火箭发射新潮流:卫星上天也能“拼团”?( 二 )


火箭发射新潮流:卫星上天也能“拼团”?
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以火箭旁的工作人员为参照 , 可看到长征6号将体积控制的很小
火箭发射新潮流:卫星上天也能“拼团”?
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放眼整个“长征”家族 , 长征6号也是全家里“最小”的那一辈图源:新华网
作为我国新一代运载火箭商业发射的先行者 , 从投入运营伊始便走上了“一箭多星”的商业道路 。 而一次把多颗卫星“天女散花” , 看起来很美做起来却不易 , 需要解决的关键技术就是要防止大量卫星在释放时星箭和星与星之间的碰撞 , 还要考虑不同尺寸、不同运作轨道卫星运作兼容问题 。 为此 , 长征六号首次采用系列化、标准化的多星发射接口装置 , 与可以高精度调姿和实现正推轨道控制火箭末级、‘多星轨道周期控制方法’等技术 , 确保卫星的分离速度、方向各不相同 , 将多颗卫星间及与卫星与火箭末级的轨道周期拉开后越飞越远 , 保证了星星间、星箭间的安全距离 。
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截至目前 , 长征六号已成功进行了6次商业发射任务 , 自2015年9月20日首次发射便将20枚微小卫星送上太空轨道 , 刷新了我国一箭多星的发射新纪录 , 而后进行了5次商业发射任务 , 也均为“一箭多星”发射模式 , 成功率100% 。
发射成本:运费立减?先从燃料入手
与火箭本体相比 , 火箭发射任务中还有一笔不大不小的费用——燃料费 。
本着“苍蝇肉也是肉”的原则 , 火箭燃料自然越便宜越好 。 在长征六号升空前 , 我国的商业运载火箭主要使用偏二甲肼/四氧化二氮(氧化剂) , 它是种较贵的燃料:国际均价约合300$/kg 。 以目前我国商业发射运载火箭的主力之一长征三号乙运载火箭为例 , 其商业发射推销报价约合6000万美元 , 火箭出厂价约合1500万美元 。 该火箭使用的燃料(一二级为偏二甲肼/四氧化二氮) , 费用折合约300万美元 , 约占发射报价的5% , 火箭成本(含燃料)的16% 。
另一方面肼基燃料由于毒性大 , 储存与加注时需要格外注意 , 落地的火箭残骸还会对环境造成污染 。 因此 , 在环保要求越来越高的今天 , 长征6号摒弃了传统肼燃料 , 采用了一种便宜又省心的燃料发动机:YF-100/YF-77液氧/煤油火箭发动机作为火箭一二级发动机 。 作为新一代运载火箭的成员之一 , 长征6号配备的火箭发动机在设计之初就考虑到模块化 , 其YF-100是长征5号的助推器、YF-77则与长征7号的二级火箭通用 。 高度通用性减少了新一代火箭发动机种类、增大产量摊低成本 。 而这一代火箭发动机的共同点即是“用料”干净、省心、便宜 。
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相比上一代运载火箭 , 长征6号的发射已告别了“黑烟滚滚”的场景显得干净了许多
与偏二甲肼相比 , YF-100/YF-77发动机采用的煤基航天煤油依托我国丰富的煤炭资源 , 造价更为低廉 , 对外依存度也更低 , 配合制备方便的液氧可将每公斤燃料成本从数百美元级降低到数美元级 , 即便考虑到低温燃料在储存、加注中损耗仍可将燃料成本降低2/3以上;煤油/液氧燃料的另一突出特点是无毒无害 , 对发射场与人员更加“友好” , 燃烧只生成水和二氧化碳 。 此外 , 由于煤油/液氧相对于传统肼燃料腐蚀性极低 , 使得火箭发动机具备多次试车的能力 , 也让长征六号火箭的发动机未来具备可重复使用的潜力 。