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产业聚焦|我国迄今最大固体运载火箭“力箭一号”首飞成功!与液体运载火箭有何区别?

来源:祥和启源发布时间:2022-07-29

“上九天揽月”,

自古以来炎黄子孙

就有飞向长空摘月亮的豪情壮志。

如今,

中国航空航天奋发图强,

砥砺奋进,

不断刷出新高度。


中国航天事业再传捷报!

2022年7月27日,

一箭六星!

我国迄今运载能力最大的

固体运载火箭“力箭一号

首飞成功!



2022年7月27日12时12分,由中国科学院力学研究所抓总、中科宇航公司参与研制的“力箭一号”(ZK-1A)运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,采用“一箭六星”的方式,成功将六颗卫星送入预定轨道,“力箭一号”运载火箭首次飞行任务取得圆满成功,作为中小型卫星发射优先选择,丰富了我国固体运载火箭发射能力谱系。


近年来,全球范围内商业航天迅速崛起,国内的政策利好也为商业航天的发展带来了结构性机会,众多民营企业参与其中。在“航天强国”的发展思路下,中国航天进入创新发展的快车道。在国家相关政策放开、资本与技术的共同驱动下,迎来强劲的发展势头。


有关商业航天的融资与产业布局的利好消息不断涌现,民营创业型企业正逐步成为推动我国航天产业创新发展的核心中坚力量。长期以来,祥和启源聚焦5G物联网、医疗健康、高端智能制造等领域,深入行业发展研究,积极打造“产学研”协同创新模式,聚焦关键核心技术,服务于国家和地方的战略产业升级,锚定新一代信息技术、新材料、高端装备制造等具备巨大发展潜力的产业赛道,精准发力。未来也将持续关注与跟踪商业航天赛道发展动态,为中国商业航天产业生态构建贡献力量!


01

“力箭一号”

我国迄今运载能力最大的固体运载火箭


“力箭一号”运载火箭由中国科学院“十四五”重大项目支持,是中国科学院在空天科技领域的又一次创新性尝试。面向空间科学和空间技术发展需求,以“工程科学”思想为指导,以创新、先进、高效为设计思路,发展创新性、先进性、经济性运载火箭,对于推动我国运载技术和研制模式的变革和创新、推动空间科学发展具有重要意义。


“力箭一号”运载火箭是我国当前最大的固体运载火箭,在运载能力、入轨精度、设计可靠性、性价比等方面迈入世界固体运载火箭领域先进行列。该款火箭是四级固体运载火箭,起飞重量135吨,起飞推力200吨,总长30米,芯级直径2.65米,首飞状态整流罩直径2.65米,500公里太阳同步轨道运载能力1500公斤。


据悉,“力箭一号”运载火箭的研制过程中,中国科学院相关院所、航天科技集团公司四院等单位联合展开科研攻坚任务,秉承“创新、创新、再创新”的设计理念,突破了大吨位固体运载器总体优化设计与试验技术、先进动力系统与推力矢量控制技术、集中-分布式现代航天电子技术、低成本箭体结构与分离技术、智慧飞行控制技术、大吨位固体火箭地面使用及热发射技术等多项重大关键技术。通过研究范式的创新实现了高效低成本敏捷开发,为我国运载火箭领域的技术变革作出了重要贡献。


“力箭一号”运载火箭具有运载能力大、入轨精度高、固有可靠性高、响应速度快、发射效率高、保障要求低、发射成本低、使用灵活便捷、环境适应性好等一系列突出优点,适用于中/小卫星载荷的中/低轨低成本快速组网发射。


中科院力学所空天飞行科技中心主任杨毅强介绍道,“这个型号我们有6大关键技术,有13项是国内第一次使用的技术,比如说我们看到的一级发动机装药量是71吨,推力200吨,我们第一次用这么整体装药的这么大的一个70吨的装药,整个的燃烧室都是T700的碳纤维壳体。再一个就是我们的快速反应能力比较强,我们用了一个“三平一垂”的方式,总装是水平的,运输是水平的整箭齐驱。对发射塔架的依赖非常少,如果是应急情况下,火箭准备好,可以实现小时级的发射。在先进性上,我们和国际主流的运载固体火箭完全可以媲美。


本次发射任务共搭载六颗卫星,分别是中国科学院微小卫星创新研究院抓总研制的空间新技术试验卫星、轨道大气密度探测试验卫星、低轨道量子密钥分发试验卫星、电磁组装试验双星,以及上海航天空间技术有限公司研制的南粤科学星。空间新技术试验卫星是可通用、可扩展、快速响应的空间新技术试验卫星平台,将开展新型空间科学载荷的实验。


02

固体运载火箭 VS 液体运载火箭


在我国现役的长征系列运载火箭中,液体运载火箭居多。既然已经有液体火箭了,为什么还要研制固体火箭呢,这两种火箭到底有何不同?


对比一:推进剂不同


固体火箭和液体火箭的区分主要看推进剂的形态,固体火箭的推进剂是固态的,液体火箭推进剂是液态的。很多人望文生义,以为液体火箭的意思是火箭本身的结构都是液态的,那只存在在科幻小说里。正因为推进剂形态的不同,也造成了它们自身不同的特点。


对比二:发射前准备时间谁更短


要想知道液体火箭和固体火箭谁更“快”,有一个重要的指标就是“发射周期”,也就是发射前的准备时间。


火箭人经常把火箭比作出嫁的女儿。如果按照这种比喻,液体运载火箭“出嫁”前“梳妆打扮”的时间要稍长一些。而固体运载火箭,就好像更着急“嫁人”一般,由于它的推进剂很早就固定在发动机里,到了发射场以后,只需要进行简单的测试,就可以“风光出嫁”了。


对比三:储存周期谁更久


火箭的存储周期也是一个重要的指标。对于液体运载火箭而言,由于使用液态推进剂,存在着易挥发、腐蚀等风险,需要在临发射之前加注。加注完成后,必须在一定的时间内发射出去。目前,我国运载火箭使用的常温推进剂为四氧化二氮和偏二甲肼,它们加注后存储周期大概在7天左右;还有低温推进剂为液氢、液氧,它们加注后的存储周期是1天左右。


但是固体运载火箭则不同,它在生产的时候,推进剂就已经在发动机里了。这种方式就好像是在火箭里浇筑水泥一样,等到火箭燃料固化后,就是一个固体的药柱,不像液体燃料会挥发,也没有腐蚀性,因此保存时间可长达数年之久。


对比四:运载能力谁更强


看起来,固体火箭在发射速度上、保存时间上都有优势,但说起运载能力,液体火箭则要更强一些。


虽然液体火箭发射准备周期长,但是它的性能更高。在相同的起飞规模下,液体火箭的运载能力更大,就是说,可以用更少的燃料走更远的路。液体运载火箭承载的“客人”大多都是“重量级”的,一般都在一吨以上,比如通信卫星、载人飞船、空间站等等。而固体运载火箭运载能力就要小一些。随着科技的进步,我国乃至世界上500公斤以下的小卫星发射需求不断增加,很多小卫星都在寻找搭载的机会。而固体火箭,就像是专门为小卫星定制的一样,非常适合这样的任务。


对比五:关机控制谁更灵活


除了运载能力更强,液体火箭有一个特殊的优势就在于其可以采取控制关机的模式。打个比方,液体火箭就像是家里的天然气灶,不想继续使用关了阀门就行,如果需要二次启动,再打开阀门就可以了。而固体火箭则不一样,它就像是我们过年时放的“窜天猴”,点火之后,只要燃料不耗尽,“根本停不下来”。当然,如果停下来,想再次点火在技术上也是十分困难的。


固体火箭和液体火箭各自有各自的特点,所以,它们二者都有对方无法取代的优势。目前,国际上的主要航天强国都是“固液并存”,部分火箭也采用了“固液混合”的方式。因为只有兼顾,才能满足更多的任务要求,而我国研制新一代固体运载火箭,也是为了完善航天运输系统,使我国的航天技术走上新的台阶。


03

商业航天发展向2.0时代迈进


当今“商业航天”已经成为全球炙手可热的名词,诸如蓝色起源、SpaceX、维珍银河等国际商业航天巨头所取得的令人瞩目的太空探索成就不断将航天产业推向新的发展高度。


我国商业航天虽然发展起步较晚,但是我国航天工业基础实力雄厚,政策红利叠加资本热潮推动商业航天迅速发展,目前已经走过了起步探索的1.0发展阶段,并朝向技术创新、模式创新、应用牵引的2.0时代迈进。商业航天发展初期成立的初创型、成长型民营企业不断发展壮大,太空经济将掀起更大的浪潮。


在本地产业基础、政策支持和商业环境的驱动下,北京、西安、深圳、上海、武汉、宁波等多个城市相继出台商业航天领域政策规划,加快商业航天布局。祥和启源坚信,在商业化程度更高的航天2.0时代,商业航天的赛道依然具有广阔的想象空间和重大的战略意义,商业航天的市场主体活力将会竞相迸发,资本热度将会有增无减。


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