長征-11:小火箭、大用途

（北京宇航系統(tǒng)工程研究所）

長征-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，長征-11 Y2固體運載火箭在中國酒泉衛(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“脈沖星試驗衛(wèi)星”、2顆30千克級皮納-2衛(wèi)星、1顆3千克級麗水-1試驗衛(wèi)星和1顆10千克級瀟湘-1試驗衛(wèi)星高精度送入太空。目前，5顆衛(wèi)星運行狀態(tài)良好，正按計劃開展相關(guān)的空間試驗和衛(wèi)星應(yīng)用。

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

快速響應(yīng)能力突出

長征-11首次實現(xiàn)了我國運載火箭的全箭整體儲存、星箭快速對接、高效快速發(fā)射，發(fā)射場具備全天候數(shù)小時內(nèi)完成發(fā)射的能力，可有效應(yīng)對自然災(zāi)害、突發(fā)事件等的應(yīng)急發(fā)射需求，是我國運載火箭中名副其實的“快響先鋒”。這次發(fā)射的長征-11 Y2通過自動化測試及判讀、測發(fā)流程優(yōu)化等技術(shù)攻關(guān)，已將我國運載火箭發(fā)射場有效工作天數(shù)縮短至個位。后續(xù)隨著可靠性子樣的積累、發(fā)射流程的進(jìn)一步驗證，完全具備應(yīng)急條件下數(shù)小時內(nèi)完成發(fā)射的實力。

運載能力實用便捷

多年來，小型衛(wèi)星的發(fā)展受到運載火箭的制約，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)星大部分處于試驗階段。而長征-11的應(yīng)運而生，其快速、實用、便捷、可靠的特點使小型衛(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)的搭載開始向個性化、定制化、眾籌化方向轉(zhuǎn)變。長征-11全長20.8m，箭體直徑2.0m，質(zhì)量58t，起飛推力120t，700km太陽同步軌道運載能力達(dá)400kg，低軌運載能力可達(dá)700kg，運載能力系數(shù)比居于世界前列，實用的運載能力可滿足當(dāng)前大部分小衛(wèi)星的發(fā)射需求。

履約周期大幅縮短

基于市場競爭需要，小衛(wèi)星對發(fā)射進(jìn)度需求迫切，一旦明確任務(wù)，希望能夠在較短時間內(nèi)完成發(fā)射任務(wù)，特別是近年來，基于科學(xué)實驗和應(yīng)用試驗的衛(wèi)星越來越多，這些衛(wèi)星體量不大，但使命重大，是關(guān)鍵基礎(chǔ)理論研究和未來空間驗證的先行者，對發(fā)射進(jìn)度需求迫切，長征-11 Y2發(fā)射的“脈沖星試驗衛(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、研制試驗等環(huán)節(jié)，往往需要1年以上的時間才能發(fā)射。長征-11通過靈活通用、快速集成的星箭接口設(shè)計，長征-11 Y2任務(wù)將我國運載火箭小衛(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)星市場發(fā)展勢頭迅猛，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36%，增長主要來自近地軌道的10kg以下質(zhì)量的微小衛(wèi)星。要滿足日益增長的小衛(wèi)星發(fā)射需求，多星發(fā)射將是未來的有效途徑。長征-11首飛搭載了2顆立方體衛(wèi)星，長征-11 Y2除了主星外，搭載了2顆30千克級皮納衛(wèi)星和2顆立方體衛(wèi)星，多星發(fā)射能力再提升。長征-11可提供國際通用小衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)接口，包括包帶、點式連接、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，供電能力覆蓋毫秒至數(shù)十秒、毫安小電流至安培級大電流，滿足火工品解鎖、電磁驅(qū)動解鎖、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)星市場風(fēng)起云涌，未來10年，國際上或?qū)⒂?600多顆小衛(wèi)星升空，我國也將有1000顆以上小衛(wèi)星的發(fā)射需求。在強(qiáng)勁需求牽引下，長征-11將發(fā)揮“集成化、產(chǎn)品化、模塊化”先天優(yōu)勢，實現(xiàn)批量生產(chǎn)和“流水線式”總裝測試，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，長征-11是國內(nèi)唯一一型冷發(fā)射式運載火箭，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，它采用移動測試發(fā)射平臺獨立完成星箭自主轉(zhuǎn)運、衛(wèi)星環(huán)境自主保障和快速測試發(fā)射，對發(fā)射場依賴程度極低，可實現(xiàn)多發(fā)連續(xù)高密度發(fā)射。按照我國現(xiàn)有液體火箭發(fā)射周期和發(fā)射塔架維護(hù)周期測算，每個塔架滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)每年最多能夠提供12次發(fā)射機(jī)會，發(fā)射機(jī)會受限，而長征-11的無依托發(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

長征-11 Y2搭載的瀟湘-1及麗水-1試驗衛(wèi)星分別由長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，兩者均為全民營資本公司，于2015年響應(yīng)國家軍民融合發(fā)展、民營資本參與航天建設(shè)的鼓勵而建立。此次發(fā)射完全按照市場化模式開展我國全民營資本衛(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，必將有效促進(jìn)我國小衛(wèi)星的規(guī)?；瘧?yīng)用和發(fā)展，有力推動我國商業(yè)航天事業(yè)的發(fā)展。通過周到細(xì)致、高品質(zhì)的服務(wù)，長征-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)射價格得到衛(wèi)星用戶的普遍認(rèn)可，周到的發(fā)射場后勤服務(wù)解除衛(wèi)星用戶的后顧之憂。長沙天儀空間科技研究院有限公司在衛(wèi)星入軌后第一時間就接洽長征-11 Y3搭載事宜，讓我們再次感受到付出終有回報的欣慰。