12月22日午間,長征八號運載火箭在中國文昌航天發射場“一箭五星”成功發射。這是我國新一代中型運載火箭長征八號的首次飛行任務。
我們的目光一直聚焦於長征五號重型火箭和長征七號重型運載火箭,那麼我們為什麼還需要一型全新的運載火箭。
長八火箭總指揮肖耘做了具體的解讀:“長八火箭的誕生,將我國運載火箭太陽同步轉移軌道運載能力從3噸提升至4.5噸。”在長征八號之前,我國其他型號運載火箭沒有相應的運載能力。長征五號和長征七號倒是可以完成這類任務,但是這兩型火箭運力強大,好比“大馬拉小車”,價效比很低。
目前,全球航天發射已經進入多工高頻次模式,目前國家對網際網路衛星,低軌移動、太陽同步軌道衛星的發射需求旺盛,預計在“十四五”期間,太陽同步軌道衛星將佔到國家未來發射衛星的50%到60%。在未來1年內,長征八號可能的發射次數將超過20次。另外,全球航天產業在多個領域已經步入了商業化程序,商業航天已經在國外逐漸形成成熟市場,中國商業航天也已經走上正軌,作為“國家隊”的中國航天拿出一款面對國際商業航天市場的經濟型火箭合乎時宜,但同時要求長征八號在保證可靠性的同時儘量降低成本。
長征八號運載火箭研製過程的兩個重要特點就是快和便宜。長征八號專案於2017年5月正式批覆立項,採用借鑑了成熟模組來進行組合化研製,僅用時3年多就成功首飛,節省了大量時間和投入。
並且,長征八號在電氣、結構等方面採用了低成本的設計。以火箭內部存放燃料的貯箱為例,就選用了很常見的5A06鋁合金,這種鋁合金通常用於液體罐車、飛機油箱等民用領域。新結構和新材料的使用使得火箭製造成本大幅度降低。這也賦予了長征八號征戰國際航天發射市場的底氣。
當然,最為讓人津津樂道的還是未來的回收型號,也就是預計2025年發射的長征八號R型。
重複使用的終極目標依然是實現更低的成本。長征八號R型如果需要實現可回收就必須付出額外的代價,主要包括:
1、因回收而損失的運載能力;
2、因回收而新增加的產品費用,如新增的電子產品、著陸支腿、柵格舵、姿控裝置等;
3、回收產品的運輸、翻修、更換與測試費用等。
這些不利因素帶來的最終結果都是讓單發火箭成本上漲,根據中國航天官方資料,長征八號R型的成本相比普通型號上漲了40%左右。
這就產生了一個遺憾的事情,如果照搬傳統的回收設計,將芯一級和助推器分別回收,長征八號R型哪怕重複利用20次,平均發射成本還是高於不回收型號。
為此,長征八號R型創新性地提出了集束式回收方案。即助推器和芯一級不分離一併回收,其優點是:回收效率大幅提升,用一套回收裝置實現3個模組的回收,這些模組的成本佔火箭總成本的70%。這樣全新方案保證實現低成本發射,回收模組只需要重複使用3次,就可以平齊普通型號的發射成本。
此外,面對未來高強度的密集發射需求,火箭的履約週期也必須縮短。據官方透露,中國航天未來可能在海南或其他地方佈局,把總裝廠、生產車間放在一起,總裝、測試後直接就到塔架上準備發射,節省一系列測試、檢查、轉運的步驟。目標是7到10天、40個人左右就能完成一次火箭發射任務,簡化方案,提高效率,長征八號也將透過改進發射流程,採用先進智慧技術,實現“一鍵發射”的便捷操作。