（北京宇航系統(tǒng)工程研究所）

長(zhǎng)征-11:小火箭、大用途

Introduction of CZ-11 Solid Launch Vehicle

金鑫 魏凱 周非 宋永生（北京宇航系統(tǒng)工程研究所）

2016年11月10日7：42，長(zhǎng)征-11 Y2固體運(yùn)載火箭在中國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功，這是繼2015年9月25日長(zhǎng)征-11火箭首飛成功后正式執(zhí)行應(yīng)用發(fā)射。此次發(fā)射以“一箭五星”的形式成功將首顆“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”、2顆30千克級(jí)皮納-2衛(wèi)星、1顆3千克級(jí)麗水-1試驗(yàn)衛(wèi)星和1顆10千克級(jí)瀟湘-1試驗(yàn)衛(wèi)星高精度送入太空。目前，5顆衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)良好，正按計(jì)劃開展相關(guān)的空間試驗(yàn)和衛(wèi)星應(yīng)用。

長(zhǎng)征-11是我國(guó)“長(zhǎng)征”系列火箭家族第一型固體運(yùn)載火箭，也是目前我國(guó)新一代運(yùn)載火箭中唯一一型固體型號(hào)。相比液體運(yùn)載火箭，長(zhǎng)征-11固體運(yùn)載火箭雖然在火箭規(guī)模和運(yùn)載能力上存在差距，但是固體火箭的特點(diǎn)決定了其獨(dú)特的用途，已成為我國(guó)航天運(yùn)輸領(lǐng)域和商業(yè)航天發(fā)展的生力軍。

快速響應(yīng)能力突出

長(zhǎng)征-11首次實(shí)現(xiàn)了我國(guó)運(yùn)載火箭的全箭整體儲(chǔ)存、星箭快速對(duì)接、高效快速發(fā)射，發(fā)射場(chǎng)具備全天候數(shù)小時(shí)內(nèi)完成發(fā)射的能力，可有效應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害、突發(fā)事件等的應(yīng)急發(fā)射需求，是我國(guó)運(yùn)載火箭中名副其實(shí)的“快響先鋒”。這次發(fā)射的長(zhǎng)征-11 Y2通過(guò)自動(dòng)化測(cè)試及判讀、測(cè)發(fā)流程優(yōu)化等技術(shù)攻關(guān)，已將我國(guó)運(yùn)載火箭發(fā)射場(chǎng)有效工作天數(shù)縮短至個(gè)位。后續(xù)隨著可靠性子樣的積累、發(fā)射流程的進(jìn)一步驗(yàn)證，完全具備應(yīng)急條件下數(shù)小時(shí)內(nèi)完成發(fā)射的實(shí)力。

運(yùn)載能力實(shí)用便捷

多年來(lái)，小型衛(wèi)星的發(fā)展受到運(yùn)載火箭的制約，大都只能采用搭載大型火箭發(fā)射，軌道、發(fā)射時(shí)機(jī)受到約束，協(xié)調(diào)難度大。嚴(yán)重制約了小衛(wèi)星的規(guī)模發(fā)展與應(yīng)用，也使得小衛(wèi)星大部分處于試驗(yàn)階段。而長(zhǎng)征-11的應(yīng)運(yùn)而生，其快速、實(shí)用、便捷、可靠的特點(diǎn)使小型衛(wèi)星大規(guī)模應(yīng)用成為可能，小衛(wèi)星的發(fā)射方式由傳統(tǒng)的搭載開始向個(gè)性化、定制化、眾籌化方向轉(zhuǎn)變。長(zhǎng)征-11全長(zhǎng)20.8m，箭體直徑2.0m，質(zhì)量58t，起飛推力120t，700km太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力達(dá)400kg，低軌運(yùn)載能力可達(dá)700kg，運(yùn)載能力系數(shù)比居于世界前列，實(shí)用的運(yùn)載能力可滿足當(dāng)前大部分小衛(wèi)星的發(fā)射需求。

履約周期大幅縮短

基于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需要，小衛(wèi)星對(duì)發(fā)射進(jìn)度需求迫切，一旦明確任務(wù)，希望能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成發(fā)射任務(wù)，特別是近年來(lái)，基于科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用試驗(yàn)的衛(wèi)星越來(lái)越多，這些衛(wèi)星體量不大，但使命重大，是關(guān)鍵基礎(chǔ)理論研究和未來(lái)空間驗(yàn)證的先行者，對(duì)發(fā)射進(jìn)度需求迫切，長(zhǎng)征-11 Y2發(fā)射的“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”正是如此。以往，衛(wèi)星發(fā)射從任務(wù)明確開始，經(jīng)歷星箭接口控制文件（ICD）協(xié)調(diào)、接口設(shè)計(jì)、研制試驗(yàn)等環(huán)節(jié)，往往需要1年以上的時(shí)間才能發(fā)射。長(zhǎng)征-11通過(guò)靈活通用、快速集成的星箭接口設(shè)計(jì)，長(zhǎng)征-11 Y2任務(wù)將我國(guó)運(yùn)載火箭小衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)履約周期縮短至180天，微納衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)履約周期縮短至90天。后續(xù)隨著星箭接口的進(jìn)一步規(guī)范，履約周期必將大幅壓縮。

多星發(fā)射能力再提升

隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，小衛(wèi)星市場(chǎng)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，發(fā)射需求不斷增多。近5年年均發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量比此前5年增長(zhǎng)36%，增長(zhǎng)主要來(lái)自近地軌道的10kg以下質(zhì)量的微小衛(wèi)星。要滿足日益增長(zhǎng)的小衛(wèi)星發(fā)射需求，多星發(fā)射將是未來(lái)的有效途徑。長(zhǎng)征-11首飛搭載了2顆立方體衛(wèi)星，長(zhǎng)征-11 Y2除了主星外，搭載了2顆30千克級(jí)皮納衛(wèi)星和2顆立方體衛(wèi)星，多星發(fā)射能力再提升。長(zhǎng)征-11可提供國(guó)際通用小衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)接口，包括包帶、點(diǎn)式連接、立方星釋放機(jī)構(gòu)、輕型包帶等；提供幾十路不同類型的衛(wèi)星解鎖釋放信號(hào)，供電能力覆蓋毫秒至數(shù)十秒、毫安小電流至安培級(jí)大電流，滿足火工品解鎖、電磁驅(qū)動(dòng)解鎖、熱刀熔斷式解鎖、記憶合金式解鎖等常用解鎖機(jī)構(gòu)的需求。

密集發(fā)射能力突出

當(dāng)前，商業(yè)小衛(wèi)星市場(chǎng)風(fēng)起云涌，未來(lái)10年，國(guó)際上或?qū)⒂?600多顆小衛(wèi)星升空，我國(guó)也將有1000顆以上小衛(wèi)星的發(fā)射需求。在強(qiáng)勁需求牽引下，長(zhǎng)征-11將發(fā)揮“集成化、產(chǎn)品化、模塊化”先天優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)和“流水線式”總裝測(cè)試，形成“需求多→產(chǎn)量大→成本低→需求旺”的良性循環(huán)，可為國(guó)內(nèi)外小衛(wèi)星提供專車、順風(fēng)車、拼車等多樣化的發(fā)射服務(wù)。同時(shí)，長(zhǎng)征-11是國(guó)內(nèi)唯一一型冷發(fā)射式運(yùn)載火箭，它不同于液體火箭的塔架發(fā)射，不需要功能復(fù)雜的發(fā)射塔架和推進(jìn)劑加注；也不同于其他固體火箭的熱發(fā)射，不需要倒流槽或倒流設(shè)備，它采用移動(dòng)測(cè)試發(fā)射平臺(tái)獨(dú)立完成星箭自主轉(zhuǎn)運(yùn)、衛(wèi)星環(huán)境自主保障和快速測(cè)試發(fā)射，對(duì)發(fā)射場(chǎng)依賴程度極低，可實(shí)現(xiàn)多發(fā)連續(xù)高密度發(fā)射。按照我國(guó)現(xiàn)有液體火箭發(fā)射周期和發(fā)射塔架維護(hù)周期測(cè)算，每個(gè)塔架滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)每年最多能夠提供12次發(fā)射機(jī)會(huì)，發(fā)射機(jī)會(huì)受限，而長(zhǎng)征-11的無(wú)依托發(fā)射和密集發(fā)射能力將為商業(yè)航天高密度發(fā)射提供可能。

探索形成規(guī)范的商業(yè)搭載發(fā)射模式

長(zhǎng)征-11 Y2搭載的瀟湘-1及麗水-1試驗(yàn)衛(wèi)星分別由長(zhǎng)沙天儀空間科技研究院有限公司與浙江利騅電子科技有限公司研制，兩者均為全民營(yíng)資本公司，于2015年響應(yīng)國(guó)家軍民融合發(fā)展、民營(yíng)資本參與航天建設(shè)的鼓勵(lì)而建立。此次發(fā)射完全按照市場(chǎng)化模式開展我國(guó)全民營(yíng)資本衛(wèi)星公司小衛(wèi)星搭載發(fā)射服務(wù)，探索形成了一套規(guī)范的商業(yè)搭載服務(wù)模式、管理模式及合作模式，也積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，必將有效促進(jìn)我國(guó)小衛(wèi)星的規(guī)?；瘧?yīng)用和發(fā)展，有力推動(dòng)我國(guó)商業(yè)航天事業(yè)的發(fā)展。通過(guò)周到細(xì)致、高品質(zhì)的服務(wù)，長(zhǎng)征-11成熟、可靠、高質(zhì)量獲得衛(wèi)星用戶的一致認(rèn)同，火箭的高精度入軌超出衛(wèi)星用戶的預(yù)期，火箭平民化的發(fā)射價(jià)格得到衛(wèi)星用戶的普遍認(rèn)可，周到的發(fā)射場(chǎng)后勤服務(wù)解除衛(wèi)星用戶的后顧之憂。長(zhǎng)沙天儀空間科技研究院有限公司在衛(wèi)星入軌后第一時(shí)間就接洽長(zhǎng)征-11 Y3搭載事宜，讓我們?cè)俅胃惺艿礁冻鼋K有回報(bào)的欣慰。