探月四期大幕開啟！六院30臺發(fā)動機推舉“鵲橋二號”成功發(fā)射
2024-03-20 16:22:47
來源：中國航天科技集團六院
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2024年3月20日8時31分，長征八號遙三運載火箭在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空，成功將“鵲橋二號”衛(wèi)星送入預定軌道。作為公共中繼星平臺，“鵲橋二號”將為后續(xù)嫦娥六號、七號、八號任務提供中繼通訊服務，本次發(fā)射正式開啟了我國探月工程四期的新征程。
航天科技集團六院為本次發(fā)射用長征八號遙三運載火箭，及搭載的兩顆鵲橋通導技術(shù)試驗衛(wèi)星“天都一號”“天都二號”推進分系統(tǒng)，提供了30臺各型發(fā)動機及相關(guān)動力系統(tǒng)，以強勁的液體動力助力本次發(fā)射任務圓滿成功。
“老朋友”“新伙伴” 攜手探秘月球“另一面”
執(zhí)行本次發(fā)射任務的長征八號運載火箭，于2020年12月22日完成首飛，是新一代中型兩級液體捆綁式運載火箭，填補了我國3-5噸太陽同步軌道運載能力空白。其采用綠色環(huán)保液體推進劑，按照模塊化組合的思路進行研制，聚焦于未來太陽同步軌道的高密度發(fā)射任務需求，700公里太陽同步軌道運載能力可達到4.5噸，兼顧近地軌道和地球同步轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射需求，將為我國后續(xù)衛(wèi)星組網(wǎng)工程建設(shè)提供有力支撐。
由于月球被地球潮汐鎖定，只能永遠以同一面朝向地球。這就意味著，在月球背面登陸的月球探測器與地球上的測控中心不僅相隔遙遠的地月距離，而且還要隔著月球球體進行通信聯(lián)系。通信信號無法穿透月球抵達其背面，這就需要一種被稱為“衛(wèi)星的衛(wèi)星”——中繼衛(wèi)星的幫助來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，完成地面測控任務。
中繼星軌道位置與工作示意圖
“地月系統(tǒng)拉格朗日-2點”(簡稱為地月L2點)位于地球和月球兩點連線的延長線上，在月球背對地球的一側(cè)。當中繼星架設(shè)在該點上時，既可以同時與地球和月球背面進行信息和數(shù)據(jù)交換，完成“中繼”任務，又因為受地月引力作用平衡而保持相對穩(wěn)定狀態(tài)，從而節(jié)省衛(wèi)星燃料，有利于對其進行軌道控制。
鵲橋號地月中繼通信衛(wèi)星
2018年5月21日，由中國航天科技集團有限公司自主研發(fā)的地月中繼通信衛(wèi)星“鵲橋”成功發(fā)射，它為“嫦娥四號”提供數(shù)據(jù)和信號傳輸?shù)霓D(zhuǎn)發(fā)，并向其傳遞地面發(fā)出的各種指令。作為人類歷史上第一顆地球軌道外專用中繼通信衛(wèi)星，同時也是第一顆在地月L2平動點上采用Halo軌道的衛(wèi)星，標志著我國率先掌握地月中繼通信技術(shù)，實現(xiàn)了我國在月球探測領(lǐng)域取得的新突破。
鵲橋二號地月中繼通信衛(wèi)星
本次發(fā)射，在“鵲橋”基礎(chǔ)上進行了升級的“鵲橋二號”將完成“太空接力”，接過重任，支撐后續(xù)嫦娥六號月背采樣任務，以及為未來將陸續(xù)發(fā)射的嫦娥七號、八號提供服務。
精益求精 穩(wěn)妥可靠不留隱患
本次長八遙三火箭一級配套了4臺120噸級液氧煤油發(fā)動機。六院液氧煤油發(fā)動機研制團隊一抵達靶場，便開始了緊鑼密鼓的測試檢查任務，以頂層要求為指引，對發(fā)射預案進行完善，開展專項復查和再確認。
本次任務是長八火箭首次使用中國衛(wèi)星海上測控部的遠望系列運輸測控船和首次執(zhí)行地月轉(zhuǎn)移軌道任務，發(fā)射窗口緊張，為確保任務成功完成，發(fā)射場試驗隊完善健全靶場崗位作業(yè)指導書，“精”“細”“全”判讀靶場各項測試數(shù)據(jù)，橫向比對保證狀態(tài)正常，縱向復查確認結(jié)果穩(wěn)定。此外，針對靶場故障預案開展再審視，完善細化各故障處置方案，從而保障發(fā)射流程順利進行。
本次火箭二級配套了2臺8噸級氫氧發(fā)動機，六院研制團隊持續(xù)在細節(jié)處探索優(yōu)化，以“首飛標準”全面識別風險，嚴格控制技術(shù)狀態(tài)，對產(chǎn)品交付狀態(tài)、出廠測試狀態(tài)等反復進行橫向和縱向比對；強化過程確認，對設(shè)計、工藝、過程關(guān)鍵特性100%量化表征和控制，對全過程中的每一項工作確保措施落地，有效落實精細化質(zhì)量管理要求。不斷優(yōu)化、改進與迭代產(chǎn)品，持續(xù)提升發(fā)動機可靠性和適應性，并對渦輪泵及總裝直屬件使用可靠性增長的產(chǎn)品，實現(xiàn)發(fā)射任務的提質(zhì)增效，用最好的狀態(tài)詮釋成功。
隨行出征 探月小分隊各顯神通
本次發(fā)射中值得的關(guān)注的，還有隨著“鵲橋二號”一同奔赴太空的“天都一號”“天都二號”探月衛(wèi)星，待擇機分離后，二者將采用星地激光測距、星間微波測距方式開展環(huán)月軌道高精度定軌等技術(shù)驗證，為未來鵲橋通導遙星座系統(tǒng)論證實施提供設(shè)計參考。
六院除了為長八遙三火箭配套12臺姿控發(fā)動機，本次任務中還共為兩個探月衛(wèi)星的推進分系統(tǒng)提供了12臺姿控發(fā)動機。“天都一號”衛(wèi)星推進分系統(tǒng)主要功能為提供衛(wèi)星地月轉(zhuǎn)移段、近月捕獲、軌道調(diào)整和使命任務階段所需的推力和控制力矩。配套產(chǎn)品包含貯箱、推力器和閥門等。
六院研制團隊對設(shè)計方案進行創(chuàng)新優(yōu)化，并探索出了可靠、高效的產(chǎn)品研制新模式。“天都二號”衛(wèi)星推進分系統(tǒng)為衛(wèi)星繞月軌道提供高精度姿態(tài)控制，并將在衛(wèi)星壽命末期離軌提供動力，具有推力小、推力精度高、質(zhì)量輕、成本低的特點。貯箱應用3D打印工藝實現(xiàn)，對于微小衛(wèi)星批量生產(chǎn)和組網(wǎng)發(fā)射奠定了良好的基礎(chǔ)，具有重大商業(yè)價值。
椰風海韻間，閃耀著中國航天的輝煌與夢想。“發(fā)展航天、動力先行”，航天六院人將勇做航天強國建設(shè)的“頂梁柱”，以充足的數(shù)量、一流的質(zhì)量、領(lǐng)先的技術(shù)，打造安全可靠的火箭“心臟”，推舉中國航天飛得更高更遠。（朱怡藍/文 試驗隊/圖）
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