文/松堂

織女星發(fā)射基地位于法屬圭亞那的庫魯航天中心，包括支持運(yùn)載火箭系統(tǒng)的存儲(chǔ)、集成、檢查和點(diǎn)火以及發(fā)射活動(dòng)、衛(wèi)星處理廠房和落區(qū)安全，火箭跟蹤和飛行數(shù)據(jù)采集站。值得一提的是，織女星火箭的發(fā)射臺(tái)是在上世紀(jì)80年代用于第一批阿里安火箭的發(fā)射臺(tái)原址重建的，并復(fù)用了現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。

▲ 集成完成的織女星c火箭

在庫魯基地的裝配

“織女星”的火箭本體、火箭整流罩和有效載荷適配器在歐洲制造并運(yùn)輸?shù)綆祠敽教熘行模缓笤俎D(zhuǎn)移到衛(wèi)星處理廠房與有效載荷和有效載荷集成廠房組件集成。

“織女星”分成四段運(yùn)往發(fā)射臺(tái)，第一段包括A1A，由0-1級間段、P80發(fā)動(dòng)機(jī)及其矢量推力控制單元。第二段包括A1B、A2、A3、A4。A1B也就是1-2級間段，A2包括西風(fēng)23發(fā)動(dòng)機(jī)及其矢量推力控制單元；A3是2-3級間段；A4包括3-4級間、上面級。第三段是上面級的燃料，需要在歐洲組裝和驗(yàn)收，然后運(yùn)往庫魯航天中心，存儲(chǔ)在專用設(shè)施中。第四段是整流罩和星箭適配器。

“織女星”發(fā)射活動(dòng)始于將A1A從集成大樓轉(zhuǎn)移到織女星發(fā)射區(qū)，放置在發(fā)射臺(tái)上。包括矢量推力控制性能測試在內(nèi)的A1A最終驗(yàn)收直接在移動(dòng)式塔架內(nèi)進(jìn)行。

通過移動(dòng)式塔架行車將A1B、A2、A3、A4集成到A1A上后，進(jìn)行火箭的整體電氣檢查，然后進(jìn)行A4流體系統(tǒng)的功能和泄漏檢查。這些過程的成功，標(biāo)志著火箭集成階段結(jié)束，火箭總體交付給發(fā)射運(yùn)營部門。

然后，首先將有效載荷與火箭適配器集成，封裝在整流罩內(nèi)，用運(yùn)輸拖車轉(zhuǎn)移到“織女星”發(fā)射區(qū)，集成到火箭上。之后給AVUM上面級的燃料儲(chǔ)罐加注燃料，來源當(dāng)然是從歐洲運(yùn)來的地面儲(chǔ)罐。發(fā)射活動(dòng)的最后部分包括測試火箭與發(fā)射基地跟蹤系統(tǒng)的通信、信標(biāo)及飛行程序，最后點(diǎn)火升空。

首飛后的主要改進(jìn)

在首飛成功后，歐空局實(shí)施了研究和技術(shù)伴奏計(jì)劃（VERTA）和開發(fā)伴奏計(jì)劃（LEAP），以支持“織女星”走向商業(yè)市場。這些計(jì)劃的主要目的，是通過優(yōu)化歐洲的生產(chǎn)活動(dòng)和發(fā)射活動(dòng)，來改進(jìn)運(yùn)營理念，提高效率并降低整個(gè)系統(tǒng)生命周期的成本。

▲ 上面級組合到位

第二項(xiàng)任務(wù)是開發(fā)雙星發(fā)射能力，火箭在整流罩內(nèi)攜帶一上一下兩個(gè)載荷。這就需要開發(fā)新的適配器，并且開發(fā)準(zhǔn)備和集成相關(guān)的操作流程（主要涉及衛(wèi)星處理廠房和特定的操作）、工具。此外，由于供應(yīng)商變更，要對新的飛行程序軟件進(jìn)行驗(yàn)證。

單個(gè)有效載荷的發(fā)射活動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)周期從47個(gè)工作日減少到39個(gè)工作日，主要是通過優(yōu)化操作順序和不同技術(shù)團(tuán)隊(duì)的參與時(shí)間，以及最大限度地提高在歐洲的工作量比例，減少在發(fā)射場集成的時(shí)間。最重要的修改之一，是首先執(zhí)行所有組件的機(jī)械集成，然后執(zhí)行整個(gè)火箭電氣檢查序列，而最初每個(gè)級段的電氣驗(yàn)證是在相關(guān)組件集成后立即執(zhí)行的。

用于運(yùn)輸有效載荷集成廠房的拖車進(jìn)行了改裝，改裝了和歐洲版聯(lián)盟火箭相同的設(shè)備。新拖車上的有效載荷可以享受到空調(diào)，而在原來的“織女星”拖車上沒有，因?yàn)檫@種拖車原來是給“阿里安4”服務(wù)的。這樣，“織女星”團(tuán)隊(duì)就可以在白天的強(qiáng)烈日照下，把有效載荷從衛(wèi)星處理廠房轉(zhuǎn)移到發(fā)射場。從前這項(xiàng)工作只能在夜間進(jìn)行。這項(xiàng)改進(jìn)優(yōu)化了操作的整體周期，并在運(yùn)輸過程中為有效載荷提供了更好的環(huán)境.

▲ “西風(fēng)9”與二級火箭結(jié)合

▲ “西風(fēng)40”從港口前往發(fā)射中心

在法屬圭亞那開發(fā)并部署了一個(gè)專用移動(dòng)跟蹤站，位于發(fā)射臺(tái)的西北部或東南部，具體取決于運(yùn)載火箭的軌跡，為雷達(dá)、遙測和指揮射頻鏈路提供持續(xù)連接。該站擁有一個(gè)專用的2.4米遙測天線、一個(gè)C波段跟蹤雷達(dá)和一個(gè)中繼指揮站。庫魯航天中心有專用的冗余電信手段、供電庇護(hù)所和安全基礎(chǔ)設(shè)施可用性、安全性和安保要求。因此該移動(dòng)站由法國航天局國家空間研究中心在分包商和合作伙伴的支持下維護(hù)和運(yùn)營。

發(fā)射場的操作規(guī)程根據(jù)織女星運(yùn)載火箭倒計(jì)時(shí)時(shí)間線進(jìn)行了微調(diào)。包括天氣預(yù)報(bào)要求、接口檢查和裝運(yùn)管理程序。

在庫魯主跟蹤站安裝了第三個(gè)專用寬瓣遙測天線，以便為近距離飛行提供額外的冗余。

激活了新的或以前很少使用的遙測近距離跟蹤站站點(diǎn)，并在一定程度上進(jìn)行了升級，以提供對“織女星”太陽同步軌道的全面覆蓋。其中包括百慕大、圣休伯特、薩斯卡通、濟(jì)州、勒克瑙和阿麗亞娜海軍基地。

為了“織女星C”的持續(xù)改進(jìn)

VERTA計(jì)劃在第6次“織女星”飛行后已經(jīng)結(jié)束，由商業(yè)公司來組織發(fā)射活動(dòng)。但LEAP計(jì)劃還在繼續(xù)實(shí)施，努力提高效率并降低成本。

LEAP的一項(xiàng)改進(jìn)包括修改發(fā)射場設(shè)備，以改善起飛時(shí)有效載荷上的聲學(xué)環(huán)境。在起飛階段，整流罩內(nèi)測得的聲級在一定頻率范圍內(nèi)高于設(shè)計(jì)值。在美國宇航局的幫助下，歐空局對發(fā)射環(huán)境進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)發(fā)射臺(tái)周圍的開口和噴射排氣管道是主要噪音來源，并且作了改進(jìn)。

此前通過手動(dòng)執(zhí)行的一些操作，改為完全或部分自動(dòng)化，以減少操作的時(shí)間并優(yōu)化人力資源的使用。此外，還對移動(dòng)塔架內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行了一些修改。

把推力矢量控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、上面級流體系統(tǒng)的測試完全自動(dòng)化，從而減少測試時(shí)間。

有一項(xiàng)重要的改進(jìn)，是考慮使用傳輸數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)(TDRSS)?！翱椗恰钡囊徊糠诌b測站是固定的，主要用于測控赤道附近的飛行任務(wù)。但對于其他類型的任務(wù)，例如太陽同步軌道，必須使用昂貴的移動(dòng)遙測地面站，即使如此，也存在一批遙測盲區(qū)。為了消除盲區(qū)，往往要修改“織女星”的彈道，這種修改通常會(huì)導(dǎo)致性能損失，從而導(dǎo)致理論載荷能力的減少。所有這些原因，都促使人們把“織女星”的傳統(tǒng)遙測系統(tǒng)向TDRSS空間網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移。這項(xiàng)改進(jìn)主要考慮到空間網(wǎng)絡(luò)的特性，包括考慮赤道和極地任務(wù)的傾角范圍、空間網(wǎng)絡(luò)視場，傳輸數(shù)據(jù)速率、要使用的TDRSS服務(wù)的選擇、調(diào)制和編碼。

▲ “西風(fēng)40”抵達(dá)發(fā)射臺(tái)

▲ “西風(fēng)40”即將與一級火箭結(jié)合

“織女星c”與當(dāng)前織女星運(yùn)載火箭使用相同的發(fā)射臺(tái)。這意味著，為了允許兩個(gè)發(fā)射系統(tǒng)之間的平穩(wěn)過渡，地面系統(tǒng)一方面要進(jìn)行修改以符合新的運(yùn)載火箭配置，另一方面要保持兼容“織女星”，最大限度地減少同時(shí)進(jìn)行發(fā)射時(shí)的影響。

地面系統(tǒng)修改的主要困難在移動(dòng)塔架內(nèi)，要盡量利用現(xiàn)有塔架，避免完全重建。例如，改造用于運(yùn)輸?shù)谝患壍陌l(fā)射臺(tái)元件，提高支撐能力；改進(jìn)用于提升第二級的移動(dòng)式起重機(jī)，提高應(yīng)對不同高度潛在危險(xiǎn)低壓元件的系統(tǒng)安全性，對控制臺(tái)進(jìn)行修改以應(yīng)對低壓航空電子設(shè)備的升級等。

▲整流罩與載荷結(jié)合現(xiàn)場

▲一級火箭運(yùn)往發(fā)射臺(tái)