长征十一号：打造航天发射的出租车模式

文/ 唐明军

▲ 长征十一号火箭发射效果图

1月19日12时12分，中国在酒泉卫星发射中心利用长征十一号固体运载火箭成功实施“一箭六星”发射，将吉林一号视频07星、08星和四颗小卫星精确送入预定轨道。

此次发射是长征十一号固体运载火箭继 2015年“一箭四星”和2016年“一箭五星”连续发射成功后，又一次多星发射的突破，此次发射任务是长征十一号火箭首次“全商业发射”，也是中国固体运载火箭首次向国际用户提供发射服务。那么，这款由中国运载火箭技术研究院研制的运载火箭有哪些特点？它与国外的主流固体运载相比有哪些优劣？在航天商业化道路上又是如何做的呢？

小个子 大作为

长征十一号固体运载火箭是中国近年来针对快速发展的商业航天市场而研制的一种小型运载器，该火箭于2010年10月在中国航天科技集团有限公司内部立项，组建型号队伍开始研制，并于2012年获得国家正式立项批复。在8年时间里，该火箭已进行了3次发射，从一个幼嫩的婴儿逐渐长大成人。

该火箭与现役长征系列运载火箭家族的其他兄弟们相比，是个十足的“小个子”，它采用了四级结构，全长20.8 米，箭体直径2.0 米，重约58吨。与我国普通液体火箭长40米以上，直径3.35米以上的“体量”相比，显得小巧了很多。

长征十一号火箭的个子虽然小，但推力却不小。它采用固体燃料发动机，能够提供大约120吨的起飞推力，足以将700千克的卫星送入地球近地轨道，或将400多千克的卫星送入太阳同步轨道。

虽然该火箭的运载能力不能和“长征五号”和“长征七号”这些大推力火箭相比，但对于一般的小卫星发射来说，已经足够了。因此，该火箭完全可以胜任近年来国内外蓬勃发展的小型科学试验卫星与商业卫星发射任务。

说起小卫星，通常是指重量为500千克以下的卫星。在我国现役液体运载火箭家族中，“长征二号”“长征三号”“长征四号”“长征五号”“长征六号”“长征七号”的运载能力都比较大，单独发射小卫星必然造成运载能力浪费，不够经济，且发射场设施资源紧张，因此，专门服务于小卫星的长征十一号火箭应运而生。

▲ 1月19日，长征十一号火箭一箭六星发射成功 唐明军 摄

多项能力超国外同类火箭

长征十一号火箭拥有独特灵活选择发射地点的能力，使其可以全天候、无依托发射，不需要常见的发射塔架，只需要一小片经过硬化的水泥场坪，就可以将卫星送入一些受制于现有发射场的测控、落区范围而难以到达的目标轨道。

相反，诸如美国的“金牛座”系列、“米诺陶”系列；日本的“艾普斯隆”，欧洲的“织女星号”等同类型固体运载火箭，在发射方式上远不如长征十一号火箭灵活。例如，美国现役的“米诺陶”系列仍然采用了简易的发射塔架、固定的发射台和火焰导流槽，这就大大限制了它的机动发射能力。

▲ 厂房中的长征十一号火箭 周雅露 摄

日本的“艾普斯隆”和欧洲的“织女星号”，不仅有简易的发射塔架和固定的发射地点，而且离发射台不远的地方还设有火箭总装厂房，其发射的复杂程度和灵活性也远不如长征十一号火箭。

长征十一号副总设计师欧阳松表示，长征十一号火箭灵活机动的发射方式是美国“米诺陶”、日本“艾普斯隆”和欧洲“织女星号”无法比较的，这些都是我们的优势所在。

另外，从运载系数上看，长征十一号火箭也属于世界固体运载火箭中的佼佼者。长征十一号副总设计师管洪仁表示，虽然日本的“艾普斯隆”、欧洲的“织女星号”等火箭的运载能力比长征十一号火箭大，但从火箭起飞质量和运载能力的系数比值看，长征十一号火箭均达到了国际一流水平。

总之，长征十一号火箭的运载能力系数和发射场地简单、测发操作便捷的优势，使其能够在复杂恶劣的条件下充当“招之即来、来之能射”的可靠航天运载“卫士”，大大拓展了我国小型航天器的应用范围。

发射时间短 可快速组网

习武的人都知道，武林中流行这样一句话：天下武功，唯快不破。讲的就是习武之人认为，速度越快，胜算越大。这句话同样适用于如今快速发展的火箭。

长征十一号火箭的最大优势就是发射准备周期短，发射速度快。该火箭不用像使用液体燃料火箭那样，在发射前有一个漫长的燃料加注过程。相反，长征十一号火箭的固体燃料是提前填充在箭体内，同时火箭又采用了一体化设计和智能化设计，火箭与卫星拥有快速对接能力，可以很快组装起来，使得长征十一号火箭最快可以在24小时之内完成发射任务。这一恐怖能力，远超美国“米诺陶”、日本“艾普斯隆”和欧洲“织女星号”的多天发射能力，使它成为世界上发射准备时间最短的运载火箭之一。

以抗震救灾为例，长征十一号火箭可以在24小时内将小卫星发射到预定轨道，对受灾地区进行快速勘察，而当前我国所有使用液体燃料的运载火箭，都无法在如此短的时间内完成这种快速反应能力。因此，长征十一号火箭的应急发射能力、组网能力和补网能力大大提高。

长征十一号火箭总指挥杨毅强表示，我国目前现役的长征系列液体运载火箭，其发射准备周期一般需要20～30天，而具备快速发射能力的新一代小型液体运载火箭的射前准备期也需要7天时间，长征十一号火箭与这些型号相比，快速发射能力不言而喻。

标准化的卫星适配器

长征十一号火箭的“快”不仅体现在速度上，更体现在能力和质量上。长征十一号火箭延续了“长征”家族成熟、可靠、优质的特点，其技术途径与国际上的主流固体运载火箭类似，以成熟型号为基础发展而来，成熟度高，可靠性子样积累多。

该火箭数百千克的近地轨道运载能力虽然是我国现役长征系列运载火箭家族中最小的，但可以满足国内外大部分小卫星的发射需求，而且用该火箭发射小卫星可以省去搭载发射需要解决的轨道协调、结构协调、电磁兼容协调等问题。

因此，长征十一号火箭能够为小卫星提供最优化、最灵活的发射服务，使小卫星也能够拥有主载荷享有的优先权，获得个性化订制服务。

另外，长征十一号火箭还使用了标准的星箭接口模式。接口的标准化使火箭能够适应不同卫星的任务需求，减少星箭接口匹配的工作量。同时，标准接口具有的互换性也为长征十一号火箭在各种快速应急任务中，灵活地匹配不同类型的有效载荷提供了便利。

杨毅强表示，此次“一箭六星”发射首次实现了运载火箭的全箭整体储存、星箭快速对接、环境自主保障、高效快速发射。杨毅强说：“我们采用多种标准化星箭接口和多星适配器，在火箭的发射过程中更加快速、更加可靠、更加便捷、更加灵活，能够有效满足未来小卫星大规模高密度组网发射需求。”

先进的自主移动测试发射平台

在长征十一号火箭的发射工位上，没有高大的发射塔架，没有深深的导流槽，甚至连支撑火箭的发射台都没有，只有一片貌不惊人的水泥场坪。那么，为什么该火箭的发射工位会如此简单？

这归功于长征十一号火箭的自主移动测试发射平台。自主移动测试发射平台可实现星箭组合体的整体运输，为卫星提供环境保障，满足火箭的射前测试、垂直起竖和快速发射需求。

有了自主移动测试发射平台，辅以必要的辅助通信指挥车辆，可以大大减少火箭发射对地面设施的依赖，降低固定发射工位、火箭残骸落区对卫星轨道的制约，实现快速、自主测试发射。

有了自主移动测试发射平台，长征十一号火箭无论在运输装填流程，还是在测试和发射准备过程中，火箭和卫星都会得到良好的环境保障，不会受到雨雪沙尘和高低温等恶劣天气影响，具备全天候发射能力。

但是，要想真正实现无依托发射，不仅需要破解发射方式这一技术限制，还要摆脱另一条无形绳索的束缚——地面测控网。

长征十一号火箭副总设计师蒋德中表示，“火箭全程飞行都是在测控系统的监测下进行的，地面测控台网的覆盖范围在一定程度上限制了发射点和发射弹道的选择。为了‘剪断’这条看不见的绳索，我们为长征十一号火箭专门配置了天基测控能力。”

“火箭通过天基测控天线将测控数据传向位于地球同步轨道的天链中继通信卫星，再转发回地面，这就可以完成对我国及周边地区发射轨迹的天基全覆盖，实现火箭哪里起飞、测控网络就覆盖到哪里的能力。”蒋德中说道。

总之，有了能遍行神州大地的发射方式，再加上覆盖天下的测控网络，长征十一号火箭真正担当起运载火箭中“快响利箭”的头衔。

▲ 长征十一号火箭测试 周雅露 摄

优秀的项目组团队

随着世界商业航天市场快速发展，除有传统研制卫星能力的国企外，一些民营公司也开始积极投入商业航天领域。

统计数据显示，从2005年到2015年全球一共发射了780颗微小卫星，市场总额达到125亿元人民币。市场预估从2016年到2025年全球大约有3600颗微小卫星需要发射，其中三分之二是需要组网的卫星星座。

面对这样一块大蛋糕，只有主动出击，才能抢占先机。长征十一号固体运载火箭近年来也开始探索商业航天市场化道路。

这两年，在长征十一号火箭两总领导的带领下，项目组团队走南闯北先后与航天东方红有限公司、深圳航天东方红海特卫星公司、吉林长光卫星公司、珠海欧比特公司、哈尔滨工业大学等多家用户单位进行了沟通和交流。

通过介绍长征十一号火箭的性能、特点，以及灵活的发射服务模式，赢得了众多用户青睐。通过这两年的市场开拓，长征十一号火箭未来多次商业卫星的发射订单几乎“满员”。

在抓住国内卫星发射市场的同时，项目组也积极开拓国际市场。长征十一号火箭总体设计师布向伟表示：“目前正与德国、意大利、丹麦、乌克兰等国家的小卫星公司或大学卫星研制团队接洽，努力将火箭‘推’出去。此次搭载发射加拿大小卫星就实现了我国固体运载火箭发射外星‘零’的突破。”

由于长征十一号火箭继承了“长征系列”家族的特点，其技术、可靠性和快速履约能力在商业航天发射市场上具有较大优势。例如，一家小卫星公司今年成立，明年需要发射1颗星，从接到订单到实施发射，该火箭只需要90天。

长征十一号火箭副主任设计师刘佳佳表示，分析用户需求，进行私人定制式的服务，是长征十一号火箭项目组团队的理念，卫星研制单位或用户对发射需求是哪年，发射周期是多长，卫星发射数量是多少，运行在那条轨道，项目组团队都会进行登记并纳入数据库，以便进行统筹分析，为用户提供可行方案。

另外，为了更好的让客户满意，长征十一号火箭项目组团队秉承用户想怎么服务就怎么做的理念，一切以用户需求为出发点。

未来发射成本不超过1万美元

目前，国际上1枚火箭发射1千克载荷上天的价格有时高达2万～5万美元，如此高的价格令一些想发射卫星的用户很难承受。

发射一枚火箭的成本，一般包括火箭的研制成本、发射成本、测控成本以及人力成本等方面。组成运载火箭的部件都有很高的技术要求，在经历预研、生产、组装、测试等各个阶段，每一阶段都需要花费大量的经费。而且，火箭的生产数量不可能像汽车一样达到数万辆，生产几十枚上百枚就已经相当多了，有的仅生产几枚。无法大批量生产无疑会大幅度增加单件的成本。

例如，上世纪60年代美国研制的用于登月的土星5号重型运载火箭，总共只生产了15枚，当时1枚火箭的研制成本高达1.85亿美元，换做今天至少高达5亿美元。

当然，不同类型、不同运载能力以及不同国家的不同火箭的一次发射总成本也很不相同。通常，小型火箭发射一次大约需要2000万～3000万美元，中型火箭发射一次大约需要6000万～1.5亿美元，大型火箭发射一次大约需要2亿美元以上。

因此，如何降低发射成本，让更多用户有能力发射卫星，是长征十一号火箭研制团队一直在思考的问题。

长征十一号火箭副总设计师管洪仁表示，目前长征十一号火箭研制团队正在通过不断的技术改进，在材料、设备上、操作流程上、产品系列化、型号通用化上下工夫，在现有基础上努力实现成本进步一下降。

长征十一号火箭副总指挥金鑫表示，未来火箭研制团队将研制更大规模的商业型固体运载火箭，力争形成低轨道运载能力覆盖2吨的固体运载火箭系列，具备发射成本不超过每千克1万美元，发射周期不超过72小时的能力。

多种商业服务模式并存

随着科学试验卫星和商业卫星的蓬勃发展，“小体格”“快响应”的卫星发射需求越来越大。

为了吸引更多用户，长征十一号火箭研制团队正在挖潜火箭运载能力，例如，此次长征十一号火箭实施的“一箭六星”发射任务，其运载能力较之前提升了20%。

另外，针对商业航天市场和多元的发射需求，长征十一号火箭项目组团队不断探索新的服务模式，为用户提供了优化组合的发射资源配置等多种产品和服务。

“长征十一号火箭执行的此次商业发射任务采用的就是组合发射方式，除了长光卫星公司的视频07、08两颗主星外，其余4颗卫星都采取了搭‘顺风车’的服务方式，目的是尽量满足用户的卫星发射需求。相反，过去一些用户想发射卫星，等上一年都不一定能搭上合适的‘顺风车’。”刘佳佳说道。

针对长征十一号火箭未来的商业化道路。杨毅强表示，“未来我们还将推出‘太空专车’‘太空班车’‘太空顺风车’三种‘太空车’概念，以及为用户提供星座组网服务的‘太空星网’一站式解决模式，推动航天发射从定制模式走向‘招手即来’的Taxi模式。同时，我们还将推出积分制和会员制等多种合作模式，为国内外商业小卫星用户提供订制、众筹、搭载发射服务，为商业小卫星提供更舒适的搭乘环境。”