我国远征上面级技术国际先进

发布时间 : 2016-06-26     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  6月26日,由中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)抓总研制的升级版“太空摆渡车”——远征一号甲上面级首飞获圆满成功。目前,我国远征上面级技术已达国际先进水平,为我国未来的月球、火星等深空探测任务,轨道转移、空间碎片清理等轨道服务,新材料、新技术空间试验验证等奠定了工程应用基础,对我国空间运输与空间应用系统的发展具有里程碑的意义。


                  
                          通用性强


  国际上先进的上面级都有较强的适应性,与各种基础级火箭配合可完成各种轨道发射任务,既可简单入轨,也可执行长期的轨道飞行任务。
    我国的上面级研制始于上世纪80年代末,并先后研制出多种类似运载器,但此前均为满足某一单一任务而研制,对于更多发射任务的适应性较弱。
    而我国的远征一号系列上面级却并不是为某一型火箭“私人订制”,它的通用性很强:既可以发射单颗卫星,运输一个“乘客”,也可以发射多星,搭载更多“乘客”;既可以满足某一发火箭的任务,又可以满足多个型号火箭发射需求;既能够发射中低轨道,也可以发射高轨卫星。
    因此,远征一号系列上面级可以与包括长征七号火箭、长征三号甲系列火箭、长征二号丙火箭等所有现役火箭形成“基础级火箭+上面级”的组合,带卫星直接飞向工作轨道。

         
  多次起动、多次部署、飞行数天


  上面级有助于提高运载火箭任务的灵活性,受到了世界各航天强国的普遍重视,诸如美国的半人马座、俄罗斯的微风上面级都是著名的上面级,具备多星多轨道发射能力,可用于快速组网。
    远征一号系列上面级的发动机可实现多次起动、多次变轨,起动次数可达数十次,因此可“一箭多星”送不同的“乘客”到不同的轨道,实现快速轨道部署,运输方式更灵活。自2015年3月首飞以来,远征一号系列上面级尤其在我国新一代北斗导航卫星组网中,利用“一箭多星”发射方式,有效提高发射效率,减少发射组织次数,降低任务成本,可满足日益增长的航天高密度发射需求。
    上面级与火箭分离后,“接力”火箭继续飞行,可携带卫星飞行数小时甚至更长。携带乘客越多、变轨次数越多,随之运行时间也就要求更长。
    目前,远征一号系列上面级在轨运行时间可实现从6.5小时延长至数天。


  
避免产生太空垃圾


  送卫星到达目的地后,上面级虽已完成任务,但其体内的推进剂、高压气、电池都尚未用尽。这些东西随时可能引发爆炸,变成豕突狼奔的太空垃圾,威胁在轨航天器的安全。
  目前,国际上对这类问题的解决多采取两种办法:“离轨”加“钝化”。
    所谓“离轨”就是上面级在结束任务后,为了不占用宝贵的轨道资源,离开原来工作的目标轨道,飞行到一个废弃轨道上,这样便不会威胁到其它在轨航天器的飞行安全。
  “钝化”就是采用一系列技术,让上面级变得迟钝。通俗来讲,就是将剩余的燃料、高压气泄出,让电池电量耗尽,彻底消除上面级“自爆”的危险。
  而我国升级版“太空摆渡车”在完成任务后离开轨道运行,并返回大气层在空中燃尽,从而避免了造成太空垃圾。
    目前,火箭院还在研制更先进的上面级,装载乘客会更多、在轨运行时间更长、技术更先进。

  

 

相关链接:国外著名的上面级发展概况

  

美国“半人马座”上面级


  “半人马座”上面级被称为美国的“太空千里马”,于20世纪60年代初研制成功,是世界上第一种以液氧、液氢为推进剂的高能上面级火箭。“半人马座”上面级火箭投入使用后,广泛应用于宇宙神火箭系列,形成了半人马座D、半人马座D1-A、半人马座D1-T、半人马座G-1、半人马座Ⅱ、半人马座ⅡA、半人马座Ⅲ和通用半人马座等8种型号,至今通用半人马座还在服役。                                                                            

△ 通用半人马座上面级


俄罗斯微风M上面级


  微风M上面级是赫鲁尼契夫国家航天研究与生产中心设计的一种先进的上面级,可以执行地球同步轨道(GEO)的发射任务,能够长时间在轨飞行,可与安加拉火箭以及质子号火箭配合使用。
   微风M上面级主发动机为泵压式发动机,推进剂为四氧化二氮和偏二甲肼,推力为19.62kN,能够启动8次,并且带有备份点火系统。在微风M上面级飞行期间,既可以使用全球导航卫星系统(GLONASS),又可以使用全球定位系统(GPS)卫星导航系统。

△ 微风M上面级

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