中國航天/ Aerospace China

長征－7新一代中型運載火箭首飛大捷 中國空間實驗室任務(wù)順利開啟

2016年6月25日，我國首枚新一代中型運載火箭長征－7在新建的海南文昌航天發(fā)射場順利升空，把遠征－1A上面級、多用途飛船縮比返回艙等載荷組合體送入近地點200km、遠地點394km的橢圓軌道，這標志著長征－7首飛任務(wù)取得圓滿成功，從而全面拉開我國載人航天工程空間實驗室任務(wù)的序幕。

這次發(fā)射是載人航天工程空間實驗室階段4次飛行任務(wù)的開局之戰(zhàn)，實現(xiàn)了成功首飛的預(yù)定目標，為后續(xù)任務(wù)打下了堅實基礎(chǔ)，后續(xù)將陸續(xù)發(fā)射天宮－2空間實驗室、神舟－11載人飛船和天舟－1貨運飛船。它也是我國大中型運載火箭更新?lián)Q代的開幕戰(zhàn)和海南文昌航天發(fā)射場的第一戰(zhàn)，為今年晚些時候長征－5新一代大型運載火箭的首飛積累了經(jīng)驗。

長征－7首飛升空驗證了設(shè)計的正確性和各項性能指標，考核了海南文昌航天發(fā)射場系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)的能力，檢驗了工程相關(guān)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性和匹配性。同時，該火箭搭載的多用途飛船縮比返回艙等載荷開展了相關(guān)技術(shù)試驗。

所以，長征－7首飛在中國運載火箭技術(shù)發(fā)展史上具有里程碑意義，對于構(gòu)建我國未來空間運輸體系、加快我國現(xiàn)役運載火箭的更新?lián)Q代，都起到巨大的推動作用。

1 物美價廉的新火箭

長征－7是為滿足我國載人航天工程發(fā)射貨運飛船而研制的新一代高可靠、高安全的中型運載火箭，采用兩級半構(gòu)型，其最大的變化是火箭發(fā)動機由原來常溫的偏二甲肼/四氧化二氮發(fā)動機改為新研制的低溫液氧/煤油發(fā)動機。由于液氧的溫度為－183℃，所以火箭在保持低溫、防水、隔熱等方面要面面俱到。例如，必須通過絕熱方式對火箭進行嚴格控制，需給這一“冰箭”穿上“絕熱服”，保證火箭不被熱量“入侵”，其低溫貯箱外表1～2cm厚、密度極低的隔熱結(jié)構(gòu)也像給火箭披上了一件“防寒服”，有了這件“防寒服”，盡管推進劑溫度如此之低，但火箭外表面溫度依然能保持在0℃以上，可防止低溫貯箱外表面溫度過低而導致結(jié)冰，以及極低溫度對儀器、電纜等的影響；另外，為了防止空氣中的水蒸氣因低溫凝結(jié)，長征－7在設(shè)計時還考慮了防水設(shè)施。

之所以用低溫的液氧/煤油發(fā)動機替換以前的偏二甲肼/四氧化二氮發(fā)動機，是因為用液氧/煤油發(fā)動機優(yōu)點多多：一是可以顯著提高火箭的運載能力，長征－7上的120t液氧/煤油發(fā)動機采用了世界上最先進的高壓補燃循環(huán)系統(tǒng)，其比沖比常規(guī)發(fā)動機提高了20%，把我國火箭的近地軌道運載能力由8.5t一下提高到13.5t。二是推進劑綠色環(huán)保，全箭采用了我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)、交付前可進行工藝試車的兩種液氧/煤油發(fā)動機，無毒、無污染，液氧和煤油燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳和水不會對環(huán)境造成任何污染，它的研制成功并實現(xiàn)太空飛行，實現(xiàn)了我國火箭動力從常規(guī)有毒至綠色無毒的巨大跨越，秉承了我國航天綠色環(huán)保的發(fā)展理念，順應(yīng)了國際潮流。三是推進劑來源廣泛、價格低廉，平均價格比現(xiàn)役火箭的推進劑低一個數(shù)量級，其中作為燃燒劑的煤油每噸的價格為1萬元，而偏二甲肼每噸的價格為8.2萬元；作為氧化劑的液氧每噸的價格為2000元，而四氧化二氮每噸的價格為1.8萬元，總平均成本僅為常規(guī)推進劑的約1/10。發(fā)射“神舟”飛船的長征－2F火箭如果采用液氧/煤油作為推進劑，每次發(fā)射可以節(jié)約推進劑費用上千萬元。四是液氧/煤油發(fā)動機可以重復使用，如果掌握了火箭回收技術(shù)，就有望重復使用液氧/煤油發(fā)動機，從而大大降低火箭的發(fā)射成本。

長征－7火箭完成垂直總裝測試

長征－7是兩級半構(gòu)型的全液氧/煤油火箭，使用了新型的YF－100、YF－115液氧/煤油發(fā)動機。其基本型箭體總長53.1m，芯級直徑3.35m，并聯(lián)了4個直徑2.25m的助推器，起飛質(zhì)量約597t，起飛推力720t，近地軌道運載能力13.5t。其芯一級直徑為3.35m，裝有2臺單臺推力為120t的雙擺液氧/煤油發(fā)動機（YF－100）；芯一級還并聯(lián)了4個直徑均為2.25m的助推器，每個裝有1臺單臺推力為120t的單擺液氧/煤油發(fā)動機（YF－100）；芯二級直徑為3.35m，裝有4臺單臺推力為18t的雙擺液氧/煤油發(fā)動機（YF－115）。其整流罩直徑4.2m。

該火箭的外形和我國現(xiàn)有的火箭體型差別不大，但為了儲存更多的燃料，提供更強的動力，它的助推器長約27m，接近現(xiàn)役火箭助推器長度的2倍，而這種改變也需要對火箭的設(shè)計進行全面的更新?，F(xiàn)役火箭固定助推器采用2個捆綁點，而長征－7火箭又增加了1個捆綁點，相對現(xiàn)役火箭的捆綁方案，長征－7捆綁裝置的設(shè)計難度大大增加，但可靠性大幅提升。

長征－7前期將執(zhí)行發(fā)射貨運飛船的任務(wù)，后續(xù)將執(zhí)行發(fā)射載人飛船的任務(wù)。該火箭對未來主戰(zhàn)場衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)具有良好地適應(yīng)性，通過衛(wèi)星發(fā)射可以為載人航天任務(wù)積累可靠性子樣，確保載人航天發(fā)射的可靠性，現(xiàn)計劃在2020年后用長征－7發(fā)射載人飛船。

由于采用了新體制，所以長征－7火箭更可靠。該火箭復雜的結(jié)構(gòu)給火箭的“大腦”控制系統(tǒng)也帶來了全新的挑戰(zhàn)。為了更好地控制火箭的飛行過程，將航天器精確送入軌道，長征－7是按照載人航天標準設(shè)計的火箭，控制系統(tǒng)和增壓系統(tǒng)實現(xiàn)了冗余，所以可靠性得到大幅提升?？刂葡到y(tǒng)創(chuàng)新采用了143項智能控制軟件，這是現(xiàn)役火箭軟件使用量的30倍以上，大大提高了控制精確度。在每個艙段中都安裝了控制系統(tǒng)，改變了以往集中處理的方式，減輕了控制系統(tǒng)壓力，這也標志著我國火箭控制系統(tǒng)已向全面數(shù)字化控制模式發(fā)展。長征－7在未來成熟后，將成為新一代載人火箭，用于發(fā)射新一代載人飛船。

按照我國運載火箭的型譜規(guī)劃，這次發(fā)射長征－7火箭是我國新一代中型運載火箭的基本型，其成功發(fā)射也將帶動未來其他構(gòu)型火箭的研制。它采用了高可靠、高安全、通用化、組合化設(shè)計，以長征－7基本型火箭為基礎(chǔ)，可通過調(diào)整助推器個數(shù)、增加固體助推器、增加上面級、增加氫氧三子級，衍生出多種構(gòu)型的火箭，實現(xiàn)我國新一代中型運載火箭的系列化，從而全面滿足發(fā)射近地軌道、太陽同步軌道和地球同步轉(zhuǎn)移軌道等各種軌道航天器的需求。例如，可研制太陽同步軌道運載能力為5.5t和地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力為7t的中型運載火箭，承擔國內(nèi)外主流衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù)。由于該火箭的芯級直徑和助推器直徑分別為3.35m和2.25m，既可以用鐵路進行運輸，也能采取海運方式，所以長征－7在我國4個航天發(fā)射場都能發(fā)射。預(yù)計到2021年火箭各項技術(shù)趨于成熟穩(wěn)定時，長征－7將逐步替代現(xiàn)有的長征－2、3、4系列，承擔我國80%左右的發(fā)射任務(wù)。

長征－7通過移動發(fā)射平臺以平均15.3m/min的速度行駛。經(jīng)過約3h，行進2.8km后，順利轉(zhuǎn)由垂直總裝測試廠房運至發(fā)射架。圖中正在關(guān)閉發(fā)射架，進行發(fā)射前的最后準備（秦憲安/攝）

2 中國航天的新動力

長征－7的最大亮點是采用了多臺全新的液氧/煤油發(fā)動機這種低溫動力系統(tǒng)，它由中國航天科技集團公司六院研制。其中，火箭的助推器與芯一級火箭一共使用了6臺120t液氧/煤油發(fā)動機，第二級火箭使用了4臺18t液氧/煤油發(fā)動機。

在研究這種新一代發(fā)動機之初，我國專家就決定選擇無毒的液氧和烴類推進劑。通過比較煤油、甲烷和丙烷等幾種推進劑，研制人員確定了采用代表技術(shù)發(fā)展趨勢的液氧/煤油作為推進劑。然而，火箭“喝”的煤油不同于一般的煤油，具有密度大、熱值高等特點，經(jīng)過努力，我國研制出了國產(chǎn)的火箭煤油。

在其研制過程中突破了近80項設(shè)計、制造、試驗技術(shù)，帶動了我國50余種新材料的研制，其中最為突出的是以下7項新技術(shù)。

1）先進的補燃循環(huán)技術(shù)。液氧/煤油發(fā)動機采用的補燃循環(huán)是一種閉式循環(huán)，能使全部推進劑的化學能得到充分釋放，提高了發(fā)動機的性能。所謂補燃循環(huán)是燃氣經(jīng)渦輪做功后進入燃燒室進行二次燃燒（補燃），從而更充分地利用推進劑的能量。相對發(fā)生氣循環(huán)來說，補燃循環(huán)方式的綜合效率更高，但結(jié)構(gòu)較為復雜，設(shè)計難度大。

2）先進的自身起動技術(shù)。補燃發(fā)動機首先要解決自身起動這一難題。我國以往的發(fā)動機需要依靠專門的火藥起動器等裝置，而液氧/煤油發(fā)動機實現(xiàn)了自身起動，二者的差距如同將老式的手搖拖拉機改為了一擰鑰匙即能啟動的汽車。

3）大范圍推力調(diào)節(jié)技術(shù)。為了提高運載火箭的性能和適應(yīng)性，液氧/煤油發(fā)動機具有大范圍推力調(diào)節(jié)能力，如同自動檔的汽車，可以實現(xiàn)無級變速。對于載人航天來說，通過推力調(diào)節(jié)可以有效降低火箭飛行中的加速度，提高航天員的舒適度，降低對航天員的體能要求，使普通人也有望遨游太空。

4）先進的高效燃燒技術(shù)。在空間很小的腔體內(nèi)完成推進劑的高效燃燒，是液體火箭發(fā)動機技術(shù)訣竅。液氧/煤油發(fā)動機燃燒腔體較小，而燃燒效率達到98%以上。

5）高壓大功率的渦輪泵技術(shù)。渦輪泵是發(fā)動機的動力源泉，被稱為發(fā)動機的心臟。液氧/煤油發(fā)動機的泵產(chǎn)生的最高壓強達到500個大氣壓。

6）多次試車技術(shù)。與常規(guī)發(fā)動機只要一試車就報廢、只能一次性使用相比，液氧/煤油發(fā)動機在地面可重復試車，重復點火，從而節(jié)約研試成本，縮短研制周期；每臺發(fā)動機交付前，均進行工藝驗收試車，大大提高了火箭飛行的可靠性及性能。由于液氧/煤油發(fā)動機具有多次工作的能力，發(fā)動機生產(chǎn)出來后可以進行試車考核，通過“磨合”試驗后重新校準、檢查，合格后再交付使用，使發(fā)動機的精確度和可靠性得到保證。同時，可以在此技術(shù)基礎(chǔ)上研制重復使用的發(fā)動機，使運載火箭能實現(xiàn)天地往返的可重復飛行。

7）先進的試驗技術(shù)。為了保證液氧/煤油發(fā)動機的研制，六院建設(shè)了亞洲最大的火箭發(fā)動機試車臺和大功率泵試驗室，為我國研制載人登月重型運載火箭的大推力發(fā)動機奠定了基礎(chǔ)。

利用這7項突出的技術(shù)優(yōu)勢，液氧/煤油發(fā)動機成為了我國長征－6新一代小型運載火箭、長征－7新一代中型運載火箭和長征－5新一代大型運載火箭的主動力，將為我國今后載人航天、探月工程、空間實驗室，乃至深空探索等重大專項任務(wù)提供更加強大可靠的動力。

當然，采用液氧/煤油發(fā)動機低溫動力系統(tǒng)的長征－7，其燃料加注也不簡單，它包括貯箱及加注管路置換、加注管路及箭上貯箱小流量加注預(yù)冷、箭上快速加注、減速小流量加注、射前補加幾個階段。

在120t液氧/煤油發(fā)動機研制中，為了解決高低溫、高壓、強氧化、高轉(zhuǎn)速、大功率等問題，我國研制開發(fā)了近50種新材料，包括高強度耐氧化的不銹鋼、高溫合金、納米涂層等等。在新工藝方面，通過技術(shù)攻關(guān)突破了30多項關(guān)鍵工藝，其中多項技術(shù)達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。這些新材料、新工藝一經(jīng)問世，就受到其他行業(yè)的關(guān)注并應(yīng)用，促進了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

我國新一代大型、小型、中型火箭—長征－5、6、7都使用120t液氧/煤油發(fā)動機。通過該液氧/煤油發(fā)動機臺數(shù)的模塊化組合，我國可形成低地球軌道10～25t、太陽同步軌道5～15t、地球同步轉(zhuǎn)移軌道6～13t的運載能力，與國外最先進的宇宙神－5、德爾他－4、獵鷹－9、阿里安－5、“安加拉”運載火箭處于同一水平。120t液氧/煤油發(fā)動機的研制成功，將為我國載人航天工程、月球探測工程以及下一步深空探測工程奠定堅實的基礎(chǔ)。

2016年6月22日，長征－7火箭由技術(shù)區(qū)轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)途中

3 別開生面的新法寶

從總體上講，長征－7有六項技術(shù)特點與難點。一是新動力，各級均采用新研的液氧/煤油發(fā)動機及與之適應(yīng)的新型低溫增壓輸送系統(tǒng)，研制難度大，但推力大，更環(huán)保。二是新布局，助推器長度為現(xiàn)役運載火箭的2倍，采用三支點捆綁方案，使可靠性大增；二級尾艙空間緊湊，通過采用二次分離確保級間分離的可靠性。三是新環(huán)境，新型動力系統(tǒng)及多發(fā)動機并聯(lián)導致箭上和地面的力、熱環(huán)境嚴酷；海南發(fā)射場高溫、高濕、鹽霧、淺層風及雷電等自然環(huán)境條件帶來新挑戰(zhàn)。四是新結(jié)構(gòu)，采用三維設(shè)計/制造技術(shù)，打通從設(shè)計到制造的全三維流程。五是新體制，使用新型總線控制，實現(xiàn)遙、外測一體化設(shè)計，采用天基測控實現(xiàn)重要數(shù)據(jù)中繼傳輸，使火箭更可靠。六是新測發(fā)，采用“新三垂”測發(fā)模式，轉(zhuǎn)場過程中保持箭/地氣、液、電連接狀態(tài)不變，起飛段采用大流量噴水系統(tǒng)進行降溫降噪，讓火箭發(fā)射更簡便。

長征－7是我國首枚采用全數(shù)字化手段研制的“數(shù)字火箭”。該火箭在全研制流程沒有一張紙質(zhì)圖紙，被稱火箭設(shè)計從紙質(zhì)“連環(huán)畫”變成了“3D電影”。在生產(chǎn)加工階段火箭實現(xiàn)了“一鍵式”加工。原來，工藝員加工某金屬零部件，首先要根據(jù)二維圖紙畫出工序草圖、手工編制工藝規(guī)程，然后進行車、銑、鏜等系列工序?，F(xiàn)在，從原材料變?yōu)槌善?，只需按動?shù)控機床按鈕即可完成，且合格率達100%，可謂是一鍵定“乾坤”，極大地提升了生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

長征－7火箭被裝在活動發(fā)射平臺上與“臍帶塔”連接，從而保證火箭從裝配完成到發(fā)射時都保持垂直狀態(tài)（秦憲安/攝）

在試驗、裝配階段，這一“數(shù)字火箭”應(yīng)用了“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”，對火箭進行虛擬裝配、虛擬試驗，真實模擬火箭實際裝配和試驗環(huán)境，所以可提前預(yù)見可能發(fā)生的問題，確保了火箭試驗、裝配“一次成”。長征－7火箭的首飛成功，代表了我國近60年運載火箭研制領(lǐng)域的最高水平，標志著我國新一代運載火箭在數(shù)字化設(shè)計能力上已躋身國際先進行列。

火箭在發(fā)射場進行的垂直總裝、垂直測試、垂直轉(zhuǎn)場，被稱為“三垂模式”?，F(xiàn)役火箭中采用的“三垂模式”，其箭/地連接工作在技術(shù)區(qū)和發(fā)射區(qū)要進行兩次，而長征－7采用的“新三垂模式”，僅一次連接就可以完成工作，狀態(tài)的一致性更好，且前端地面測發(fā)控設(shè)備在技術(shù)區(qū)進行了充分測試，轉(zhuǎn)至發(fā)射區(qū)以后出現(xiàn)故障的概率更低，有效提高了發(fā)射的可靠性，同時也縮短了發(fā)射工作時間，減少了火箭轉(zhuǎn)場后遇到惡劣天氣再返回技術(shù)區(qū)的情況發(fā)生。

因為長征－7火箭是采用海運方式從天津運到文昌航天發(fā)射場的，對于海運，過載環(huán)境主要表現(xiàn)為低頻晃動。過載環(huán)境差會危害火箭的結(jié)構(gòu)。為此，我國專家設(shè)計出了一整套運載火箭海上環(huán)境保障措施和火箭集裝箱減搖減振的手段，并使火箭貨艙內(nèi)始終維持適宜的溫、濕度及鹽霧度?；鸺诤＿\過程中，在火箭的芯一級、芯二級、助推器、整流罩上，以及它乘坐的船上、裝載的集裝箱上布置了30個測量點。結(jié)果表明，其過載環(huán)境數(shù)據(jù)不僅優(yōu)于設(shè)計值，而且僅為鐵路運輸過載環(huán)境數(shù)據(jù)值的1/3、公路運輸?shù)?/2。過載數(shù)據(jù)值越低，火箭的運輸環(huán)境就越平穩(wěn)，對火箭結(jié)構(gòu)的影響就越小，因而越有利于火箭安全抵達目的地。所以專家稱，火箭走公路、鐵路，就像坐“硬板床”；乘船走海運，就好似坐“沙發(fā)”。

另外，新建的文昌航天發(fā)射場本身也有許多亮點。例如：長征－7火箭轉(zhuǎn)場時能拐4個60°的彎，以便和長征－5火箭共用一個轉(zhuǎn)運軌道，節(jié)省占地面積。通過大量的計算表明，長征－7轉(zhuǎn)場要轉(zhuǎn)4個彎，轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)為20m，最大轉(zhuǎn)彎角度在60°左右，這樣火箭轉(zhuǎn)彎最省勁兒。而火箭轉(zhuǎn)彎時的速度也是有講究的。經(jīng)過3 年的努力，取得了活動發(fā)射平臺轉(zhuǎn)彎行走原理試驗的成功。這是航天發(fā)射支持系統(tǒng)的一次重大突破，讓我國運載火箭活動發(fā)射平臺轉(zhuǎn)彎行走實現(xiàn)了零的突破。目前，除日本外，我國是世界上第2個掌握單軌差速轉(zhuǎn)彎行走技術(shù)的國家，也是繼美國、歐洲、日本之后世界上第4個掌握發(fā)射平臺轉(zhuǎn)彎行走技術(shù)的國家。

文昌發(fā)射場有專門的臍帶塔。這是因為這里風大，而我國臺風預(yù)測能力僅能提前1周，以往火箭所有的管路連接以及測試驗證都是在發(fā)射陣地進行的，大概需要20天左右的時間，如今天氣的不確定性，使火箭不能在發(fā)射陣地如此長時間工作。為此，設(shè)計人員專門設(shè)計了臍帶塔，使火箭在技術(shù)陣地完成相關(guān)技術(shù)的驗證和試驗后，在轉(zhuǎn)場過程中可以保證所有連接狀態(tài)不變，到發(fā)射陣地后直接進行加注發(fā)射，縮短了在火箭發(fā)射陣地的測試時間。長征－7臍帶塔高約64.5m，它們分上、中、下三段，呈錐形，重約250t。國外的火箭也有臍帶塔，但長征－7火箭的臍帶塔最特別，它的兩側(cè)裝有6根擺桿，內(nèi)部鋪設(shè)有加注、供氣、空調(diào)管路和箭上眾多控制電纜，以及配氣臺和中頻電源房間，因此它的結(jié)構(gòu)及組成是最復雜的。

另外，文昌航天發(fā)射場的火箭發(fā)射平臺采用了噴水降溫措施。長征－7發(fā)射點火的剎那，溫度會高達3000℃，足以溶化絕大多數(shù)金屬和非金屬材料，即便火箭發(fā)射平臺由特殊材料制成，表面有防熱涂層，也很難承受如此高的溫度。和過去主要起支撐作用的鋼制發(fā)射平臺不同，文昌航天發(fā)射場使用的新一代發(fā)射平臺功能更強大，它在綜合發(fā)射系統(tǒng)主要功能基礎(chǔ)上，將火箭總控網(wǎng)、控制系統(tǒng)、測試系統(tǒng)部分設(shè)備集于一身，如溫度太高，發(fā)射平臺將可能遭到損壞，進而影響火箭發(fā)射的安全性。所以專門采用了噴水降溫和涂特種防護涂層等方式，使它不怕被高溫摧毀。國際上先進的降溫方法是噴水降溫，文昌火箭發(fā)射臺的噴水系統(tǒng)分兩級，一級位于發(fā)射平臺上，在火箭發(fā)動機點火前給發(fā)射平臺噴一層5cm厚水膜；二級位于發(fā)射平臺兩旁5m高空，在火箭飛達5m高以后向箭體尾部火焰中心噴水。兩級噴水設(shè)施各噴20余秒，完成400t的噴水量。在400t水中，有30%的水會汽化到大氣中，60%的水則通過導流槽流走，水份蒸發(fā)帶走大量的熱，發(fā)射平臺核心區(qū)降溫幅度在1000℃左右。該系統(tǒng)還有良好的降低噪音效果。另外，還要事先給2000m2發(fā)射平臺涂4t“防曬霜”，對發(fā)射平臺也有一定保護作用。

4 有效載荷的新成果

這次長征－7發(fā)射搭載了遠征－1A上面級、多用途飛船縮比返回艙等6種試驗載荷。

1）遠征－1A上面級。它具有獨立自主飛行、多次啟動、長時間在軌等特點，由長征－7送入近地軌道后，能將其他有效載荷從某一軌道送入其他軌道或空間位置。其主要任務(wù)是：驗證多次啟動、長時間在軌飛行等技術(shù)，并作為其他載荷的搭載平臺，按程序?qū)㈠埤垼?、“翱翔之星”、“天鴿飛行器”等分別“擺渡”到不同的預(yù)定軌道，開展相關(guān)在軌試驗。

遠征－1A上面級是在遠征－1基礎(chǔ)上繼承研制的，突破了泵壓式發(fā)動機在軌多次起動技術(shù)?，F(xiàn)有的衛(wèi)星都采用擠壓式起動技術(shù)，推力相對較小，變軌入軌時間比較長。這次發(fā)射的遠征－1A采用了泵壓式起動技術(shù)后，推力為衛(wèi)星變軌發(fā)動機的10余倍，能夠加速飛行器的入軌，快速把飛行器送到預(yù)定軌道。遠征－1A在軌飛行時間從遠征－1的6.5h延長至48h，主發(fā)動機由2次啟動增加至20次啟動，分離次數(shù)由1次增加至7次。

2）多用途飛船縮比返回艙。它由上面級控制在軌飛行約20h，之后返回艙與上面級分離，再入返回東風著陸場。它主要用于獲取返回艙飛行氣動力和氣動熱數(shù)據(jù)，驗證可拆卸防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計、新型輕量化金屬材料制造等關(guān)鍵技術(shù)，并開展黑障通信技術(shù)試驗。2016年6月26日15：41，該返回艙在東風著陸場西南戈壁區(qū)安全著陸回收，為后續(xù)新型載人飛船的論證設(shè)計和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)奠定了重要基礎(chǔ)。

3）遨龍－1空間碎片主動清理飛行器。它是我國在空間碎片主動清理領(lǐng)域的首次在軌驗證。它裝載了一臺機械臂，用于模擬在太空抓取廢棄衛(wèi)星和其他大塊碎片，驗證碎片清除關(guān)鍵技術(shù)，任務(wù)結(jié)束后進行鈍化處理，將它們帶到大氣層進行燒毀。遨龍－1的應(yīng)用，將會對未來減少空間碎片、節(jié)省太空軌道資源起到積極的促進作用。

4）2個“天鴿飛行器”。它們的主要作用是驗證空間組網(wǎng)通信技術(shù)，在軌開展信息中繼技術(shù)試驗，此次發(fā)射的2個“天鴿飛行器”用于組網(wǎng)進行相互通信，也作為信息中轉(zhuǎn)站進行天地信息傳輸。下一步，可以發(fā)射更多的“天鴿飛行器”，進行局域組網(wǎng)，相互之間通信或與地面進行通信，可以作為發(fā)生災(zāi)害等情況時的應(yīng)急通信手段。

5）天源－1在軌加注試驗裝置。它用于驗證我國的太空加注燃料技術(shù)，即在軌道上為衛(wèi)星、空間站等航天器進行氣、液補給的試驗。航天器的壽命往往受所攜帶燃料的制約，如何為航天器在軌安全有效地補充加注燃料，即“加油”，一直是國際航天推進領(lǐng)域關(guān)注的前沿技術(shù)。

此次發(fā)射的基于表面張力貯箱的在軌加注試驗裝置是針對衛(wèi)星在軌加注需求設(shè)計的。該技術(shù)具有無補加次數(shù)限制、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性高的特點，但技術(shù)難度大。天源－1按照預(yù)定計劃完成了全部在軌加注試驗任務(wù)。試驗圖像資料和數(shù)據(jù)順利下傳，搭載試驗取得圓滿成功，使我國成為繼美國之后第二個掌握衛(wèi)星在軌加注技術(shù)的國家。對補加過程圖像資料和數(shù)據(jù)的分析表明，此次在軌加注裝置在軌工作正常，按照預(yù)定計劃完成了所有試驗，達到預(yù)期試驗?zāi)康?，通過循環(huán)加注泵完成多次在軌補加。該在軌加注裝置能夠有效實現(xiàn)氣液分離，具備可重復補加能力，可以應(yīng)用于衛(wèi)星的在軌加注。

多用途飛船縮比返回艙

該裝置在軌驗證了對接機構(gòu)的密封性研究、在空間失重環(huán)境下推進劑傳輸?shù)奶匦?、在軌加注技術(shù)等。該載荷運用了很多新技術(shù)和器件，如新的板式貯箱，其對推進劑蓄留和管理的能力也得到了驗證，突破了微重力循環(huán)加注流體管理、加注燃料貯箱等核心技術(shù)。在軌加注試驗裝置與遠征－1A上面級不分離，試驗任務(wù)結(jié)束后再入大氣層燒毀。

6）“翱翔之星”。它是由西北工業(yè)大學主持研制的立方體衛(wèi)星，在軌工作壽命1年，主要驗證偏振光導航技術(shù)，并開展地球重力場測量、空間抗輻射實驗等一系列創(chuàng)新實驗。

宗河/文

Perfect First Flight of CZ-7 Launch Vehicle