據(jù)國家航天局消息,12月22日12時37分,我國新一代中型運載火箭長征八號首次飛行試驗,從文昌航天發(fā)射場順利升空,試驗取得圓滿成功。
這標(biāo)志性的成功一飛,也是長征系列運載火箭第356次發(fā)射。
長征八號,它是中國航天科技集團面向商業(yè)市場推出的一款新火箭,側(cè)重商業(yè)化運行、突出低成本、準(zhǔn)備時間短的特點,主要用來打太陽同步軌道衛(wèi)星。
接下來,先來看一波長征八號的基本參數(shù)。
火箭長50.3米,比長征五號的56米略矮一些,芯一級直徑3.35米,捆綁2枚直徑2.25米助推器,起飛重量為356噸。
長征八號運載火箭(宿東 攝)
700公里太陽同步軌道(SSO)的發(fā)射能力為4.5至5噸,同步軌道(GTO)運載能力為2.8噸,近地軌道運載能力為8.1噸。
今天就一起來了解一下。
長征八號的獨特之處
根據(jù)長征八號的數(shù)據(jù),近地軌道8.1噸的運載能力看上去不算很大,低于長征五號的25噸,但這也顯示了長征八號的定位:
即取代過去較老的運載火箭,比如長征二號、長征三號等,與長征五號、七號、六號形成大、中、小新一代運載火箭家族結(jié)構(gòu)。
從技術(shù)延伸角度看,可謂是中國運載火箭的一次換代產(chǎn)品。
長征八號的芯一級來自長征七號的一子級,芯二級為長征三號甲運載火箭的三子級,也繼承了長五的技術(shù)成果,可以認(rèn)為長征八號是中國運載火箭的一次換代產(chǎn)品,并且對接世界主流運載火箭發(fā)展軌道,后期將采用可重復(fù)使用的芯一級和助推器,實現(xiàn)兩者整體回收和重復(fù)使用。
長征八號填補了太陽同步軌道3噸至4.5噸發(fā)射能力的空白,與長征七號形成高低搭配,長征七號主要打8至14噸的近地軌道載荷,長征八號負(fù)責(zé)8噸以下的載荷。
長征八號運載火箭點火升空(高亮攝)
從運載能力上看,長征五號、七號完全能夠解決勝任,但它們用來發(fā)射幾噸重的載荷過于浪費發(fā)射資源,交給長征八號即可。
所以,長征八號不能用來發(fā)射空間站艙段,因為每個艙段的重量至少在15至20噸,空間站的建設(shè)任務(wù)要交給長征五號來完成。
已經(jīng)完成組網(wǎng)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星比較小,使用長征三號甲火箭就能發(fā)射,如果交給長征八號發(fā)射,理論上是完全沒有問題的,同步軌道的運載能力與長三甲基本相同,在2.6至2.8噸。
長征八號的商業(yè)應(yīng)用
長征八號,是中國運載火箭家族瞄準(zhǔn)國際市場的一次試探,除了取代老舊的火箭外,最大的特點仍然是商業(yè)應(yīng)用、可重復(fù)使用。
商業(yè)應(yīng)用講究的是成本控制,因此長征八號率先控制了燃料成本,使用無毒無污染推進(jìn)劑取代了四氧化二氮和偏二甲肼燃料,使用模塊化設(shè)計,將長7和長3的優(yōu)勢整合到長征八號上。
從長遠(yuǎn)看來,長征八號將進(jìn)入國際市場,與美國的SpaceX公司獵鷹9號展開對抗。
獵鷹9號,目前具備芯一級回收能力,前不久發(fā)射的獵鷹9號已經(jīng)實現(xiàn)了助推器7次重復(fù)使用,發(fā)射單價估計能降低到3000萬美元以下,成為全球發(fā)射單價最低的大型火箭。而我們的長征三乙火箭單次發(fā)射報價為7000萬美元,兩者對比就能看出,可重復(fù)使用的前景是非常廣闊的。
長征八號的出現(xiàn)意義在于驗證中國第一種可回收的芯一級,連同兩個助推器一起回收。
未來改進(jìn)型長征八號運載火箭擬開展芯一級與助推器整體垂直回收(示意圖)
如果這個設(shè)計能夠成功,那么長征八號的發(fā)射單價將媲美美國的獵鷹9號,在國際市場上可形成競爭優(yōu)勢。
就國際市場而言,目前歐洲、俄羅斯、日本和印度仍然沒有可重復(fù)使用的火箭出現(xiàn),甚至連研發(fā)計劃都沒有正式公布。
我國自主研發(fā)的長征八號完成首飛意味著驗證可重復(fù)使用的技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入倒計時。獵鷹9號的定位比長征八號要更高,近地軌道運載能力為22噸,同步軌道(GTO)運載能力為8.3噸,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于長征八號的2.8噸。
換句話說,長征八號可以搶占獵鷹9號運力下游的訂單,在可重復(fù)使用的前提下,長征八號的性價比會更高。
長征八號對航天產(chǎn)業(yè)的影響
長征八號的出現(xiàn),意味著重復(fù)使用將是一個趨勢,原本運載火箭的制造都是一次性的,要再用就需要重新制造。
長征八號的供應(yīng)商則不能按照這個思路走,將來芯一級上的發(fā)動機全部可以回收,損耗的只有燃料。
獵鷹9號的整流罩都已實現(xiàn)回收,將來二級發(fā)動機回收已有方案出臺。
從這個趨勢看,整個火箭除燃料外,基本上都能進(jìn)行重復(fù)利用。
長征八號運載火箭從活動發(fā)射平臺駛出廠房(宿東 攝)
這一趨勢的轉(zhuǎn)變,對運載火箭產(chǎn)業(yè)的影響在于需要從原來一次性耗材的模式,轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)、檢測模式,對回收的發(fā)動機、電氣模塊進(jìn)行檢測,然后再重新使用。
此外,收取的檢測費用比重新制造更便宜,這對產(chǎn)品制造提出了更高的要求。如果火箭整體實現(xiàn)了回收,某些電氣零部件仍然無法多次重復(fù)使用,那么會降低回收的價值。
從航天產(chǎn)業(yè)角度看,運載火箭回收意味著發(fā)射單價降低,那么原本不可能入軌的物件都有可能被送上天,航天產(chǎn)業(yè)將向多元化、多樣化方向發(fā)展。
可能導(dǎo)致衛(wèi)星發(fā)射出現(xiàn)拼單的情況更多,甚至許多公司都有可能將產(chǎn)品與衛(wèi)星掛鉤,尤其是農(nóng)林業(yè)。
經(jīng)過航天育種后,傳統(tǒng)的農(nóng)林牧產(chǎn)品有可能獲得更高的產(chǎn)量,原本需要國家科研機構(gòu)才能進(jìn)行的實驗,一些大公司也可以實現(xiàn),這就是運載火箭發(fā)射單價降低之后的結(jié)果。
現(xiàn)如今,SpaceX的獵鷹9號已經(jīng)讓洛馬、波音聯(lián)合舉辦的聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟損失了許多訂單,搶占了一部分國際市場。
長征八號為中國航天開啟了一個重復(fù)使用的開端,讓我們加快了追趕步伐。長征八號搶占低載荷的下游訂單,預(yù)計將獲得不錯的效果。
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