從大海飛向太空
——長(zhǎng)征十一號(hào)火箭邁上商業(yè)發(fā)射新征途

文 / 陳立 扈佳林

先走鐵路后轉(zhuǎn)公路，從北京而來(lái)的長(zhǎng)征十一號(hào)固體運(yùn)載火箭星夜兼程趕到山東海陽(yáng)港口，在這里稍作停頓，為一場(chǎng)從未經(jīng)歷過(guò)的旅程做準(zhǔn)備。

6月2日中午，驕陽(yáng)當(dāng)空一片藍(lán)，火箭搭乘排水量?jī)扇f(wàn)噸的“泰瑞號(hào)”駁船，在“北海救101”號(hào)保障船的牽引下駛離港口。中國(guó)航天史上的新一頁(yè)就這樣被海風(fēng)吹開(kāi)了。它將從海上起飛，這是中國(guó)運(yùn)載火箭以前從未嘗試過(guò)的。

歷經(jīng)20 多個(gè)小時(shí)200 公里的平穩(wěn)航行后，這枚由汽車(chē)品牌“WEY”聯(lián)合命名的長(zhǎng)征火箭，于6月5 日在黃海海域成功實(shí)施“一箭七星”發(fā)射。此舉填補(bǔ)了我國(guó)運(yùn)載火箭海上發(fā)射空白，為我國(guó)快速進(jìn)入空間提供了更加安全、靈活、經(jīng)濟(jì)、高效的新型發(fā)射模式。

為什么要在海上發(fā)射？

自2016 年以來(lái)，火箭抓總研制方中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院聯(lián)合海工企業(yè)，進(jìn)行了多輪固體運(yùn)載火箭海上發(fā)射工程的論證、技術(shù)攻關(guān)和研制工作。2019年，長(zhǎng)征十一號(hào)固體運(yùn)載火箭海上發(fā)射技術(shù)試驗(yàn)獲國(guó)家國(guó)防科工局正式立項(xiàng)。

據(jù)火箭總指揮李同玉介紹，本次發(fā)射首次采用“航天+海工”技術(shù)，突破海上發(fā)射穩(wěn)定性、無(wú)線(xiàn)通信可靠性等關(guān)鍵技術(shù)，全面驗(yàn)證了海上發(fā)射技術(shù)流程，初步構(gòu)建了多方融合、資源共享的海上發(fā)射模式。這也是航天企業(yè)與海工企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、發(fā)展共贏的大膽探索，同時(shí)為后續(xù)可重復(fù)使用運(yùn)載火箭海上回收平臺(tái)等技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，助力航天強(qiáng)國(guó)與海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)。

為何要在海上發(fā)射運(yùn)載火箭？火箭副總指揮金鑫表示，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速、高質(zhì)量發(fā)展，人們對(duì)航天發(fā)射活動(dòng)的需求量日益增加。陸地人口更加稠密，火箭發(fā)射航落區(qū)安全性問(wèn)題日益突出。如果從海上發(fā)射，通過(guò)海上航行靈活選擇發(fā)射點(diǎn)和航落區(qū)，能有效解決火箭航區(qū)和殘骸落區(qū)的安全問(wèn)題，大幅降低陸地發(fā)射人員疏散成本。

再者，航天發(fā)射軌道需求越來(lái)越多樣，不同傾角衛(wèi)星并存。一般情況下，理想的發(fā)射地點(diǎn)是靠近赤道附近的低緯度區(qū)域。火箭從赤道附近發(fā)射，能夠最大限度地利用地球自轉(zhuǎn)速度，節(jié)省推進(jìn)劑消耗量，從而提高運(yùn)載能力、降低發(fā)射成本；避免衛(wèi)星軌道傾角變化消耗能量，提升衛(wèi)星在軌壽命。

▲長(zhǎng)征十一號(hào)固體運(yùn)載火箭在塔架上等待發(fā)射

▲長(zhǎng)征十一號(hào)固體運(yùn)載火箭正在起豎

目前，全球小傾角衛(wèi)星數(shù)量越來(lái)越多，海上發(fā)射能有效破解我國(guó)陸地發(fā)射場(chǎng)難以滿(mǎn)足0至19度傾角衛(wèi)星發(fā)射需求的問(wèn)題，而且可在我國(guó)東部、南部海域選擇發(fā)射點(diǎn)，滿(mǎn)足各種傾角衛(wèi)星的發(fā)射需求，更可服務(wù)于“一帶一路”沿線(xiàn)國(guó)家，有效助推中國(guó)航天“走出去”。

海上發(fā)射還可充分利用我國(guó)豐富的民用船舶資源、港口資源、測(cè)控資源、社會(huì)資源，實(shí)現(xiàn)航天科技與海洋工程的有效融合，帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

“應(yīng)該說(shuō)海上發(fā)射是一種安全、靈活、經(jīng)濟(jì)、高效的發(fā)射模式，可填補(bǔ)我國(guó)海上發(fā)射空白，進(jìn)一步豐富我國(guó)航天運(yùn)輸體系。”金鑫說(shuō)。

從陸地到大海，解決“四新”難題

“本次任務(wù)的特點(diǎn)是‘四新’，即技術(shù)新、環(huán)境新、流程新、模式新。”火箭副總設(shè)計(jì)師管洪仁認(rèn)為，首次海上發(fā)射與陸上發(fā)射差別非常大，成功的背后，更多是技術(shù)能力和管理能力的提升。

巨大的考驗(yàn)擺在眼前。相比于在陸地上發(fā)射的長(zhǎng)征十一號(hào)火箭，這枚火箭進(jìn)行了不少技術(shù)狀態(tài)更改，包括重新進(jìn)行了衛(wèi)星布局及總裝流程設(shè)計(jì)、采用自主安控方案、新研了海上發(fā)射臺(tái)架、前后端采用無(wú)線(xiàn)通信等。

管洪仁說(shuō)，陸基發(fā)射臺(tái)發(fā)射時(shí)不會(huì)移動(dòng)，但海上發(fā)射平臺(tái)是起伏波動(dòng)的。因此，他們采用了一種特殊的瞄準(zhǔn)技術(shù)和動(dòng)態(tài)條件下的發(fā)射技術(shù)應(yīng)對(duì)海水波動(dòng)。即使是四級(jí)、五級(jí)海況，打起一兩米高的浪，也不影響火箭起飛的穩(wěn)定性。

▲長(zhǎng)征十一號(hào)固體運(yùn)載火箭正在進(jìn)行發(fā)射前準(zhǔn)備 史嘯攝

這還是國(guó)內(nèi)首枚采用無(wú)線(xiàn)測(cè)發(fā)控技術(shù)實(shí)施發(fā)射的火箭。對(duì)火箭的控制和監(jiān)測(cè)信號(hào)在陸基發(fā)射中是通過(guò)有線(xiàn)通信系統(tǒng)傳輸，而在海上發(fā)射任務(wù)中，只能通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

不僅如此，以往火箭的飛行安全控制需要地面人員完成，而本次任務(wù)是由火箭根據(jù)飛行情況，實(shí)時(shí)自主判斷和實(shí)施的，這也是我國(guó)火箭的首次自主安控。

▲長(zhǎng)征十一號(hào)固體運(yùn)載火箭正在進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn) 史嘯攝

▲長(zhǎng)征十一號(hào)固體運(yùn)載火箭正在進(jìn)行吊裝 史嘯攝

“長(zhǎng)征運(yùn)載火箭首次以箭星組合體形式整體出廠(chǎng)。”管洪仁介紹，以往長(zhǎng)十一火箭要分幾個(gè)部分運(yùn)往陸基發(fā)射場(chǎng)，并在發(fā)射場(chǎng)完成組裝、測(cè)試。但是，海陽(yáng)港碼頭沒(méi)有專(zhuān)用火箭測(cè)試廠(chǎng)房，因此全箭對(duì)接、裝填入筒、衛(wèi)星對(duì)接以及測(cè)試工作只能前移至總裝廠(chǎng)完成，由此帶來(lái)了全新的技術(shù)流程和運(yùn)輸模式。

火箭由總裝廠(chǎng)經(jīng)鐵路和公路運(yùn)輸至港口后，僅需2～3 天的測(cè)試準(zhǔn)備即可登船，后續(xù)還能實(shí)現(xiàn)火箭到港后直接登船；航行到指定海域后可隨時(shí)進(jìn)行發(fā)射，工作流程大量簡(jiǎn)化。管洪仁表示：“這是一套不可逆的流程，火箭還必須適應(yīng)鹽霧、高濕、電磁條件復(fù)雜的海洋環(huán)境，這些都要求我們必須嚴(yán)慎細(xì)實(shí)地完成好每一道工序。”

中國(guó)運(yùn)載火箭“海上首秀”成功的同時(shí)，長(zhǎng)征火箭首次與企業(yè)品牌聯(lián)合命名。箭上的“CZ-11 WEY號(hào)”“中國(guó)豪華SUV”等字樣，引發(fā)了公眾的好奇。

▲工作人員正在進(jìn)行發(fā)射前準(zhǔn)備 史嘯攝

作為我國(guó)商業(yè)航天領(lǐng)域的探索者，長(zhǎng)十一火箭研制團(tuán)隊(duì)率先開(kāi)通“太空班車(chē)”“太空專(zhuān)車(chē)”“太空順風(fēng)車(chē)”等多樣化衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)。

“針對(duì)商業(yè)航天市場(chǎng)資源和多元需求，我們還在不斷探索新的合作模式。”李同玉表示，本次任務(wù)首次嘗試贊助商冠名的方式，將火箭命名為“CZ-11 WEY 號(hào)”，以更加開(kāi)放的心態(tài)、更為靈活的合作模式，打造多元化商業(yè)航天投入體系，創(chuàng)造了更大的市場(chǎng)機(jī)遇和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

▲長(zhǎng)征十一號(hào)固體運(yùn)載火箭發(fā)射前準(zhǔn)備 史嘯攝

“對(duì)于雙方而言，這只是序曲，合作中最硬核的部分才剛剛開(kāi)始。”長(zhǎng)城汽車(chē)副總裁、WEY 品牌營(yíng)銷(xiāo)總經(jīng)理柳燕透露，雙方共同打造的聯(lián)合技術(shù)創(chuàng)新中心正在穩(wěn)步推進(jìn)，將在質(zhì)量體系與試驗(yàn)、自動(dòng)駕駛技術(shù)、創(chuàng)新材料應(yīng)用、氫能源技術(shù)研發(fā)四大核心技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行全面合作，共創(chuàng)共融，相互賦能。

“中國(guó)航天和WEY在品牌精神方面高度契合，都是‘自主創(chuàng)新、拼搏向上’的典范。”在本次海上發(fā)射觀禮船上，柳蒸開(kāi)門(mén)見(jiàn)山地談到，中國(guó)航天是頂級(jí)的中國(guó)科技符號(hào)，長(zhǎng)征火箭和長(zhǎng)城汽車(chē)也都是各自領(lǐng)域里的實(shí)力標(biāo)桿。正如為本次任務(wù)提供服務(wù)保障的WEY 汽車(chē)上噴涂的“ 向上領(lǐng)航”四個(gè)字，這次合作使雙方受益，也為后續(xù)商業(yè)航天領(lǐng)域類(lèi)似的合作提供了“樣板”，扮演了“向上領(lǐng)航”的角色。

柳燕說(shuō)，長(zhǎng)城汽車(chē)對(duì)未來(lái)與航天開(kāi)展更多合作持開(kāi)放態(tài)度，合作對(duì)象也可能多樣化，“中國(guó)航天‘國(guó)家隊(duì)’的嚴(yán)慎細(xì)實(shí)作風(fēng)和產(chǎn)品高可靠性，給我們留下了非常深刻的印象。”

截至目前，長(zhǎng)十一火箭共完成7次發(fā)射，將32顆衛(wèi)星成功送入太空，從陸上到海上，實(shí)現(xiàn)了首飛成功、發(fā)發(fā)成功，向市場(chǎng)客戶(hù)展現(xiàn)了火箭的高性能與高可靠性。“唯一一次發(fā)射遇到小周折，還是因?yàn)樾l(wèi)星用戶(hù)方的發(fā)射許可證沒(méi)有按時(shí)申請(qǐng)下來(lái)。”中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院固體運(yùn)載火箭型號(hào)辦副主任宋永生笑言。作為長(zhǎng)十一火箭團(tuán)隊(duì)第一任調(diào)度，宋永生對(duì)這個(gè)型號(hào)經(jīng)歷的風(fēng)風(fēng)雨雨了如指掌。

“拿質(zhì)量保進(jìn)度，拿成功保客戶(hù)。”宋永生認(rèn)為這是長(zhǎng)十一火箭在商業(yè)航天市場(chǎng)上“吃香”的原因。“多年沉淀下來(lái)的航天型號(hào)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、質(zhì)量管控理念和方法等，那都是經(jīng)典啊，也是我們的優(yōu)勢(shì)。”宋永生表示，未來(lái)長(zhǎng)十一火箭團(tuán)隊(duì)還可以為商業(yè)衛(wèi)星用戶(hù)做更多的事，包括幫他們識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)、申請(qǐng)發(fā)射許可證、提供測(cè)控服務(wù)等。而且，只要有合適的客戶(hù)，他們還會(huì)把商機(jī)推介給長(zhǎng)二丙、長(zhǎng)二丁等其他火箭團(tuán)隊(duì)，讓整個(gè)長(zhǎng)征家族在市場(chǎng)中受惠。

“后續(xù)我們還將繼續(xù)開(kāi)展多次海上發(fā)射試驗(yàn)，充分驗(yàn)證各種軌道發(fā)射的適應(yīng)性，進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)射流程。”李同玉表示，許多參與“一帶一路”倡議的國(guó)家都位于赤道附近，未來(lái)可以在海上為他們提供便捷的商業(yè)發(fā)射服務(wù)。