「小翅膀」助火箭一子級精準控制落區 保證航天環境安全

中新網上海10月14日電 (鄭瑩瑩 郭超凱 馬帥莎)在距離發射場約600多公里的陝西省商洛市,14日晚,長征二號丁在成功將「太陽探測科學技術試驗衛星」等11顆衛星精確送入預定軌道后,首次應用柵格舵控制系統,實現一子級落區範圍縮小80%以上的目標。

近年來,隨著中國航天發射任務趨於高密度發射態勢,落區的環境安全成為大眾關注的焦點。眾所周知,火箭發射過程中通常會執行多次分離程序,如一二級分離、衛星整流罩分離、星箭分離等。儘管分離后的大部分火箭殘骸會在經過大氣層時燒毀,但還是會有殘體墜落到地面,一旦不受控的火箭箭體落到人口稠密地區,將會嚴重危及到落區內群眾的生命財產安全。因此,實現精準落區控制,保證落區環境安全是航天事業在快速發展過程中亟待解決的問題。

柵格舵到底是什麼「神器」?簡單來說,柵格舵是一種火箭飛行姿態控制裝置,設計師稱之為火箭一子級的「小翅膀」。舉個形象的例子,小鳥或飛機的滑翔是藉助風與翅膀在一定角度下產生的推力來實現的,這個推力可以控制小鳥或飛機的行進方向。火箭的柵格舵也正是利用這樣一種氣動特性原理,通過風作用在舵面上所產生的不同大小、不同方向的推力,導引一子級朝落區目標點機動飛行。其中,柵格舵的舵面大小、柵格數量和厚度等因素都將影響其氣動特性,這就需要設計師精心設計、選材和試驗,確保火箭殘骸能夠準確落在設定區域。

中國航天科技集團八院805所研製的柵格舵落區控制系統主要由「耐熱、輕質、堅固」可折展精準轉動的柵格舵結構系統和低成本、高集成度一體化電氣系統構成。柵格舵結構系統的舵面能承受上千度高溫和數噸載荷,重量卻僅為同類產品的1/3,成本僅為1/5,為火箭插上了「靈巧揮動」的翅膀。

另外,本次長二丁柵格舵控制系統新增排放子系統,通過氧化劑在空中排放的方式,有效降低一子級在空中解體的概率,從而保障落區安全性;新增分離體測量裝備,採用兩種定位方式進行實時落點預測,為殘骸搜尋提供更加準確的位置信息。據了解,柵格舵控制系統的成功應用有望為中國後續垂直起降重複使用運載火箭的研製打下基礎。(完)

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