中國長征六號新型運載火箭在太原衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射
20日上午7時01分，中國長征六號新型運載火箭在太原衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，成功將20顆微小衛(wèi)星送入太空。此次“一箭20星”的發(fā)射任務不僅創(chuàng)造了國內(nèi)單次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量之最，同時也改寫了2008年印度“一箭10星”的亞洲紀錄，標志著中國掌握的多星發(fā)射技術(shù)僅次于美俄。那么究竟是什么誘惑各國紛紛參與到“一箭多星”的競爭中呢?
“一箭多星”競爭激烈
一名航天相關(guān)領域的專家20日告訴《環(huán)球時報》記者，“一箭多星”可以充分利用運載火箭的運載能力余量，經(jīng)濟便捷地將衛(wèi)星送入地球軌道，為衛(wèi)星發(fā)射服務提供多種選擇模式，對微小衛(wèi)星的發(fā)展而言尤其重要。用一枚運載火箭發(fā)射多顆衛(wèi)星，按入軌模式可分為兩大類：一類是把一批衛(wèi)星送入基本相同的軌道，當火箭抵達預定軌道后，所有的衛(wèi)星就像天女散花一樣被釋放出去。另一類則是把多顆衛(wèi)星分別送入不同參數(shù)的軌道，通常需要專門的分配器。
據(jù)介紹，掌握“一箭多星”技術(shù)的國家和組織并不多，僅有美國、俄羅斯、歐洲航天局、中國和印度。目前國際上相關(guān)領域的競爭相當激烈，2013年11月19日，美國創(chuàng)造了“一箭29星”的世界紀錄，僅僅兩天后，俄羅斯用一枚“第聶伯”運載火箭將32顆微型衛(wèi)星送入軌道，刷新了美國的紀錄。目前“一箭多星”的最高紀錄仍由俄羅斯保持——2014年6月發(fā)射的一枚“第聶伯”運載火箭實現(xiàn)“一箭37星”。
上世紀80年代，中國首次實現(xiàn)“一箭三星”發(fā)射，后續(xù)長征系列運載火箭也曾多次開展“一箭多星”的國內(nèi)國際發(fā)射任務。2013年，中國長征二號丁運載火箭成功將“高分一號”對地觀測衛(wèi)星和其他3顆衛(wèi)星分別送入不同軌道，實現(xiàn) “一箭四星”發(fā)射。印度則于2007年完成“一箭四星”，并在2008年實現(xiàn)“一箭10星”，創(chuàng)造了當時的亞洲紀錄。
“天女散花”不容易
長征六號火箭此次發(fā)射采用“天女散花”的方式釋放眾多小衛(wèi)星。該火箭副總設計師周遇仁透露，光是要在有限的整流罩空間內(nèi)安置下20顆小衛(wèi)星就相當不容易。他介紹說，這些衛(wèi)星被分成3層，像金字塔般分別排列。最底層安放5顆主星，其中2顆主星各自抱著2顆子星;中間層有4顆主星，其中1顆主星的懷中抱著5顆子星，最上面一層則是1顆主星抱著1顆子星。周遇仁承認，由于中國微小衛(wèi)星發(fā)射尚未形成統(tǒng)一的接口標準，給星箭協(xié)調(diào)帶來極大的不便，“我們在這方面還有不少改進的空間”。長征六號火箭主任設計師張曉東透露，中國火箭的集成化多星發(fā)射裝置還在不斷地改進中，未來它可滿足數(shù)十顆標準化小衛(wèi)星的發(fā)射需求。
對于“天女散花”這種釋放方式，還需要解決的關(guān)鍵技術(shù)是防止大量衛(wèi)星釋放時的碰撞問題。張曉東介紹說，這次新火箭創(chuàng)造性地采用支承艙+多星分配器的布局方式，確保衛(wèi)星分離速度、方向各不相同，保證分離的安全性。10顆主星按照一、二、三層依次釋放，第三層的5顆主星分2次釋放，另外10顆子星擇機釋放。此外，火箭末級還可以高精度調(diào)姿和實現(xiàn)正推軌道控制，這在國內(nèi)運載火箭中尚屬首次，也給多星分離軌道設計提供了極大的便利。
各國瞄準小衛(wèi)星發(fā)射市場
此次長征六號火箭搭載有中國航天科技集團公司、國防科技大學、清華大學、浙江大學、哈爾濱工業(yè)大學等單位研制的開拓一號、希望二號、天拓三號、納星二號、皮星二號、紫丁香二號等20顆微小衛(wèi)星，其中個頭最大的是中國航天科技集團公司的開拓一號衛(wèi)星，約100公斤，最迷你的子星只有幾十克，比一部小手機還小。
近年來各國紛紛加入“一箭多星”競爭中，目的并非完全是為炫耀火箭技術(shù)，更多是爭奪市場這塊“大蛋糕”。目前，衛(wèi)星研制小型化、模塊化、集成化是國際衛(wèi)星研制的基本趨勢之一。接受采訪的航天專家表示，鑒于衛(wèi)星在日常生活中的作用日益顯著，越來越多的私人公司、大學等機構(gòu)也有意參與衛(wèi)星研制，其中技術(shù)門檻低的微小衛(wèi)星備受青睞。與大衛(wèi)星相比，單顆小衛(wèi)星的功能相對較低，但用多顆小衛(wèi)星組合起來合作完成某項特定任務，性價比可能更高。
然而擺在小衛(wèi)星面前的一個重要難題是單獨發(fā)射的成本過高。“一箭多星”能分攤發(fā)射成本，這為小衛(wèi)星的高速發(fā)展擺平了最后一道障礙。每次發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量越多，單顆衛(wèi)星的花費就越低，如果有批量化運載火箭的訂單，火箭的研制成本還會更低。此外，由于發(fā)射低軌衛(wèi)星的運載火箭比高軌衛(wèi)星的火箭便宜，而小衛(wèi)星一般采用500公里以下高度的軌道，這也為進一步降低小衛(wèi)星的發(fā)射成本指明了方向。
