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  “火箭的作用就像買屋梯子,有了它,探測器才能一步步升到月球。”航天科技集團嫦娥三號運載火箭系統總指揮岑拯說。
  相比一號、有巢氏房屋二號,嫦娥三號任務更加複雜,發射要求更高,為了搭好“升空天梯”,研究人員對火箭系統做了多方面的改進。
  更大運載、更京站美食高精度、更加可靠
  承擔嫦娥三號發射任務的長征三號乙改進型火箭,是長征三號乙火箭的升級版。岑拯介紹,嫦娥三號比嫦娥二號重了13支票貼現00多公斤,採用該型號火箭首先看重的就是它的運載能力。據介紹,發射嫦娥二號的長征三號丙運載能力為3.8噸,而長征三號乙火箭可達5.5噸。
  研製時,火箭的狀態參數已經基本確定。後來探測器增重,需要火箭系統再提搜尋行銷供30公斤運載能力,研究人員做起了“加減法”:一方面提高火箭的運載能力,另一方面則減輕火箭自重。
  航天科技集團嫦娥三號運載火箭系統總設計師薑傑表示,為了讓火箭“瘦身”,研究人員將金屬瓶子換成碳纖維的瓶子,減掉儲箱裡邊的防晃板,為探測器騰出了10多公斤的載重空間。
  除了載重,嫦娥三號發射精度要求也更高。據介紹,相比二號,三號的入軌精度要求差不多高了3倍。
  為了滿足精度要求,研究人員採用了慣導和衛星導航複合的制導技術。“這就好比給火箭裝了‘兩隻眼睛’。”薑傑說,兩者結合的制導,完全可以滿足嫦娥三號任務對火箭的精度要求。同時由於整個控制系統在設計時器件和設備是冗餘配置的,所以控制系統裡面某一個設備出現問題仍然可以保證穩定飛行,保證入軌精度。
  為滿足嫦娥三號可靠性上的更高要求,科研人員還對發動機動力系統和增壓輸送系統做了大量改進工作。薑傑表示,經測驗,長征三號乙改進型火箭可靠性由原來的0.938提高到現在的0.942,而這看似一點點的提升,其實得益於很多新技術的應用。
  她認為,我國現役的火箭,從當前的發射成功率、發射的密度來看,可靠性應該說基本上達到世界的先進水平。
  6套發射方案、攝像頭直播飛行
  要使火箭和探測器進到發射場順利發射,客觀上要求能夠提供多次發射的機會,為此科研人員確定了3天6次發射機會的預案,即提供了6個達到發射要求的窗口。
  由於6條地月轉移軌道,入軌參數完全不同,整個飛行的軌道也不同。加上發射窗口之間的間隔時間非常短,給研究人員帶來了很大的挑戰。
  “6個窗口的設計工作,相當於幹了通常衛星發射6倍的活。”薑傑表示,軌道設計人員經過上萬條軌道的優化仿真,才設計出3天6條的發射路徑。
  薑傑表示,因為要保證每一條軌道一個時刻的發射要求,就要把6種狀態準備好,使得任何一種狀態都可以實現發射。這就涉及系統的很多改動,火箭運載系統最大的工作量就在這裡。
  “火箭必須在設計的3天中發射出去,如果這3天打不出去就只能等明年了。”薑傑說。
  與之前發射不同,嫦娥三號有一個著落的探測器。為此,研究人員為它研製了一個衛星支架適配器和縮緊裝置,充當嫦娥三號的座椅,支撐著探測器。
  據介紹,這個衛星支架適配器直徑1750毫米,高度1760毫米。而器件縮緊裝置就相當於一個腰帶,靠這個腰帶把嫦娥三號系住,等到送達預定軌道的時候,再解開系扣。
  為了時刻直觀地反映火箭飛行的過程,運載火箭系統研究人員還開發了遙測圖像傳輸技術。
  據介紹,研究人員在火箭上裝了3個攝像頭,一個是看助推器分離,然後看一、二級分離,再看二、三級分離,同時通過攝像頭還能看到整流罩的分離以及探測器與火箭的分離。另外,還在火箭的三級發動機艙配備了一個攝像頭,這樣就能看到三級發動機的點火關機。
  薑傑介紹,火箭發射關鍵動作的時時監視非常重要,前兩年美國金牛座火箭和韓國羅老號火箭的飛行失利,就是因為分離系統出了問題。而因為沒有直接數據,對故障定位過程通常比較艱難,原因也很難查找。有了遙測圖像傳輸技術,實現時時監視,通過視頻監視,就能在現場判斷哪塊沒分離好。
  岑拯介紹,火箭運載系統運用於嫦娥三號的6項技術,一多半已經經過了飛行的驗證,沒有經過飛行驗證的,研究人員通過地面試驗,保證了安全可靠性。
  “比如衛星支架適配器,我們就和探測器做了8次對接試驗,試驗很充分。”他說。
(原標題:記者探訪嫦娥三號火箭系統:讓“升空天梯”更穩)
(編輯:SN098)
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