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兔子太空擺渡車將首飛 軍用價值極高
送交者: qwtie66 2014年03月06日09:34:47 於 [軍事天地] 發送悄悄話
【多維新聞】兩會期間,全國政協委員梁小虹表示,中國首個“太空擺渡車”將於2014年首飛。據悉,所謂“太空擺渡車”就是“先進上面級”,其代號為“遠征一號”,在2012年珠海航展上首次展示。類似技術水平的“擺渡車”目前只有歐洲、美國、俄羅斯研製,可大大縮短登月,探測火星等深空探測任務所需要的時間。

據人民網5日報道,全國政協委員、航天科技集團中國運載火箭技術研究院黨委書記梁小虹4日表示,中國首個“太空擺渡車”將於2014年首飛,在未來的探月、探火等深空探測任務,在軌道轉移、空間碎片清理等軌道服務,在新材料、新技術驗證等空間試驗領域等將發揮重要作用。

據了解,上面級是一種由基礎級運載器發射進入准地球軌道或地球軌道,能夠進一步將有效載荷從准地球軌道或地球軌道送入預定工作軌道或預定空間位置的具有自主獨立性的飛行器。上面級是指運載火箭上將衛星送入軌道的部分,主要用於執行衛星入軌的任務。現代的先進上面級是從冷戰期間用於攜帶多個分導式核彈頭的MIRV BUS發展而來的。

美國發射的攜帶28顆衛星的米諾陶火箭,其上部即為“先進上面級”(Advanced upper stage)

2012年的第九屆珠海航展上,中國航天科技集團運載火箭研究院展出了先進上面級的模型和展板。先進上面級是中國運載火箭研究院根據中國未來航天運輸工具發展的需求,按照“通用化、組合化和系列化”的設計思想,根據無毒無污染和安全可靠的要求,正在研製的上面級系列。

報道稱,中國研製中的先進上面級將以一個基礎平台為基礎,配置模塊化的推進劑儲箱和相應的動力系統,並安裝不同的有效載荷接口適應發射不同載荷的需求,還將與不同的運載火箭配合使用,是一種性能強大、任務通用性好、用途廣泛的上面級系列。中國的先進上面級將具備多次啟動變軌的軌道機動能力和7至10天甚至更長時間在軌工作的能力,先進上面級使用的是常溫可存儲推進劑,而推進劑可能會根據任務和客戶需求,使用無毒的過氧化氫加煤油推進劑組合,或是傳統的肼類加四氧化二氮推進劑組合。

先進上面級要解決上面級高精度姿控和複雜振動環境等問題,但它的技術難點主要是上面級的超長時間滑行和多次啟動能力。與中國現有的上面級相比,先進上面級的尺寸質量較大,而且先進上面級要適應尺寸質量不同的單一載荷或數量不等的多星發射,載荷的靈活和複雜化也使上面級的動力學特徵更為複雜,對先進上面級與載荷的振動環境方面提出了更高的要求。

中國現有的上面級無論使用低溫的液氧液氫推進劑,還是常溫的肼類加四氧化二氮推進劑,最長工作時間僅有一千多秒,而且只有二次啟動能力。由於上面級發動機工作時間短,運載火箭發射靜止軌道通信衛星時,都是將衛星打入近地點200多公里左右、遠地點35,800公里的同步轉移軌道,然後由衛星自行變軌到靜止軌道,衛星攜帶大量的推進劑用於變軌還在其次,對衛星大型太陽翼和天線展開技術要求較高。

冷戰期間美蘇兩國都研製了先進上面級,美國以RL-10氫氧發動機為核心,通過上面級數個小時的長時間滑行和發動機的3次點火可將衛星直接送入靜止軌道,蘇聯則以常溫的肼類推進劑發動機為核心,研製出了Fregat、Block DM和Breeze系列上面級,用於從高緯度的發射場發射高軌道衛星、星際探測器和商用的靜止軌道通信衛星。近些年來歐洲和日本也同樣開展了低溫先進上面級的研製工作。

先進上面級已經成為運載火箭技術發展的潮流,研製一種具備長時間滑行和多次啟動能力的先進上面級,是提高中國航天技術水平,確保中國航天大國地位的必然選擇。雖然低溫氫氧推進劑比沖很高,但需要解決長時間滑行過程中氫氧推進劑的蒸發問題,而中國缺乏相關技術積累。中國先進上面級使用常溫推進劑,還可用於將深空探測器的、直接送入環月軌道和環火軌道,這是目前任何一種低溫推進劑先進上面級所無能為力的。

據航展上運載火箭研究院的介紹,中國正在研製的先進上面級主要與中國新一代長征系列運載火箭配合使用,和長征五號E型火箭組合,完成一箭多星發射、直接將衛星送入靜止軌道(GEO)和中軌道(MEO)、環月或是環火星軌道,其中GEO軌道運力4.85噸,環月軌道運力4.01噸,環火軌道運力1噸。先進上面級也可彌補長征五號B型火箭飛行時間較短,無法利用重力輔助變軌的不足,配合長征五號B型火箭增強發射500公里以上高度的地球低軌道或是太陽同步軌道衛星的運力。通過多次軌道機動,先進上面級的還可完成多星異軌道部署的任務,充分發揮運載火箭和上面級的效能,大大提高了運載火箭的任務靈活性。從更早的報道看,先進上面級很可能還將作為長征三號乙火箭的第四級,使用一箭雙星甚至一箭四星方式發射北斗系統的直接入軌中軌道衛星。

據悉,2013年中國試射的“快舟”運載火箭的上面級和衛星結合為一體,是一種適合快速補網發射的軍事衛星,與美國ACES“先進上面級”系統技術類似。2013年美國“先進上面級”試驗首次完成創紀錄的一箭28星試驗,隨後不久俄羅斯實現一箭32星發射。展示了這兩個大國在軍事衛星發射領域的實力。目前尚不清楚中國的首次先進上面級發射試驗是否會攜帶大量微型小衛星。2013年美國和印度分別發射火星探測器,印度的火星探測器依靠自身動力入軌,需在地球軌道加速一個月,才能脫出地球引力,再利用引力彈弓效應繼續向火星飛行,歷時3年。美國運用先進上面級技術,在1小時內火星探測器脫離地球引力範圍,飛向火星,顯示了先進上面級技術的巨大應用價值。

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