[發明專利]一種基于多火箭聯合的高軌道航天器發射方法

在審

• 申請號: 202210176595.0
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114459288A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 黃駿
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: F41F3/04
• 分類號: F41F3/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙旭

本發明公開了一種基于多火箭聯合的高軌道航天器發射方法，屬于航天發射技術領域，該方法包括以下步驟：S1、通過火箭分別將目標航天器和補給航天器發射至低軌道；S2、所述目標航天器與所述補給航天器在低軌道對接；S3、對接后，所述補給航天器將自身攜帶的推進劑補給至所述目標航天器，并在補給結束后解除對接；S4、所述目標航天器獲得推進劑補給后，通過自身動力轉移至高軌道。本發明方法的應用，使得高軌道大載荷航天發射任務中，不但避免了使用開發和使用成本高的大推力運載火箭，同時也降低了單次發射任務失敗的經濟損失。

技術領域

本發明涉及航天發射領域，特別涉及一種基于多火箭聯合的高軌道航天器發射方法。

背景技術

為了提升火箭的運載能力，幾乎所有的運載火箭都使用了多級火箭技術，即每一級都裝有發動機與燃料，目的是為了提高火箭的連續飛行能力與最終速度。從尾部最初一級開始，每級火箭燃料用完后自動脫落，同時下一級火箭發動機開始工作，使飛行器繼續加速前進。但是多級火箭也有缺點，主要是機構復雜、發動機數量多、結構細長、不容易實現氣動穩定以及可靠性差，所以通常多級火箭不會超過四級。

展望航天技術發展，發展重型火箭已經成為各國共識，目前世界上只有美國和蘇聯研制了重型火箭。美國的阿波羅登月計劃使用的就是重型運載火箭土星5號。中國的重型火箭長征九號的前期的關鍵技術攻關和探索正在進行。但是相比與衛星發射的大中型運載火箭，針對載人航天與深空探測的重型火箭的需求量有限。

但是，無論是重型火箭還是多級火箭，其追求的都是一次性將載荷送入指定軌道，尤其是對于高軌道發送任務，載荷重量每增加一點，火箭的推力要求都成倍增加，這就導致收益和成本失衡，使得有效載荷無法持續增加。并且，傳統火箭發射中，如遭遇發射失敗，無論是火箭本身，還是有效載荷，都將產生巨大的經濟損失，導致難以實現頻繁的火箭發射任務。

發明內容

針對現有技術存在的大推力火箭開發及制造成本高以及單次發射失敗的經濟損失巨大的問題，本發明的目的在于提供一種基于多火箭聯合的高軌道航天器發射方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種基于多火箭聯合的高軌道航天器發射方法，包括以下步驟：

S1、通過火箭分別將目標航天器和補給航天器發射至低軌道；

S2、所述目標航天器與所述補給航天器在低軌道對接；

S3、對接后，所述補給航天器將自身攜帶的推進劑補給至所述目標航天器，并在補給結束后解除對接；

S4、所述目標航天器獲得推進劑補給后，通過自身動力轉移至高軌道。

優選的，所述目標航天器包括載荷艙、動力艙和推進劑艙，其中，所述推進劑艙包括用于存儲氧化劑的氧化劑艙以及用于存儲燃料的燃料艙。

優選的，所述補給航天器包括攜帶有推進劑的補給艙以及用于將所述補給艙內的推進劑轉移至所述目標航天器的補給單元，其中，所述補給艙包括用于存儲氧化劑的氧化劑箱以及用于存儲燃料的燃料箱。

優選的，所述補給單元包括存儲有高壓氣體的高壓儲罐，所述高壓儲罐分別通過管道與所述氧化劑箱、所述燃料箱連接，且所述管道上均安裝有控制閥；所述氧化劑箱以及所述燃料箱內均設置有隔膜或者活塞，以便于隔絕高壓氣體。

優選的，所述氧化劑箱和/或所述燃料箱設有兩個或兩個以上；當所述氧化劑箱有兩個或兩個以上時，各所述氧化劑箱通過管道互聯；當所述燃料箱有兩個或兩個以上時，各所述燃料箱通過管道互聯。

優選的，所述氧化劑箱連接有氧化劑輸出管，所述燃料箱連接有燃料輸出管，所述氧化劑輸出管與所述燃料輸出管上均設置有控制閥；所述目標航天器的氧化劑艙上設置有與所述氧化劑輸出管相適配的氧化劑對接口，所述目標航天器的燃料艙上設置有與所述燃料輸出管相適配的燃料對接口。