【環(huán)球時(shí)報(bào)記者樊巍環(huán)球時(shí)報(bào)特約記者楊成】6月1日，在位于內(nèi)蒙古的東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)中國(guó)商火研試發(fā)射工位，我國(guó)運(yùn)用長(zhǎng)征十二號(hào)乙運(yùn)載火箭遙一箭（以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)十二乙火箭），將我國(guó)巨型低軌商業(yè)衛(wèi)星星座——“千帆星座”的第十批組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射升空。隨著長(zhǎng)十二乙火箭芯一級(jí)九臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)托舉著白色箭體刺破蒼穹，衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)順利入軌，長(zhǎng)十二乙火箭的首飛任務(wù)取得圓滿成功，中國(guó)商業(yè)航天隊(duì)伍就此再添一型“高效率、高安全、高性能、低成本”的主力商業(yè)火箭。

6月1日，長(zhǎng)十二乙火箭成功首飛。史悅攝

為大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)星座建設(shè)而生

從外形上看，長(zhǎng)十二乙火箭修長(zhǎng)而簡(jiǎn)潔。據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，長(zhǎng)十二乙火箭是面向我國(guó)大規(guī)模互聯(lián)網(wǎng)星座組網(wǎng)等商業(yè)發(fā)射需求打造的新一代單芯級(jí)四米級(jí)重復(fù)使用運(yùn)載火箭，該型火箭也是我國(guó)目前運(yùn)力最大的單芯級(jí)火箭。該型火箭全箭總高約72米，直徑達(dá)4.37米，火箭采用兩級(jí)構(gòu)型，兩級(jí)均為全液氧煤油布局，其一子級(jí)搭載的是9臺(tái)百噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，起飛推力達(dá)800噸，近地軌道運(yùn)載能力不低于20噸，且具備多軌道任務(wù)適應(yīng)能力。

“長(zhǎng)十二乙火箭從一開始就定位明確，我們就是要面向我國(guó)的大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)星座組網(wǎng)，打造一型能高密度發(fā)射、真正用得起的商業(yè)‘主力箭’?！眳⑴c研發(fā)長(zhǎng)十二乙火箭的中國(guó)航天科技集團(tuán)商業(yè)火箭有限公司（以下稱“中國(guó)商火”）火箭專家梁艷遷向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者介紹稱，只有構(gòu)型簡(jiǎn)潔才可能實(shí)現(xiàn)真正的低成本。只有單芯級(jí)做到足夠強(qiáng)壯，才可能為重復(fù)使用留下設(shè)計(jì)空間。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，火箭做了大量“看不見的減法”。例如箭體結(jié)構(gòu)上，大直徑共底貯箱、一體化尾段設(shè)計(jì)省去多余重量；動(dòng)力系統(tǒng)上，通過大推力針?biāo)ㄍ屏κ?、輕質(zhì)化渦輪泵、大面積比高空噴管等創(chuàng)新設(shè)計(jì)持續(xù)提升單機(jī)性能。系統(tǒng)性減重與發(fā)動(dòng)機(jī)挖潛雙管齊下，長(zhǎng)十二乙穩(wěn)穩(wěn)進(jìn)入20噸級(jí)運(yùn)力俱樂部。

今年是“十五五”開局之年，“十五五”規(guī)劃綱要提出，適度超前建設(shè)新型基礎(chǔ)設(shè)施。此前公開報(bào)道顯示，包括中國(guó)星網(wǎng)、“千帆星座”在內(nèi)的我國(guó)多個(gè)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座，按照規(guī)劃將發(fā)射上萬(wàn)顆衛(wèi)星，這無疑將對(duì)我國(guó)的空間運(yùn)輸能力提出巨大需求。而長(zhǎng)十二乙火箭的成功首飛將為我國(guó)大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)星座快速組網(wǎng)能力提供關(guān)鍵支撐，同時(shí)也是航天強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略在商業(yè)航天領(lǐng)域落地生根的有力見證。

智能容錯(cuò)成就“九機(jī)并聯(lián)”

作為目前我國(guó)運(yùn)力最大的四米級(jí)單芯級(jí)火箭，長(zhǎng)十二乙的一子級(jí)使用9臺(tái)百噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)布局。

據(jù)了解，這種高度集約的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了火箭性能的躍升，顯著提升了火箭的運(yùn)載能力與任務(wù)適應(yīng)性，但同時(shí)也帶來了前所未有的控制挑戰(zhàn)——多臺(tái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同工作，一旦其中某臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)或其伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障，其余發(fā)動(dòng)機(jī)在調(diào)整推力方向時(shí)極易因活動(dòng)空間受限而發(fā)生機(jī)械碰撞，帶來安全隱患。

面對(duì)這一難題，中國(guó)航天科技集團(tuán)八院803所控制系統(tǒng)研制團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出“多執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷與系統(tǒng)重構(gòu)”技術(shù)。中國(guó)航天科技集團(tuán)技術(shù)專家張浩向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者介紹稱，通過構(gòu)建高精度動(dòng)力學(xué)與控制耦合模型，火箭的控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的毫秒級(jí)實(shí)時(shí)感知與精準(zhǔn)診斷。一旦檢測(cè)到故障，系統(tǒng)立即啟動(dòng)智能重構(gòu)機(jī)制，通過自動(dòng)識(shí)別失效部件，動(dòng)態(tài)分配控制指令，指揮剩余健康的發(fā)動(dòng)機(jī)“協(xié)同補(bǔ)位”，在不發(fā)生物理干涉的前提下，精準(zhǔn)維持箭體姿態(tài)穩(wěn)定與飛行軌跡。

“這一技術(shù)使火箭能夠?qū)崿F(xiàn)更靈活的‘智能安全飛行’，賦予火箭在復(fù)雜工況下的生存能力與任務(wù)適應(yīng)性，進(jìn)一步提升火箭故障后的安全決策智能化水平，為商業(yè)火箭實(shí)現(xiàn)高安全性、高效率的重復(fù)使用提供了關(guān)鍵支撐，是邁向可重復(fù)使用的重要一步。”張浩稱。

如果說控制系統(tǒng)是火箭的“大腦”，那么飛行軟件的作用就是用代碼將指令送達(dá)“神經(jīng)末梢”。中國(guó)航天科技集團(tuán)技術(shù)專家歐峰向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者介紹稱，長(zhǎng)十二乙多發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)控制有著極高的時(shí)序匹配要求，為此，研制團(tuán)隊(duì)采用TSN高速總線技術(shù)（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)），它在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)之上，構(gòu)建一套精密的“交通規(guī)則”，讓關(guān)鍵數(shù)據(jù)擁有專屬“快車道”，實(shí)現(xiàn)箭上所有設(shè)備“心跳一致”，保證指令低延時(shí)、零丟包，為復(fù)雜飛行任務(wù)筑牢安全防線。

中國(guó)航天科技集團(tuán)技術(shù)專家石華云稱，“長(zhǎng)十二乙采用基于國(guó)產(chǎn)龍芯芯片的箭載計(jì)算機(jī)及國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)。針對(duì)國(guó)產(chǎn)架構(gòu)與生態(tài)重構(gòu)帶來的適配挑戰(zhàn)，科研團(tuán)隊(duì)迎難而上，自主重構(gòu)核心交互邏輯與調(diào)度算法，成功打通底層協(xié)議棧與上層應(yīng)用間的‘任督二脈’，確保了國(guó)產(chǎn)化適配在型號(hào)中的順利應(yīng)用?！?/p>

氣動(dòng)推沖分離取代“空中爆破”

隨著長(zhǎng)十二乙火箭點(diǎn)火升空、直沖云霄，此次火箭在萬(wàn)米高空上演的“級(jí)間分離”不同以往，一場(chǎng)“太空分家”，暗藏著提升火箭飛行效率的“大秘密”。

“火箭的每1克重量都至關(guān)重要，傳統(tǒng)火箭的一二級(jí)分離要依靠火工品在空中‘爆破解鎖’。火工品解鎖就像突然被人推了一把，沖擊力會(huì)讓箭體產(chǎn)生微小變形，為了保護(hù)箭體，我們得額外加固結(jié)構(gòu)，這就增加了重量?！敝袊?guó)航天科技集團(tuán)技術(shù)專家陳洋向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者介紹稱，傳統(tǒng)火工品的熱分離方式需要先點(diǎn)火、開排焰口，箭體不光滑、風(fēng)阻大，這就如同穿著帶口袋的外套跑步。

而長(zhǎng)十二乙火箭則創(chuàng)新性地在一二級(jí)分離環(huán)節(jié)中采用了氣動(dòng)推沖分離技術(shù)，在分離環(huán)節(jié)沒有爆炸式的沖擊，沒有刺眼的火焰，全程靠干凈的氣體推力完成一二級(jí)的分離動(dòng)作。據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，相較于傳統(tǒng)火工品分離技術(shù)，氣動(dòng)推沖分離的優(yōu)勢(shì)全面且突出，真正實(shí)現(xiàn)了安全、穩(wěn)定、高效三者的高度統(tǒng)一。

據(jù)介紹，放眼未來，隨著長(zhǎng)十二乙火箭規(guī)?；慨a(chǎn)，該型火箭將以高密度發(fā)射態(tài)勢(shì)，持續(xù)提升我國(guó)進(jìn)入空間能力，為大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)星座組網(wǎng)提供堅(jiān)強(qiáng)支撐。與此同時(shí)，中國(guó)商火正沿著“分步驗(yàn)證、持續(xù)迭代”的技術(shù)路徑，推進(jìn)重復(fù)使用技術(shù)攻關(guān)，目標(biāo)是以更經(jīng)濟(jì)、更高效的方式實(shí)現(xiàn)天地往返運(yùn)輸，讓更多“中國(guó)星”以更快速度、更低成本進(jìn)入軌道。