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    “一箭多星”發射,關鍵不在衛星數量

    日期 2020-02-25   來源:新華網 來源:科技日報   作者:記者 付毅飛  【 】   【打印】   【關閉

      我國在酒泉衛星發射中心用捷龍一號運載火箭,以“一箭三星”方式成功將“千乘一號01星”“星時代-5”衛星和“天啟二號”衛星發射升空,衛星均進入預定軌道。 新華社發(汪江波攝)

      近日,我國在西昌衛星發射中心用長征二號丁運載火箭,成功將4顆新技術試驗衛星送入預定軌道。

      這次“一箭四星”發射,再次引起部分小伙伴對一箭多星發射技術的好奇:是不是一次發射的衛星越多越厲害?

      一箭多星發射技術很難,目前世界上只有美國、俄羅斯、中國、印度、日本、歐洲航天局等掌握。不過衛星數量多,并不代表技術含量一定高。

      數量不是問題,發射方式更體現技術含量

      一箭多星,是指一枚運載火箭同時或先后將數顆衛星送入軌道的技術。與傳統的單星發射相比,其能更充分地利用火箭運載能力,提高發射效率,降低發射成本。

      1960年,美國首次用一枚火箭發射了2顆衛星,一年后實現一箭三星。隨后,蘇聯、歐洲航天局也掌握了這種發射技術。我國于1981年用風暴一號運載火箭將3顆實踐二號衛星送入軌道,成為第四個獨立掌握一箭多星發射技術的國家。

      隨著火箭運載能力以及發射、星箭分離等技術的發展,“一箭”發射衛星的數量屢創新高。

      2015年,我國長征六號運載火箭在首飛任務中,將20顆衛星送入太空,創造了當時的亞洲一箭多星紀錄。

      2017年,印度完成一箭104星發射,打破俄羅斯在2014年創造的一箭37星的世界紀錄,并將這項世界紀錄保持至今。

      2018年,美國SpaceX公司用獵鷹九號火箭發射了64顆星鏈衛星,此后數次發射部署星座。就在幾天前,該公司又成功發射了第五批60顆星鏈衛星。

      不過在航天專家眼中,發射衛星的數字從技術角度來說并非關鍵,發射方式更體現技術含量。

      將多衛星送入同一軌道,分配器是關鍵

      全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩向科技日報記者介紹,一箭多星發射常用兩種方式,一是把衛星送入相同或相近的軌道,二是多次分批將衛星送到不同軌道。前者的技術含量較后者要低。

      以印度用PSLV-C37運載火箭成功實現一箭104星發射為例,龐之浩介紹說,這104顆衛星均被送往相同軌道。其中以重730公斤的印度“制圖-2D”為主星,帶著2顆19公斤重的微衛星,以及101顆不到10公斤重的納衛星。載荷數量雖多,質量卻不大。任務所用火箭的太陽同步軌道運載能力僅1.5噸,在運載能力上并未取得突破。

      同時,此次任務采用直接發射、逐次釋放方式,適用于對軌道高度、相位的精確性要求不是很高的任務。俄羅斯曾在2013年和2014年,用第聶伯火箭分別發射32顆和37顆衛星,采用的也是這種方式。

      不過一次發射這么多衛星,也有一定技術難度。因為要在很短的時間間隔內,把衛星以一定角度推出去,保證其不會相互碰撞。龐之浩說,尤其是101顆納衛星的釋放過程不到10分鐘,對火箭點火時序的控制、分配器的設計有很高要求。

      他介紹說,分配器有多種形式,如果發射類型相似的衛星,可采用中心承力筒式分配器或盤式分配器。我國則采用過錐型分配器,便于衛星向外釋放。例如2015年長征六號一箭20星發射時,就是用錐型分配器分批釋放。龐之浩表示,從衛星釋放方式上判斷,印度使用的分配器可能與我國類似。

      將衛星送入不同軌道,上面級技術是“必修”

      如果要將多顆衛星送入不同軌道,則需要借助另一種飛行器——上面級。上面級是在火箭上增加的一級獨立飛行器。被火箭運送到一定軌道后,它能自主飛行多次點火啟動,將一個或多個航天器送入不同軌道空間。

      2018年12月29日,長征二號丁運載火箭將遠征三號上面級送入太空。此后約4小時內,遠征三號經過4次精確變軌,把7顆衛星分別送入高度相差數百公里的預定軌道。此次任務中,遠征三號按照計劃完成21次點火,創下國內上面級在軌點火次數紀錄,同時也在國內首次實現將兩組衛星部署到不同軌道。

      如今,上面級技術已成為各航天大國的“必修課”,目前世界各國研發的上面級達數十種。我國從上世紀80年代末開始,先后研制出多型固體推進劑上面級,實施的多次飛行全部取得成功。近年來,我國又成功研發出具有多種任務適應性的“遠征”系列上面級。2015年3月,我國遠征一號上面級成功首飛;同年7月,遠征一號上面級再次升空,精準地將兩顆新一代北斗衛星送入預定軌道。2016年11月,我國針對新一代大推力運載火箭研制的遠征二號上面級,跟隨長征五號運載火箭發射成功。

      記者了解到,“遠征”系列上面級具備20次以上自主快速軌道機動及部署能力,工作時間可達數天,目前已在多種航天發射任務中大顯身手。




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