12月9日下午,在黄海海域,捷龙三号固体运载火箭以海上热发射的方式从发射船上点火起飞,随后将14颗卫星送入预定轨道,火箭首飞任务取得圆满成功。本次任务中,中国火箭实现了从海上冷发射到海上热发射的跨越。
捷龙三号火箭发射瞬间
我们先来说说什么是冷发射和热发射。
冷发射,是指火箭先从发射筒中弹射出来,随后在半空中点火起飞,火箭的高温尾焰不会烧蚀发射平台,长征十一号运载火箭就是采取的这种发射方式;而热发射,则是火箭直接从发射平台上点火起飞,没有弹射的过程,我国绝大多数火箭都是采取的这种发射方式。
那么,为何要在海上尝试冷发射和热发射呢?事实上,这与海上发射的优势有关。
一是海上发射平台可机动部署,可选择在靠近赤道附近的海域进行发射,最大限度利用地球自转的速度将火箭送入轨道。这样可以增加运载火箭的有效载荷,同时也相当于节省了运载火箭的燃料。
二是海上发射具有射向范围宽的优势,火箭残骸可溅落在海面上,可避开城市等人口聚集区,航落区安全性好。如果是传统的陆地发射场发射,那么就要考虑残骸溅落对发射场周围人口聚集区的影响。
看起来海上热发射比海上冷发射少一个弹射的环节,是不是更简单?实则不然。
火箭直接点火会产生强大的反作用力,火箭高温尾焰也会考验着发射船和发射设备的承受能力。
那么,这些难题要如何解决?捷龙三号火箭地面发射支持系统副总师欧阳松对此进行了解读。
“海上热发射技术是对海上冷发射技术的继承与发展。”欧阳松表示。
在观看捷龙三号火箭首飞任务视频时,细心的观众可能会发现,火箭在起飞之前,被一个长方体“笼子”包着,这个“笼子”就是导向式框架。
海上风急浪高,不依靠外力支撑,火箭很难稳稳地立在发射船上。因此,冷发射时,发射筒支撑着火箭的稳定;热发射时,火箭则依靠导向式框架。导向式框架能把火箭“扶住”,不会因为海况原因,让火箭失稳翻倒。
前边我们讲到,火箭海上热发射时,直接从发射船上点火起飞,会非常考验发射船对高温的承受能力。欧阳松介绍,针对该问题,研制人员在发射船的尾部单独增加了一个长15米、宽10米的发射支撑平台。在该平台的作用下,火箭尾焰将从由上到下排导转变为向水平两侧排导,大幅度降低火箭尾焰对发射船和发射设备的影响。
不仅如此,研制人员还给发射设备上了第二重保险——针对核心元器件,采取增加防护层的方式进行保护;在承受热流密度大的部位,增加防护钢板。
“我们的目标是,在火箭发射完后,设备的主体结构不受影响,做简单的维护后,能再次执行任务。”欧阳松表示。
既然海上热发射有这么多难题需要突破,为何还要尝试?
欧阳松说,海上热发射虽然难度大,但比海上冷发射经济性更高。“比如发射筒的成本比导向框架高,同时海上冷发射需要一次性消耗品也比海上热发射的多。”
在欧阳松看来,更为重要的是,海上热发射做到了对海上冷发射优点的吸收和缺点的消除,实现了价值最大化。
随着捷龙三号火箭海上热发射的成功,后续我们或将看到更多型号的火箭在海上热发射上作出尝试。