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        中國航天再破記錄,“一箭多星”技術(shù)更上一層樓

        2024-01-17 15:11:12蘭順正
        世界知識(shí) 2023年14期
        關(guān)鍵詞:分配器顆衛(wèi)星火箭

        蘭順正:遠(yuǎn)望智庫特約研究員、中國指揮與控制學(xué)會(huì)會(huì)員

        6月15日13時(shí)30分,“長征二號(hào)”丁遙八十八運(yùn)載火箭在太原發(fā)射中心成功將“吉林一號(hào)”高分06A星等41顆衛(wèi)星準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道,刷新了我國一次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量最多的紀(jì)錄。

        眾所周知,借助運(yùn)載火箭發(fā)射升空到達(dá)預(yù)定軌道是衛(wèi)星在太空中執(zhí)行任務(wù)的前提條件。早期的衛(wèi)星發(fā)射均采用“一箭一星”方式,將衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。隨著衛(wèi)星空間任務(wù)的不斷深化和需求增多,出現(xiàn)了“一箭雙星”“一箭多星”方式。

        “一箭多星”發(fā)射是未來航天技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向,具有多種優(yōu)點(diǎn)。由于衛(wèi)星在設(shè)計(jì)時(shí)的重量不可能恰好與運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力一致,因此傳統(tǒng)“一箭一星”方式會(huì)造成運(yùn)載能力的浪費(fèi)。采用“一箭多星”方式,可以根據(jù)剩余運(yùn)載能力合理選擇搭載對象,增加發(fā)射機(jī)會(huì),提高運(yùn)載火箭效益,這對于商業(yè)化運(yùn)作的火箭來說尤為重要。

        對于衛(wèi)星研制單位來說,采用“一箭多星”搭載或共同發(fā)射的方式能顯著降低發(fā)射成本。尤其是對于微小衛(wèi)星和微納衛(wèi)星,它們通常不可能作為單獨(dú)發(fā)射的主載荷,只能作為其他發(fā)射任務(wù)的搭載載荷入軌,而“一箭多星”方式為這些衛(wèi)星的發(fā)射敞開了大門。

        另外一些空間科學(xué)試驗(yàn)與探測任務(wù),如太陽探測、彗星探測、空間引力波測量、地球磁場測量等,需要多顆具有相同或近似軌道特性的衛(wèi)星組網(wǎng)或編隊(duì)并構(gòu)成多基線,才能實(shí)現(xiàn),如果采用常規(guī)的“一箭一星”發(fā)射方式,可能需要幾個(gè)月甚至幾年時(shí)間才能完成整個(gè)星座的組網(wǎng)。采用“一箭多星”發(fā)射方式,對于小星座來說一次發(fā)射就能完成組網(wǎng)。

        目前,多星發(fā)射的方式主要有兩大類。一類是規(guī)模相當(dāng)?shù)亩囝w衛(wèi)星一次發(fā)射,如衛(wèi)星星座中的導(dǎo)航、通信衛(wèi)星等,每顆衛(wèi)星的質(zhì)量、尺寸基本一樣。另一類是搭載發(fā)射,在多顆衛(wèi)星中,一顆是主任務(wù)衛(wèi)星,其他幾顆微納衛(wèi)星為搭載衛(wèi)星。

        隨著“一箭多星”發(fā)射任務(wù)的增加,為提高搭載效率和減小分離沖擊,各國積極研制新型的多星分配器。美國的“改進(jìn)型一次性運(yùn)載火箭次級有效載荷分配器”(ESPA)為筒形結(jié)構(gòu),下端面為其與運(yùn)載火箭或上面級的接口,上端面為主任務(wù)衛(wèi)星接口,側(cè)壁布有多個(gè)小衛(wèi)星接口。這種分配器及多星發(fā)射布局設(shè)計(jì)極大程度減小了次級有效載荷對主任務(wù)衛(wèi)星的影響,合理利用了多星分配器及整流罩內(nèi)的空間。

        全球最早實(shí)現(xiàn)“一箭多星”的國家是美國。1960年美國首次用一枚火箭發(fā)射了兩顆衛(wèi)星,1961年又實(shí)現(xiàn)了“一箭三星”。接著,蘇聯(lián)多次用一枚火箭發(fā)射八顆衛(wèi)星,歐洲航天局也掌握了這種技術(shù)。中國在1981年9月成功使用一枚“風(fēng)暴一號(hào)”運(yùn)載火箭將一組三顆“實(shí)踐二號(hào)”衛(wèi)星送入軌道,成為第四個(gè)獨(dú)立掌握“一箭多星”技術(shù)的國家。

        20世紀(jì)90年代以來,中國多次采用“長征2”“長征4”系列火箭進(jìn)行“一箭雙星”發(fā)射,如1992年10月的返回式衛(wèi)星二號(hào)(瑞典星)、1999年5月的“風(fēng)云一號(hào)”“實(shí)踐五號(hào)”、2002年5月的“風(fēng)云一號(hào)D”“海洋一號(hào)”,等等。

        近年來,中國的“一箭多星”技術(shù)發(fā)展迅速。2022年2月,搭載了22顆衛(wèi)星的“長征八號(hào)”運(yùn)載火箭在文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射,創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)中國“一箭多星”發(fā)射的最高紀(jì)錄。2023年6月7日,“力箭一號(hào)”運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心以“一箭26星”方式將試驗(yàn)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。

        此次“一箭41星”再次刷新記錄,使用的“長征二號(hào)丁”運(yùn)載火箭是由中國航天科技集團(tuán)有限公司八院抓總研制的常溫液體兩級運(yùn)載火箭,700公里太陽同步軌道運(yùn)載能力為1.3噸,具備發(fā)射不同軌道要求的單星、多星的能力。而本次發(fā)射的41顆衛(wèi)星由長光衛(wèi)星技術(shù)股份有限公司研制,可獲取高空間分辨率對地觀測遙感影像,為用戶提供業(yè)態(tài)分析、區(qū)域普查等遙感信息服務(wù),同時(shí)為國土資源、礦產(chǎn)開發(fā)、智慧城市建設(shè)等行業(yè)提供遙感數(shù)據(jù)服務(wù)。

        相關(guān)報(bào)道指出,“長二丁”火箭研制隊(duì)伍根據(jù)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)和任務(wù)需求優(yōu)化了布局,4米高的多星適配器分成上下兩個(gè)中心承力筒,38顆衛(wèi)星繞中心承力筒按列布置,保證了星與星之間的安全距離。在支承艙上開辟出三個(gè)“專座”,讓41顆衛(wèi)星全部“上車”。為了能讓所有衛(wèi)星順利釋放入軌,科研團(tuán)隊(duì)將多星適配器上的38顆衛(wèi)星每一層分為一組,共六組;下方支承艙上的三顆作為第七組,衛(wèi)星按組進(jìn)行依次分離?;鸺€配套了10個(gè)反推裝置,通過開啟反推裝置拉開每組衛(wèi)星之間的距離,增加了分離安全性。

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