標志著衛星研制、發射取得了圓滿成功。上科大-2的發射成功，標志著我國在微納衛星研制和產學研結合上邁出了重要一步，開拓了我國航天產業的新格局。

上科大-2的3顆立方體衛星

辛建/文