蒼莽太空 飛龍在天

龍是傳說中的神異生靈，在中華文化中象征祥瑞，被人們賦予了各種美好的情感。再加上它還被認為有飛天之能，有直沖九霄的磅礴氣勢，所以一些中國航天器的名字也冠以“龍”。比如，近日成功飛天的運載火箭捷龍一號、厘米級北斗導航系統(tǒng)夔龍系統(tǒng)、空間碎片主動清理飛行器遨龍一號。它們雖然分屬于中國航天科技的不同領域，但都是特色鮮明、身懷絕技的業(yè)內(nèi)佼佼者，共同組成了中國航天的“龍”方陣，磨礪中國太空科技的品牌優(yōu)勢，向世界昭示中國問天能力不斷提升到新的高度，能夠提供更多、更優(yōu)質(zhì)、更高效的服務。

捷龍一號：高效發(fā)射新利器

不計投入地服務國家航天目標，這是人們對中國航天“國家隊”的一直以來的固有印象。的確如此，作為一個負責任大國，中國發(fā)展航天事業(yè)旨在探索宇宙、增進認知，造福全人類。因此必須目光長遠，不能精于算計，才有了感人至深的“航天精神”，才有了一窮二白基礎上的跨越式發(fā)展。不計投入地服務國家目標并不意味著不注重效率，實際上，“國家隊”對效率的追求從沒有停止過，在市場經(jīng)濟條件下更是如此。
       

當前，世界商業(yè)航天風起云涌，“國家隊”也因勢謀變，不斷豐富航天產(chǎn)品和服務，加速向市場化、國際化方向變革。在運載火箭領域，除了人們耳熟能詳、家喻戶曉的“長征”系列之外，“國家隊”又積極開拓出新的品牌，這就是中國“龍”系列商業(yè)運載火箭，而捷龍一號就是其中的先行者。
       

捷龍一號因商業(yè)航天而生，應商業(yè)航天而起。它的很多特點都與“商業(yè)”有關，可謂“在商言商”。
       

從服務的對象看，近日，捷龍一號驗證性能的首飛搭載了3顆衛(wèi)星，即千乘一號01星、星時代-5衛(wèi)星和天啟二號衛(wèi)星，均為商業(yè)小衛(wèi)星。
       

從體型上看，捷龍一號總長約19.5米，箭體直徑1.2米，起飛重量約23.1噸，是中國長征火箭有限公司研制的體積最小、重量最輕的運載火箭，是瞄準商業(yè)小衛(wèi)星發(fā)射商業(yè)市場而開發(fā)的產(chǎn)品。
       

從艙段設計上看，捷龍一號運載火箭可為衛(wèi)星提供直徑1.1米/高度1.5米、直徑1.4米/高度2米兩種類型的完整艙段空間，滿足用戶一箭一星或一箭多星的發(fā)射需求。
       

從運載能力上看，捷龍一號500公里太陽同步軌道運載能力可達200公斤，是中國運載效率最高的固體商業(yè)運載火箭。這是商業(yè)運載火箭一大鮮明的特征，大大降低每公斤發(fā)射價格，增強市場競爭力。
       

從生產(chǎn)和發(fā)射周期上看，第一枚飛天的“捷龍”僅僅用了不到18個月的時間，就完成了從研制到首飛的全過程，未來通過進一步完善，可實現(xiàn)簽約6個月后出廠，運達發(fā)射場后24小時發(fā)射，履約周期大大縮短。
      

從產(chǎn)品系列上看，研制方將完善捷龍一號運載火箭，除了研制運載能力更大的捷龍系列固體商業(yè)運載火箭之外，還將開發(fā)騰龍系列液體商業(yè)運載火箭，覆蓋更多市場需求；此外，還將繼續(xù)探索降低發(fā)射成本的技術，預計在2025年前后實現(xiàn)液體商業(yè)運載火箭可重復使用，進一步提升競爭優(yōu)勢。
       

相對金牌火箭“長征”來說，捷龍一號無疑是個初出茅廬的少年，但是后生可畏，它已拿下6個商業(yè)發(fā)射合同，意向發(fā)射近30發(fā)。可以期待，捷龍一號火箭將成為世界商業(yè)航天的“明星”。

遨龍一號：太空里的“守護神”
       

捷龍一號是衛(wèi)星等航天器進入宇宙空間的商業(yè)發(fā)射推進器，遨龍一號則是衛(wèi)星在宇宙空間的公益“守護神”。它在九天之上高速運行，目光如炬，緊緊盯著對衛(wèi)星等航天器可能產(chǎn)生威脅的空間碎片。
       

正如城市會產(chǎn)生很多垃圾一樣，太空也累積了諸如廢棄衛(wèi)星、空間碎片等大量垃圾。城市垃圾不及時清理，則會造成嚴重的環(huán)境問題。太空也一樣。自1957年蘇聯(lián)發(fā)射人類第一顆人造衛(wèi)星斯普特尼克1號以來，全世界各國一共執(zhí)行了超過4000次的發(fā)射任務，產(chǎn)生了大量的太空垃圾。雖然其中的大部分都通過落入大氣層燃燒殆盡，但還是有大量殘余垃圾被遺棄在了太空。據(jù)估算，目前在軌道上飛行的毫米級以上太空垃圾數(shù)以億計，而尺寸大于1分米的至少有1.6萬片。
       

任由太空垃圾泛濫將造成極其嚴重的后果，污染了太空的環(huán)境，對航天器和宇航員安全造成極大威脅。如果一塊10克重的太空垃圾撞上衛(wèi)星，相當于兩輛100公里/小時的小汽車相互碰撞，衛(wèi)星會在1.5秒內(nèi)被打穿或被擊毀，會直接威脅到航天員的生命安全。人類必須為太空垃圾清理和空間環(huán)境保護而積極努力。
       

面對空間環(huán)境現(xiàn)狀，中國積極承擔起太空環(huán)保責任。早在1995年，中國國家航天局就正式加入機構間空間碎片協(xié)調(diào)委員會。從2000年起，中國啟動了“空間碎片行動計劃”，為載人航天、探月工程等提供了空間碎片監(jiān)測預警技術服務。2008年12月，“中國科學院空間目標與碎片觀測重點實驗室”成立，并在衛(wèi)星動力學、空間碎片碰撞預警計算等方面取得了系列重要成果。
       

在提供預警服務之外，中國在太空垃圾治理方面更進一步。2016年6月，中國遨龍一號空間碎片主動清理飛行器發(fā)射。其獨特之處就在于機械臂，可以用于抓取廢棄衛(wèi)星和太空碎片并帶到大氣層燒毀。遨龍一號機械臂系統(tǒng)充分融合了仿生學、機械、電子控制等多學科技術，具備定點停留和不斷跟蹤繞行目標碎片的能力。
       

在成功抓取到太空垃圾后，遨龍一號機械臂上的傳感器會分析出物體的力學性質(zhì)，使得機械臂能夠掌握合適的力度，這樣就不會因為機械臂力度過大導致垃圾破碎，也不會因為力度較小而產(chǎn)生“漏網(wǎng)之魚”。遨龍一號雖然還只是中國在空間碎片主動清理領域進行的首次在軌驗證，但已經(jīng)讓人們看到了優(yōu)秀“太空清道夫”的潛質(zhì)。

夔龍系統(tǒng)：厘米級刻度天尺
       

近年來，中國北斗導航系統(tǒng)強勢崛起無疑是舉世矚目的國際航天大事件之一。一方面，其服務范圍不斷擴大，從覆蓋東亞太平洋區(qū)域逐步拓展到“一帶一路”參與國家和地區(qū)，再進一步實現(xiàn)了向全球提供服務。另一方面，北斗在導航精度上不斷提升。北斗于2014年9月啟動了地基增強系統(tǒng)的研制建設。2016年5月，該系統(tǒng)正式投入運行，導航定位精度穩(wěn)步提升。2017年1月，北斗地基增強系統(tǒng)項目一期建設完成，包括150個框架網(wǎng)基準站和近1270個區(qū)域加密網(wǎng)基準站的全部研制建設任務，系統(tǒng)可對外提供米級、亞米級高精度定位服務。
       

地基增強系統(tǒng)項目二期建設于2018年底完成，主要進行區(qū)域加強密度網(wǎng)基準站補充建設，進一步提升系統(tǒng)服務性能和運行連續(xù)性、穩(wěn)定性、可靠性，實現(xiàn)全面服務能力。2017年2月，中國首個自主研制的“米級快速定位北斗芯片”正式推出，實現(xiàn)了基礎產(chǎn)品的自主可控并達到國際先進水平。
       

2018年5月，北斗地基增強系統(tǒng)已完成基本系統(tǒng)研制建設，具備為中國范圍內(nèi)用戶提供廣域實時米級、分米級、厘米級和后處理毫米級定位精度的能力。
       

厘米級定位精度邁向全球也是“北斗”的目標所在。2016年11月1日，中國航天科技集團在珠海航展現(xiàn)場召開新聞發(fā)布會，宣布中國首個北斗全球“厘米級”定位系統(tǒng)建設工作全面啟動，該系統(tǒng)命名為“夔龍系統(tǒng)”，將提供4種數(shù)據(jù)信號，分別提供“亞米級、亞分米級、厘米級、航空安全級”服務。其目標是精心為世界打造一把“以厘米為刻度感知世界的天尺”。
       

夔龍系統(tǒng)實現(xiàn)全球厘米級定位的技術手段無法廣泛借助地基增強系統(tǒng)來實現(xiàn)，只有依托其它綜合性技術手段。據(jù)了解，夔龍系統(tǒng)將通過計算從全球多達300個以上的多系統(tǒng)衛(wèi)星導航參考站所獲取的觀測數(shù)據(jù)，對傳統(tǒng)的衛(wèi)星導航定位中對于定位精度影響較大的軌道誤差、時鐘誤差等參數(shù)進行精密修正，并通過5顆地球同步軌道衛(wèi)星和60顆以上的低軌通信衛(wèi)星星座，向衛(wèi)星導航終端播發(fā)相關修正參數(shù)，將衛(wèi)星導航終端定位精度提高到“厘米級”。
       

在夔龍系統(tǒng)的輔助下，礦山機械、車輛與人員可以實現(xiàn)自動化控制與調(diào)度，能有效地保障生命安全，提高生產(chǎn)率。此外，夔龍系統(tǒng)在航空安全、高鐵和自動駕駛等廣泛領域也產(chǎn)生革命性影響。