长二丙成功发射,你知道“一箭多星”发射是怎么实现的吗?

(文章来源《院士讲科学》,该书由《知识就是力量》杂志社总策划,科学普及出版社出版)

专家:栾恩杰,导弹控制技术和航天工程管理专家,中国工程院院士,国际宇航科学院院士。现任国家国防科工局科技委主任,中国科协荣誉委员,曾任国防科工委副主任兼国家航天局局长。

前两天,长征二号丙运载火箭成功发射“一箭三星”的新闻,不过小伙伴们知道,这“一箭三星”是怎么发射的吗?我们最多可以一次发多少卫星呢?

不断刷新的 “一箭多星” 纪录

得益于微小卫星和纳型卫星技术的进步,今天的人造卫星在保持功能完整的同时,可以被做得很小。这使执行 “一箭多星” 任务的火箭, 有可能携带更多的卫星。2017年2月,印度用极轨卫星运载火箭PSLV,一次性将104颗卫星发射升空,刷新了 “一箭多星” 发射任务的世界纪录。这些卫星中最大的一颗, 是714千克的高分辨率遥感卫星 “Cartosat-2D” ; 其余103颗卫星,则都属于微小卫星或纳型卫星的范畴, 因此所有卫星总质量仅有1378千克。

长征二号丙成功发射“一箭三星”

在此之前,“一箭多星” 任务的世界纪录,是由2014年6月的一枚 “第聂伯” 运载火箭成功发射37颗卫星保持的。“第聂伯” 运载火箭是乌克兰与俄罗斯在需要销毁的SS-18洲际弹道导弹基础上改造而成的,这种火箭从它们原来部署的发射井中发射,而且得益于 “废物利用” 的性质,成本极为低廉。作为其前身的洲际导弹,原本就是为携带分导弹头而设计,运载能力也极为强大,这成为 “第聂伯” 运载火箭执行 “一箭多星” 任务的先天优势。

一箭多星是怎么实现的你知道吗?

“一箭多星”是一种优越的发射方式,通过预设的程序,可以让一组卫星依次从火箭中释放出来,但这种技术并不容易掌握。用一枚火箭发射多颗卫星的时候,卫星可能需要前往不同的轨道;而且每一枚(或一批)卫星“下车”之后,火箭的力学特性也会发生改变。所有这些,都成为“一箭多星”发射中的难题。

在航天史上,“一箭多星”任务有若干值得分析的失败案例,它们往往可以归因于对技术细节的忽视。比如说,某种“一箭双星”任务的发射程序,是首先放出第一颗卫星,再以它离开火箭为第二颗卫星释放的条件。假如任务临时变更,只在火箭里放了第二颗卫星(原本需要后出来的那一颗),而程序未做修改,那么就很可能导致星箭分离失败,使整个发射任务功亏一篑。因此,在“一箭多星”发射任务中,我们需要格外注重细节,因为细节决定成败。