为什么中国要有开拓、飞天、快舟3种快速响应火箭

一连两周,两种全新的长征火箭先后上天,分别完成了两次一箭多星的发射任务。而在相关的媒体报道中,“快速响应”这个概念被反复提及。两种火箭,一种固体,一种液体,再加上前几年两次试射成功的“快舟”系列运载火箭,为什么中国需要那么多快速响应火箭?要了解这个问题,话题不能光在火箭上,我们得谈一谈快速响应空间系统这个“上级”.

长征攀登新高峰

本周五,在央视微博不小心的“抢跑”之后,长征11号固体运载火箭运载4颗卫星在酒泉卫星发射中心首次发射成功。加上上周六发射的长征号运载火箭,又有两种长征系列运载火箭在半个月内登上了发射台。在介绍这两种长征系列运载火箭时,媒体不约而同地提到了“快速响应”,指出这两种运载火箭都是中国快速响应火箭之一。更有相对专业的军事媒体想到了中国此前研制的“开拓”、“飞天”和“快舟”运载火箭,虽然不少的介绍将这几种火箭的技术源头张冠李戴,但至少说明了一个重要的事实——这几种固体运载火箭都和军队的中远程弹道导弹有着密切的关系。

几年前连续两次发射成功的快舟火箭

这倒是与中国运载火箭的传统相符合——在近年研制的长征5/6等运载火箭之前,中国的长征1/2/3/4号运载火箭都是依托于东风-4/5和风暴1号发展而来,长征2号、3号虽然经过了包括捆绑、焕发在内的各种改进,但其芯一级3.35米的数据却证明了他们与东风-5洲际导弹之间的紧密联系。

作为固体运载火箭,虽然其比冲较低,推力控制难度也更高,但是由于其燃料不需要发射前临时加注,因此火箭的准备速度远比一般的液体燃料火箭快。这种价值在分秒必争的弹道导弹上体现的尤为明显,因此全球大多数的“固体运载火箭”的载荷都是核弹头——也就是各国的战略弹道导弹。而当主要航天大国在上世纪末开始研制快速响应火箭时,借助技术成熟且已经量产的固体弹道导弹作为基础研制自然成了多快好省的捷径。美国的快速响应运载火箭“米诺陶”系列就使用了美国“民兵”和“和平卫士”两种固体弹道导弹的发动机做基础,俄罗斯的“创始”号运载火箭则由SS-25弹道导弹改造而来(当然,俄罗斯用SS-18液体燃料弹道导弹改造的第聂伯河运载火箭因为无需发射前临时加注燃料,也可以算作一种大型的应急响应运载火箭)。至于在研制固体快速响应火箭上起步稍晚的中国,由于此时已经有了本国的固体弹道导弹,跟随美俄的“导弹改火箭”之路也是水到渠成。

开拓-1号火箭

在长征11号发射前,中国先后发展过“开拓”、“飞天”、“快舟”三个不同的固体快速响应火箭方案,但从它们没有获得“长征”这一运载火箭的官方代号来看,不难理解它们并且进入中国未来运载火箭的谱系之中。这与它们的“东家”——航天科工集团的技术积累有关。由于航天科工最大的固体导弹型号是东风-21,因此这几款运载火箭的基本技术都来源于东风-21弹道导弹,这也体现在这几款火箭1.4米(与东风21相同)的弹径上。虽然早在2003年就取得了一次成功发射,但东风21这种中程导弹的身子骨对于运载火箭还是太弱小了,因此直接沿用东风-21前两级的“开拓1号”使用价值有限;“开拓2号”的后续发展也没有用于运载火箭;全面改进设计的“快舟”虽然获得了发展,但目前这种星箭一体的运载火箭只能发射用途单一的遥感成像卫星,其拓展能力有限;至于“飞天”这种志在外贸的产品则还没有完全成熟。

长征11号则由航天科技集团的东风-31远程弹道导弹为基础发展而来,其超过2米的直径意味着其发动机推力要比此前几个系列强大不少,其载荷能力自然也更强,虽然载荷能力也只有几百公斤,但考虑到快速响应卫星大多也只有至多几百公斤的重量,这样的能力也基本够用。从这次发射来看,火箭使用了对开的整流罩,显示其兼容不同型号太空载荷的发射能力。脱胎于弹道导弹的发射车则使其准备时间同样很短。目前的情况下,长征11号运载火箭的发射周期已经缩短到了24小时以内,比美国的“米诺陶”系列还要快。

长征6号的转运车涂刷的迷彩很有意思

相比之下,虽然上周发射的“长征6号”运载火箭使用了一个看似军用三用发射车的转运车(车上甚至煞有介事地涂刷了与周边环境完全不相容的平原迷彩),但无论是火箭的结构还是发射转运平台的设计都是正经的运载火箭专用,与军用导弹的关系并不明显。与动辄要运载几吨卫星的大型运载火箭不同,这种三级液氧煤油液体火箭的设计指标只是将500千克载荷送上700公里太阳同步轨道,因此其体积和重量都大为减小,不仅可以使用轮式转运车进行运输和起竖准备,而且其发射周期也大大缩短——与传统火箭至少20-30个工作日的速度相比,发射液体燃料的长征6号的周期不超过7个工作日。

很显然,中国已经有了两种“快速响应”运载火箭,但这是否意味着中国的快速响应体系已经构建起来了呢?要回答这个问题,还要从“快速响应空间体系”这个概念说起。

根据中国《快速响应空间体系与应用》一书的介绍,快速响应空间体系是以满足特定用户(主要是战役战术用户)对空间能力的紧急需求为目标,由快速响应空间航天器、快速响应空间运载器、快速响应发射系统、指挥与应用系统组成的集合。这一描述比通常媒体和军迷了解的快速响应的范围要更加广阔。不仅用快速响应运载火箭发射卫星属于这一范畴,调动太空中的卫星系统进行变轨机动也属于这一体系。在冷战中,由于美苏每年都大量制造和发射人造卫星,其产量之高,使得所谓的“应急响应”发射的都是与普通卫星无异的一流产品。例如在1977年的“欧加登空运”中,苏联在空运开始后第7天发射的“宇宙964”号侦察卫星便是专门用于侦察埃塞俄比亚和索马里边境地区的应急响应卫星;而美国在历次局部战争中使用的侦察卫星变轨则更是家常便饭的“应急响应”。从这一角度,搜寻MH370失联客机时中国卫星的几次变轨也算是一种“应急响应”。

飞天火箭模型,其快速部署的特征也非常明显

比起应急响应发射,这种响应更快捷,但却是建立在本国卫星网络基本完整的基础上的。冷战后兴起的“应急响应发射”最初则是建立在对热点地区的情报需要与对本国卫星系统受到大规模打击的担忧之上的。因此应急响应发射非常强调使用这一技术对缺损的卫星网实施修复和强化。可以说这一技术是与太空战的现实威胁共同发展起来的。

既然卫星是“应急响应”,那么自然要在很短时间内发射,这对运载火箭的准备和卫星技术同时提出了很高的要求。对运载火箭而言,首先要能在短时间内准备,其次要能携带多种载荷,这样才能适应不同的响应要求。而对于卫星技术,应急响应空间系统的要求要更高。它不仅要求使用国在平时就储备有部分具备特定功能的卫星之外,还要求能够根据特定的情况“定制”卫星,传统卫星制造少则数月多则几年,定制卫星则要能像组装一台兼容机一样,用几天时间快捷地将各种任务模块组装到卫星平台上。当然,还有更快的应急响应——那就是像战备值班的导弹一样,已经组装完毕,可以随时发射的应急响应卫星。

根据这三种不同的响应方式,我们大致能将国内的各种应急响应卫星排个座次:星箭一体的“快舟”反应速度最快,可以迅速从储存状态取出发射执行任务,但是载荷单一,任务弹性较差;长征11号可以用24小时完成准备,可以根据需要将储备好的卫星直接与火箭对接后发射使用;长征6号则用于那些需要组装的小卫星,用来在几天后发射使用,更高效率地完成相关任务。至于更先进、运载能力更强的应急响应火箭,则要看中国未来大型固体火箭发动机的进展情况。

http://www.guancha.cn/ShiYang/2015_09_27_335747_1.shtml

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长征11号固体运载火箭首发成功 一箭四星

央视微博报道,今天早些时候,我国新型固体燃料运载火箭长征11号在酒泉卫星发射中心发射成功。火箭采用固体发动机和固体燃料,搭载了4颗卫星,首次实现固体运载火箭一箭多星发射,意味着未来我国能在24小时内实现卫星快速发射。

长征11号运载火箭采用储运/发射/起竖一体化拖车,其储运发射筒外形看起来接近于我国的东风-31洲际导弹。该火箭为航天科技集团公司研制,具备快速准备,快速发射的能力,与之前已经进行两次发射的“快舟”火箭相比,长征-11火箭的有效载荷更高。而与不久前刚刚首发的长征6号液体燃料小型运载火箭相比,长征11发射准备时间更短,机动发射能力更强,有效载荷较低。

长征11号火箭发射准备画面截图(图片来源:网络)

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