12月9日下午，由中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院（以下简称“火箭院”）抓总研制的捷龙三号运载火箭在黄海海域成功发射，将14颗卫星准确送入预定轨道。值得注意的是，此次发射任务是捷龙三号运载火箭首次飞行，也是中国首次在海上实施运载火箭热发射。捷龙三号首飞任务的圆满成功，进一步完善了我国运载火箭型谱，还填补了中国海上热发射的技术空白。
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图为捷龙三号固体运载火箭。（航天科技集团供图）
一台笔记本电脑完成“一键式发射”
《环球时报》记者9日从火箭院了解到，捷龙三号运载火箭采用四级固体发动机串联布局，总长约31米，箭体最大直径2.65米，最小直径2米，总质量约140吨。火箭的一级发动机由航天科技集团四院研制，装药量达71吨，推力达到200吨。该型发动机也是目前国内装药量最多、推力最大的高性能纤维缠绕复合材料壳体整体式固体发动机。
火箭院捷龙三号火箭总设计师管洪仁介绍，捷龙三号具有运载能力强、整流罩包络空间大、发射方式多样化、发射效率高等特点，在研制过程中填补了中国航天多项空白。捷龙三号在500公里太阳同步轨道运载能力达1.5吨，具有满足主流中小卫星组网发射的能力。
该型火箭拥有直径3.35米和2.9米两种构型整流罩，能够与多种星箭接口适配，满足多种卫星安装要求。为完成此次“一箭14星”任务，研制队伍采用了直径3.35米整流罩，相比同规模固体运载火箭可以给卫星更舒适的空间。
在整流罩能容纳更多卫星的同时，火箭需要面对卫星“体重”不断攀升带来的新情况。通常，火箭的运载能力是相对固定的，如果搭载的卫星不断增多，火箭只能自身不断“减重”，将“运力”节省出来“让给”卫星。“轻结构”火箭发射“重载荷”卫星非常有挑战性。火箭“头部”变大，也带来空气动力学参数设计、飞行姿态控制设计、飞行环境设计等难题。但火箭研制队伍首次挖掘出整流罩中“倒锥段”的可用包络空间，打造出我国目前整流罩包络空间最大的新型商业固体运载火箭。
此外，捷龙三号没有复杂的测发设备，只用一台笔记本电脑、一个鼠标。随着发射口令下达，鼠标轻轻一点，捷龙三号火箭便从海上冲天而起。
据《环球时报》记者了解，这种“一键式发射”的实现要归功于研制团队打造的一体化测发指挥系统。这种一体化设计，前端发射船部署发射控制舱，后端保障船部署一体化指挥控制舱，两舱之间采用无线通信方式，完成对火箭的测试发射控制。火箭研制团队用5台笔记本电脑，就完成了火箭从测试到发射所有环节的控制，包括流程的控制、数据的显示、判断和监控以及对故障的实时诊断。作为一款主要面向大型星座组网市场的火箭，捷龙三号充分发挥固体火箭生产制造及发射一体化优势，单发火箭从星箭对接到发射不超过一周，可实现一周一发的高频次发射。
“海上热发射是世界级难题”
海上发射航落区安全性好、发射轨道灵活、发射效率高的优势此前已通过长征十一号运载火箭的成熟应用得到检验。然而长征十一号采用的是冷发射方式，捷龙三号运载火箭的首飞成功，不仅进一步完善我国运载火箭型谱，还实现了中国运载火箭从海上冷发射到海上热发射的跨越，填补了国内技术空白。
据专家介绍，冷热发射的区别在于点火的一瞬间。冷发射是利用弹射器把火箭弹射到空中再点火，它的优点是尽最大可能保护发射平台，但发射能力有限，热发射则是发动机点火后直接将火箭推出发射架。由于箭体规模增大，捷龙三号火箭创新性地采用了框式导向海上热发射方案，攻克了待发稳定性、离架安全性、燃气流排导和热防护设计等技术难题，在确保发射安全性前提下，有效缩短发射流程、降低发射成本。
“海上热发射是世界级难题，放眼国际航天，成功案例少之又少，”火箭院捷龙三号火箭型号地面总体副主任设计师王晖介绍称，相较于冷发射，采用热发射的火箭起飞速度较慢，发射可控性、安全性受到海况影响更大。实现火箭稳定的垂直待发和可控的安全飞行是首要难题。据了解，由于面临复杂海况，火箭在起竖过程中容易出现偏载、在垂直待发阶段可能出现倾覆、在飞行初期会出现姿态不易控制等情况。为此，研制团队花费半年时间参考国外海上发射技术，论证了多个总体技术方案，进行大量仿真计算。最终完成了中国固体运载火箭从冷发射到热发射的跨越。
管洪仁表示，未来研制队伍还将积极探索液体火箭海上发射能力，真正实现“冷热兼备”“固液兼容”“固定+机动”“一次出海多次发射”等更加完备的海上发射能力。
此外，山东东方航天港正在建设更加专业的海上发射船，力争实现一次出海多次发射。其还并行论证海上固定发射平台，持续降低海上发射对火箭的要求，通过固定+机动模式，大幅提高海上发射的经济性和灵活性。
即将研制捷龙四号
作为面向未来卫星星座快速组网发射需求而打造的一款商业固体运载火箭，捷龙三号具有经济性好、履约周期短、发射效率高等优势。据了解，捷龙三号火箭采用技术经济一体化设计思路，以成本为第一约束条件研制，是目前国内综合成本最优的运载火箭。
管洪仁介绍称，未来将持续开展捷龙三号火箭的优化升级工作，比如结构减重以提升运载能力、更换液体上面级以提高发射适应性、采用新型500吨级固体发动机研制捷龙四号火箭。
据《环球时报》记者了解，捷龙四号能将500公里太阳同步轨道运载能力提升到2.5吨，通过固体发动机的模块化组合、箭上电气系统和地面测发控系统的统型等措施，可有效降低火箭研制成本，降低单发成本，增强市场竞争力，为中国商业卫星市场提供更加优质、廉价的发射服务。后续，为实现批量化生产的目标，还将开启山东海阳总装测试厂房二期工程建设，计划在2023年底达到年产20发火箭的生产能力和3发火箭的周转贮存能力。
