民营运载火箭是怎么“飞上天”的?

  • 来源:中国报道
  • 关键字:太空,突破,压力
  • 发布时间:2019-11-26 21:50

  飞往太空的路并不平坦,但对于中国民营航天业来说,这条路也是通往未来与无限可能的路。

  2019年7月25日13时00分,这是载入中国民营商业航天史的重要时刻——北京星际荣耀空间科技有限公司(以下简称“星际荣耀”)的双曲线一号遥一运载火箭在中国酒泉卫星发射中心成功发射,按飞行时序将多颗卫星及有效载荷精确送入预定300公里圆轨道,发射任务取得圆满成功,实现了中国民营运载火箭零的突破。

  研发还在继续。今年10月中旬,由星际荣耀独立设计、研发的国内首枚入轨级别的液氧甲烷动力可重复使用运载火箭——双曲线二号首次公开亮相,计划于2021年执行首次入轨发射任务,将填补中国可重复使用液体运载火箭的空白,中国民营商业航天又向前迈了一步。

  “只要‘测不死,就往‘死里测”

  无论多晚,星际荣耀的试验室总是灯火通明。2015年10月,国务院印发《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015—2025年)的通知》,鼓励支持民用空间基础设施发展,星际荣耀就是在这样的背景下成立的,至今团队成员仅有百余人。在其成功发射中国首枚民营运载火箭之前,中国民营运载火箭已经历过同行两次失败的发射。

  “我们不与友商对比,但是压力确实非常大。”星际荣耀副总裁姚博文说,“运载火箭是一项极其严密和复杂的系统工程,只有每一个环节都做到零失误,才能确保火箭入轨发射任务的成功,这个过程可谓‘一步天堂,一步地狱。”

  他给《中国报道》记者列出了一组数据:双曲线一号遥一的研制,经历了11400个小时、400项单机匹配测试、133次模飞测试、26项重要试验、285次定量分析、500次半实物仿真、150000次仿真打靶,接受了151166次考验,穿行了2066000米路程。

  数字可以精确地刻下每一段历程,而不断更新这些数字的,是一群勠力同心、挑战极限的航天人。

  姚博文回忆,在离执行发射任务只剩下一个多月的时候,团队进行了一次系统仿真试验。在数据判读时,突然发现了姿态非法数据,也就是说,程序运算出现了致命问题,算法已崩溃。刚开始,大家并未慌张,按照经验,这在软件bug中属于小问题,解决起来应该“分分钟”。然而,经过仔细排查700多页算法文档中所有的数学公式之后,仿真团队还是没有发现预料中的问题。再后来,仿真工程师们逐行走查5万多行关键算法的代码,进行各种静态检查、单元测试,再更换编译器……种种尝试依然无效。两周过去,团队毫无进展。

  随着任务节点越来越近,排查的难度也越来越大。团队成员深入到操作系统的基础架构,再分析用户层的调度方式,终于搞清了原因。不仅如此,排查过程中还发现并解决了好几个可能影响发射结果的bug,团队短暂地松了一口气。

  在距离发射还有 3 天的时候,团队已经到了发射靶场。尽管已经在北京完成了3轮全域覆盖性测试,成员们还是坚持继续摸底,把宾馆的床板改造成试验台,搭建测试环境。

  7月25日13 时00 分,北京星际荣耀空间科技有限公司的双曲线一号遥一运载火箭在中国酒泉卫星发射中心成功发射,实现了中国民营运载火箭零的突破。

  测变量、测逻辑、测备保条件、测线程切换、测异常工况、测飞行边界……哪里不安测哪里,加班到凌晨3点是家常便饭。 “只要‘测不死,就往‘死里测。” 姚博文告诉《中国报道》记者,“这是当时仿真团队最常挂在嘴边的一句话。”

  仍在起步但未来可期

  星际荣耀的拼劲是中国民营商业航天业的缩影。火箭研发是一个高经验壁垒的行业,执棒者的背景很重要,不仅如此,起步晚、门槛高、投入高、周期长、需求迫切是国内民营航天公司共同的困境。

  谁先将卫星和星座布局到轨道中,谁就先占有稀缺的太空资源。姚博文分析,据不完全统计,目前国内已公布的各类卫星星座计划发射卫星达到2505颗,以平均每期发射10颗卫星估算,需要250次商业发射机会,然而现有的运载火箭所能提供的“搭车”机会远远无法满足当前市场需求,民营商业航天市场发展空间巨大。

  显然,仅靠传统的体制航天显然不能满足对卫星的迫切需求,这一空白只能由民营航天来填补。但在姚博文看来,即便是拼搏如斯,国内的民营航天公司目前仍然处在起步阶段。

  据北京未来宇航空间技术研究院于今年5月公布的《2018中国商业航天产业投资报告》显示,截至2018年年底,国内已注册的商业航天领域公司有141家,其中民营航天企业123家,占比87.2%。2018年中国航天共执行39次发射任务,发射航天器105个,在这39次发射任务中,与商业行为相关的发射仅有13次,成功将36颗卫星送入太空。

  尽管与国外的商业航天业相比这一数字并不占优势,但中国民营商业航天的发展速度确实非常快。2014年年初,火箭公司“翎客航天”迎来了中国民营商业航天历史上第一笔投资。如果说接下来的3年是资本对商业航天的观望期,那2017—2018年,民营商业航天无疑成为资本的新宠。在这两年中,众多商业航天企业涌现,一轮又一轮的融资让商业航天显得蓬勃起来。

  政策无疑起到了重要作用。从2014年11月国务院发布的首个支持商业航天发展的政策《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》明确鼓励民间资本进入卫星研制、发射、运营等整个产业链开始,民营航天便渐成燎原之势。今年6月,国防科工局、中央軍委装备发展部发布《关于促进商业运载火箭规范有序发展的通知》,首次就商业火箭的科研、生产、试验、发射、安全和技术管控等进行了全方面的说明,对商业航天行业进行规范、提供支持保障。

  除了政策的助力与资本的加持,中国60年的航天经验也为民营航天业输送了大批人才,以星际荣耀为例,其团队核心成员均完整经历过运载火箭的全流程研制,经验更为丰富。“正因为这些,与美国的Space X 完成第一次运载火箭成功发射入轨花了6年时间相比,我们的运载火箭成功入轨发射所用时间要更短,这在世界航天史上都是极为难得的。” 姚博文说。

  但对中国民营航天业来说,这只是一个开端。如何探索更遥远的星河、大幅拓展人类生存空间、让航天广泛深入地融入日常生活是这条太空探索之路上每一个参与者要担起的任务。“我们感觉,中国民营商业航天的环境就像3月份的天气,越来越暖。在未来,民营航天将会在市场的需求和技术的进步的牵引下,驶上快速发展之路。” 姚博文说。

  左琳

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