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他们要把火箭残骸落区范围缩小85%以上

2020-3-27 22:56| 发布者: 潜艇4809| 查看: 1260| 评论: 0|来自: 中国航天报

摘要: 3月9日,长征三号乙进行了火箭残骸落区控制技术的验证试验,获取了助推分离体全程飞行数据。
3月9日,长征三号乙运载火箭发射北斗三号GEO-2卫星取得圆满成功。在这次任务中,还进行了火箭残骸落区控制技术的验证试验——火箭助推器上安装了落区控制装置,获取了助推分离体全程飞行数据,稳定伞、减速伞工作正常,并基于北斗短信提供了准确的落点定位信息,验证了伞降控制系统整体方案的可行性,为后续进一步迭代改进打下了基础。
对于航天试验来说,可行性验证必然要经历漫长的过程。从“十一五”期间提出方案,到这次成功验证伞降控制系统整体方案的可行性,时间跨越了10余年。功夫不负有心人,正是火箭伞控落区团队的苦心经营,才获得了这次试验的成功。
火箭落区控制技术难在哪
近年来,我国运载火箭高强密度发射成为常态。随着经济发展,很多火箭残骸坠落的无人区也逐渐被开发利用,成为工业区和人口稠密区,火箭落区安全问题越来越受关注,对落区控制技术的需求也更为迫切。
航天科技集团一院一部助推器伞控落区项目负责人胡炜介绍,火箭分离体速度大、质量大、姿态控制难度大,要实现从失控状态到受控状态,并且要落得稳,同时还不能影响运载火箭的主要任务,这是非常难的。
为尽快实现落区控制技术,一部举办落区控制技术设计大赛,让行业内外关注落区安全问题,同时集思广益,寻找可行方案。
建立任务团队是首要的,尤其是要吸纳年轻、有想法、有闯劲的人。在层层筛选之下,团队组建完成,队员都是长三乙火箭试验队中的骨干。他们平时任务头绪多,工作压力大,有些队员大半年都在出差,没什么休息时间。
“大家都主动投入到这项任务中,愿意为这项工作奋斗。”团队队员徐倩说,成功需要创新,航天强国建设更需要创新驱动,我们做这件事是发自内心的热情,更是出于责任感和使命感。如果能解决落区问题,能提升火箭性能,一切付出都是值得的。
旨在实现落区范围缩小85%以上
团队开始从技术可实现、经济可承受等方面综合考虑,做基于可控翼伞的分离体控制返回技术方案,旨在实现未来运载火箭子级残骸落区相比目前范围缩小85%以上,大幅提升我国内陆发射场发射运载火箭的子级残骸落区安全性。
不过,翼伞方式控制落区技术过去多应用在航空领域,对于火箭助推器回收来说,由于开伞姿态变化大,有相当大的技术难度。这在世界上都是一个难题。
该团队提出了一条创新技术演示验证的新道路和新模式:大家一边依托高技术融合的方式开展快速设计、生产,一边在不影响长三乙火箭主任务的情况下,利用其高密度发射的优势进行飞行试验验证。这种小步快跑、快速迭代的理念,为运载火箭的落区精确控制和可重复使用积累了丰富的技术经验。
为了做到不影响长三乙火箭主任务又能实现试验验证,在伞控落区方案设计之初,火箭各个专业的负责人员就已经进行了多次专题分析,目标是加装翼伞对火箭运载能力不造成影响,助推器分离对火箭继续飞行不造成影响。方案也经过层层评审,确保万无一失。
运载火箭分离体落区控制技术除了显著提升落区安全性外,还将拓展火箭在内陆发射场发射的任务剖面和使用性能,提升火箭的运载能力。“具体来说,就是不用再牺牲火箭的运载能力避开村镇,直接用翼伞控制分离体即可。”徐倩解释。
在一次次的搭载试验中,团队突破了开伞条件考核和头锥分离等技术难关,获取了长三乙火箭分离体再入过程的位置、姿态等重要信息。此次试验,验证了整体系统方案的可行性,也是落区控制技术验证的坚实一步。
仅用25分钟就找到长三乙助推器残骸
春节过后的首次火箭发射任务即将到来,团队成员们也承受着新冠肺炎疫情和技术试验的双重考验。
本次试验中安装的翼伞是由湖北的企业提供的。1月初,该企业的工作人员在北京帮助该团队完成翼伞安装后便返回湖北。不料受疫情影响,该企业的工作人员无法前往西昌卫星发射中心帮助项目团队进行火箭发射前的翼伞检查。
“问题总是能激发潜力,办法总是比困难要多。”团队负责人陈彬说。鉴于此种情况,最终大家依靠物流将相关设备运到西昌卫星发射中心。
设备有了,如何使用呢?毕竟火箭和翼伞是两个不同领域。湖北那家企业通过视频电话的方式,远程指导团队成员马小龙、张普卓等人进行翼伞检查。在不断调试之下,翼伞达到了可以进行飞行试验的标准。
突破了疫情的考验,接下来就是试验验证了。3月9日,在长三乙火箭助推器成功分离后,位于西昌指控大厅的相关设备随即接收到助推器的坠落轨迹数据,火箭残骸信息处理与发布系统迅速计算并定位出落点坐标,通过地图、曲线形式向指挥席推送残骸轨迹和落点信息,在火箭发射任务中首次实现了残骸信息的实时接收、处理和显示。
据了解,落区工作人员仅用25分钟就顺利找到了长三乙火箭的助推器残骸,而此前完成这项工作短则几小时,长则数月。
后续,该团队将在前期搭载试验的基础上继续改进和优化方案,不断提升产品的可靠性,实现产品的批量化、低成本生产,使其具备落区控制装备化的基础和条件,进而大幅提高运载火箭子级分离体的落区安全性,积极履行社会责任,发展绿色航天。

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