2022年2月27日11時(shí)02分，我國(guó)在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)，運(yùn)用長(zhǎng)征八號(hào)遙二運(yùn)載火箭將22顆衛(wèi)星分別順利送入預(yù)定軌道。此次發(fā)射任務(wù)取得圓滿(mǎn)成功，并創(chuàng)造了我國(guó)一箭多星發(fā)射新的歷史紀(jì)錄。此前，我國(guó)一箭多星的發(fā)射紀(jì)錄由長(zhǎng)征六號(hào)運(yùn)載火箭創(chuàng)造，2015年9月20日，該型號(hào)火箭成功將20顆微小衛(wèi)星送入太空。

新構(gòu)型創(chuàng)造新紀(jì)錄

值得一提的是，刷新此次中國(guó)一箭多星歷史紀(jì)錄的長(zhǎng)征八號(hào)遙二運(yùn)載火箭，也是該型號(hào)火箭不帶助推器的新構(gòu)型首飛。長(zhǎng)征八號(hào)火箭副主任設(shè)計(jì)師陳曉飛告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，與遙一火箭相比，長(zhǎng)征八號(hào)遙二火箭外形最大的區(qū)別就是取消了兩個(gè)助推器，從兩級(jí)半構(gòu)型變成了兩級(jí)串聯(lián)構(gòu)型。這也是該型火箭瞄準(zhǔn)未來(lái)發(fā)射市場(chǎng)需求而專(zhuān)門(mén)打造的一型火箭。

據(jù)了解，于2020年12月成功首飛的長(zhǎng)征八號(hào)火箭是我國(guó)新一代主力中型運(yùn)載火箭，該型火箭填補(bǔ)了我國(guó)太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力3噸至4.5噸的能力空白，可以承擔(dān)我國(guó)80%以上的中低軌發(fā)射任務(wù)。此次無(wú)助推的“光桿”型長(zhǎng)征八號(hào)遙二運(yùn)載火箭，運(yùn)載能力就達(dá)到3噸。火箭的整流罩（下圖）高度也從8米縮短到5.4米，使得全箭關(guān)鍵部位的受載降低了。這樣一來(lái)，火箭發(fā)射的放行條件可以適當(dāng)放寬，有利于提高任務(wù)的發(fā)射概率，從而進(jìn)一步提升火箭的任務(wù)適應(yīng)性。

長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭項(xiàng)目辦技術(shù)負(fù)責(zé)人胡輝彪介紹稱(chēng)，新構(gòu)型的“光桿”型長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭的成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了“一舉多得”的目標(biāo)。首先是在長(zhǎng)征八號(hào)火箭設(shè)計(jì)之初，就已經(jīng)兼顧有助推器和沒(méi)有助推器兩種狀態(tài)，這次任務(wù)則檢驗(yàn)無(wú)助推新構(gòu)型的正確性、協(xié)調(diào)性和匹配性，對(duì)開(kāi)拓中型主力火箭市場(chǎng)具有重要意義。其次是長(zhǎng)征八號(hào)遙二火箭雖然一箭22星，但載荷總計(jì)只有不到2噸，“光桿”新構(gòu)型的能力在3噸級(jí)，完全能夠滿(mǎn)足載荷要求。再者是這次發(fā)射任務(wù)的時(shí)間緊張，減少兩個(gè)助推器，讓研制周期縮短、研制成本降低。最后是發(fā)射任務(wù)的成功為長(zhǎng)征八號(hào)火箭積累成功子樣，推動(dòng)型號(hào)走向成熟，為后續(xù)進(jìn)入航天發(fā)射主戰(zhàn)場(chǎng)打好基礎(chǔ)，提升長(zhǎng)征八號(hào)在商業(yè)航天領(lǐng)域的主動(dòng)權(quán)。

據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，目前，長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭總裝的最快時(shí)間是23天，但在總裝完成之后需要從位于天津的總裝廠(chǎng)房海運(yùn)至海南文昌發(fā)射場(chǎng)，再對(duì)火箭進(jìn)行火工品安裝、單元測(cè)試等工作，整個(gè)周期較長(zhǎng)。但如果在海南文昌發(fā)射場(chǎng)旁就近建設(shè)新的總裝測(cè)試廠(chǎng)房，把火箭發(fā)射場(chǎng)測(cè)試和出廠(chǎng)測(cè)試合二為一，火箭在完成總裝、測(cè)試后直接能轉(zhuǎn)運(yùn)到發(fā)射塔架準(zhǔn)備發(fā)射，就能節(jié)省一系列測(cè)試、檢查、轉(zhuǎn)運(yùn)的步驟，極大壓縮火箭在發(fā)射場(chǎng)的周期。

經(jīng)過(guò)火箭研制團(tuán)隊(duì)的努力，目前這一構(gòu)想正在實(shí)現(xiàn)，火箭研制人員告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，目前海南總裝測(cè)試廠(chǎng)房已進(jìn)入施工建設(shè)階段，火箭發(fā)射工位也正在論證過(guò)程中。未來(lái)，長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭7天就能實(shí)現(xiàn)一次發(fā)射，一年就可發(fā)射50發(fā)。

數(shù)量越多越厲害嗎

一箭多星發(fā)射技術(shù)難度很高，目前世界上只有美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)、印度、日本、歐洲航天局等掌握。不過(guò)搭載衛(wèi)星數(shù)量的多少并不是評(píng)判一箭多星發(fā)射任務(wù)技術(shù)含量高低的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

1960年，美國(guó)首次用一枚火箭發(fā)射了2顆衛(wèi)星，一年后實(shí)現(xiàn)一箭三星。隨后，蘇聯(lián)、歐洲航天局也掌握了這種發(fā)射技術(shù)。我國(guó)于1981年用風(fēng)暴一號(hào)運(yùn)載火箭將3顆實(shí)踐二號(hào)衛(wèi)星送入軌道，成為第四個(gè)獨(dú)立掌握一箭多星發(fā)射技術(shù)的國(guó)家。

但是不是一次發(fā)射的衛(wèi)星越多就越厲害呢？一位不愿具名的商業(yè)衛(wèi)星從業(yè)人士告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，此前，美國(guó)太空探索技術(shù)公司的“獵鷹9號(hào)”火箭曾創(chuàng)下一次發(fā)射60顆“星鏈”衛(wèi)星的紀(jì)錄，在數(shù)量上遠(yuǎn)超此次長(zhǎng)征八號(hào)的一箭22星，但這并不意味著，美國(guó)的“一箭60星”比我國(guó)的“一箭22星”難度更大、技術(shù)更先進(jìn)。該業(yè)內(nèi)人士稱(chēng)，長(zhǎng)征八號(hào)遙二任務(wù)所搭載的22顆衛(wèi)星分屬7家不同的衛(wèi)星制造商，每一家的衛(wèi)星體積、尺寸、重量都存在較大差異，因此長(zhǎng)征八號(hào)火箭研制方專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了三層式多星分配器結(jié)構(gòu)，每顆衛(wèi)星根據(jù)自身匹配的包帶接口選擇相應(yīng)的裝箭位置。分離時(shí)需要根據(jù)每顆衛(wèi)星的分離方式，結(jié)合任務(wù)需求等多種因素，二子級(jí)會(huì)在偏航和俯仰角上作出相應(yīng)的調(diào)整，分12次將22顆衛(wèi)星依次部署入軌。而且還要保證這22顆衛(wèi)星不能在分離時(shí)發(fā)生互相干涉，分離后不會(huì)發(fā)生碰撞，這對(duì)二子級(jí)的入軌調(diào)姿提出很高的要求。

相比之下，“星鏈”衛(wèi)星全部采用平板狀的設(shè)計(jì)，因此可以沿一種豎直的特殊鎖定裝置分層堆疊排列。當(dāng)“獵鷹9號(hào)”二級(jí)飛至預(yù)定軌道高度時(shí)，由特殊鎖定裝置釋放數(shù)十顆衛(wèi)星組合體，每顆衛(wèi)星依靠自旋的微小速度差，每隔一段時(shí)間便自然分離并逐漸散開(kāi)，“這也就是天文愛(ài)好者曾在觀測(cè)‘星鏈’衛(wèi)星飛行時(shí)，看到衛(wèi)星編隊(duì)以相同間隔的方式從夜空中飛過(guò)的原因”。

一箭22星如何實(shí)現(xiàn)

一次發(fā)射要將22顆大小、規(guī)格不一的衛(wèi)星安全順利地送達(dá)預(yù)定軌道，這一歷史紀(jì)錄究竟是如何實(shí)現(xiàn)的？

中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭副總指揮段保成告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，若想達(dá)成這一目標(biāo)，首先要解決22名“乘客”在直徑為4.2米的整流罩空間內(nèi)的布局問(wèn)題。

長(zhǎng)征八號(hào)火箭副主任設(shè)計(jì)師陳曉飛介紹稱(chēng)，一箭發(fā)射22顆衛(wèi)星在國(guó)內(nèi)前所未有。由于每顆衛(wèi)星形狀各異，且有多個(gè)衛(wèi)星尺寸較大，所以在最開(kāi)始進(jìn)行布局的時(shí)候，優(yōu)先考慮如何有效利用整流罩內(nèi)空間包絡(luò)。

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)結(jié)合任務(wù)需求對(duì)傳統(tǒng)的衛(wèi)星結(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理，最后設(shè)計(jì)出新的“三層式多星分配器”，為“乘客”提供三層“座椅”?！叭龑邮蕉嘈欠峙淦鳌睆南碌缴戏謩e由錐形支架、中心承力筒和圓盤(pán)平臺(tái)組成。其中，錐形支架搭載2顆衛(wèi)星，中心承力筒搭載14顆衛(wèi)星，圓盤(pán)平臺(tái)搭載6顆衛(wèi)星，最終完美將22顆衛(wèi)星裝進(jìn)整流罩中。而在解決上車(chē)“乘坐”后，22顆衛(wèi)星的順利“下車(chē)”成為研制團(tuán)隊(duì)新的考慮方向。長(zhǎng)征八號(hào)火箭總體副主任設(shè)計(jì)師于龍介紹稱(chēng)，為了避免這22顆衛(wèi)星在與火箭分離時(shí)出現(xiàn)碰撞的情況，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)根據(jù)衛(wèi)星不同的分離機(jī)構(gòu)，結(jié)合實(shí)際衛(wèi)星布局位置，對(duì)所有的箭體和衛(wèi)星偏差進(jìn)行多輪仿真計(jì)算，讓各衛(wèi)星之間保留一定的近場(chǎng)分離過(guò)程中的動(dòng)態(tài)間隙，從而保證近場(chǎng)分離安全性。

此外，由于衛(wèi)星數(shù)量多，衛(wèi)星在分離出去后進(jìn)入軌道飛行時(shí)也存在碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，因此遠(yuǎn)場(chǎng)分離的安全性也是設(shè)計(jì)人員需要考慮的重點(diǎn)。長(zhǎng)征八號(hào)火箭軌道設(shè)計(jì)師李靜琳告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，22顆衛(wèi)星加上一個(gè)火箭末級(jí)就是23個(gè)分離體，為了保證彼此之間分離的安全性，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)計(jì)算分析每一顆衛(wèi)星運(yùn)行的軌道參數(shù)，對(duì)23個(gè)分離體兩兩之間的相對(duì)距離進(jìn)行長(zhǎng)周期的仿真、觀察和考核，并根據(jù)衛(wèi)星布局，設(shè)計(jì)分離方案，最終采取12次分離動(dòng)作，依次將22顆衛(wèi)星逐步分離出去，并通過(guò)不斷調(diào)整末級(jí)箭體的姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同衛(wèi)星的分離方向調(diào)整，確保各個(gè)衛(wèi)星近遠(yuǎn)場(chǎng)安全，讓22顆衛(wèi)星安心“下車(chē)”。

“本次任務(wù)一共需完成22星分離，共計(jì)完成12次分離動(dòng)作，創(chuàng)造了中國(guó)航天的新紀(jì)錄。可以說(shuō)星箭分離中長(zhǎng)征八號(hào)火箭宛如跳了一場(chǎng)‘芭蕾’，最終22顆星的釋放就如‘天女散花’一般?！倍伪３山榻B稱(chēng)。

來(lái)源：環(huán)球時(shí)報(bào)