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印度创“一箭104星”世界纪录,但并非重大航天技术创新

时间:2017年02月16日 信息来源:上观新闻 点击: 【字体:

2月15日,印度成功用一枚极轨卫星运载火箭一次发射104颗卫星,创造新的世界纪录。这对全球卫星发射是会起到积极的推动作用,尤其是降低小卫星发射成本方面。然而,这不意味着印度在航天技术尤其是火箭技术上取得重大突破。 2月15日,印度成功用一枚极轨卫星运载火箭(PSLV)一次发射104颗卫星,这是人类探索太空时代以来,单次发射卫星数量最多的一次,打破俄罗斯“第聂伯”火箭在2014年6月20日创造的一箭发射37颗卫星的纪录。


“天女散花式”投送难度相对较低


美国是一箭多星发射的鼻祖。1960年,美国首次用一枚火箭发射了两颗卫星,1961年又实现了“一箭三星”,接着,前苏联多次用一枚火箭发射八星,欧洲航天局也掌握了这种发射技术。中国在1981年9月成功地用一枚“风暴一号”将一组三颗“实践二号”卫星送入地球轨道,成为第四个独立掌握“一箭多星”发射技术的国家。


2013年11月19日,美国轨道科学公司的“弥诺陶洛斯”火箭创纪录地同时把29颗卫星送入地球轨道。然而,这个纪录仅仅保持了两天就被俄罗斯“第聂伯”运载火箭的一箭32星打破,随后的2014年6月20日,俄罗斯利再次通过一枚“第聂伯”火箭成功将37颗卫星送入预定轨道,再创纪录,直到这次印度的一箭104星新纪录。值得注意的是,在此期间,我国曾在2015年9月20日,通过新一代运载火箭长征六号实现了一箭发射20颗卫星的亚洲纪录,而这个亚洲纪录也随着这次印度的发射而被打破。


那么,这是否标志着印度航天技术取得重大进步?在专家看来,这并不意味着印度在航天技术尤其是火箭技术上取得重大突破。


公开信息显示,此次一次发射104颗卫星所用的火箭,是一枚相对成熟的火箭,该火箭全长44.4米,起飞质量320吨,太阳同步轨道运载能力1.75吨。航天专家庞之浩认为,从推力上看,这是一个比较小的火箭。“实际上印度这次发射涉及到的是多星分离和轨道部署技术,而这些卫星对轨道的高度和控制没有太多要求,技术难度相对不大。”


中国运载火箭技术研究院相关专家也表示,当一次发射的多颗卫星对于轨道高度以及轨道相位没有较高要求,火箭入轨后只需要在特定的轨道上将卫星依次释放出,确保分离的卫星之间不发生碰撞即可,此种任务实施难度相对较小,俄罗斯“第伯聂”火箭和这次印度发射的PSLV火箭等都属于此列。


同时,印度这次之所以能够一次性发射超过百颗卫星,与卫星平台与载荷的微小型化和标准化是分不开的。在微小型卫星搭载任务中,主载荷完成布局后,留给小卫星的空间和重量均非常有限。卫星需要采用标准化设计,简化接口,降低质量和尺寸。随着微电子、微光机电和集成电路技术不断发展,卫星小型化趋势不断加速。


据报道,在这104颗卫星中,有88颗属于美国一家叫Planet的地球图像公司,每颗仅重5千克,被火箭用“天女散花”的方式投放在同一轨道上,而这些相同型号大小的卫星,也给了印度创造纪录的机会。


“一箭多星”大大降低小卫星发射成本


将若干个载荷均匀地布置在同一个轨道面,用同一发运载火箭来发射很方便,就如同这次印度的一箭实现104颗卫星的发射。


但当一次发射的多颗卫星对于轨道高度或轨道相位有较高要求时,实施一箭多星发射任务,运载火箭在传统技术基础上还必须有一个先进的上面级,这是一种介于卫星与火箭之间的具有自主轨道机动能力的新型运输工,又被称为“太空巴士”。通过上面级的多次点火、启动,机动至同一轨道面不同相位或者不同轨道高度处,以此完成卫星分离及轨道部署,以满足不同卫星入轨的相位或高度要求。


目前,继美俄之后,我国的“远征号”上面级技术已经成熟。以上海航天的“远征三号”上面级为例,可以一次载有高矮胖瘦10名或更多乘客(多个有效载荷),这些乘客要到达高度不同的轨道站点(预定轨道),到达后逐一将乘客放下(释放有效载荷)。 上海航天技术研究院专家表示,与传统火箭不同的是,这部太空巴士可以连续48小时在轨部署卫星及星座组网,通过自主在轨飞行到达不同的预定轨道完成部署,一旦遇到轨道角度不匹配的情况,还能实现最大15度的轨道倾斜角调整。相对于现役运载火箭,上面级的自主机动、灵活部署、快速组网能力要强得多。


近年来,各国纷纷加入“一箭多星”的竞争中,目的并非是为炫耀火箭技术,更多是争夺市场,尤其是蓬勃发展的小卫星市场。


庞之浩说,印度这次发射虽然在技术上没有重大创新,但对全球卫星发射还是会起到巨大的推动作用,尤其是降低小卫星的发射成本方面。


目前,卫星研制小型化、模块化、集成化是国际卫星研制的基本趋势之一。专家表示,鉴于卫星在日常生活中的作用日益显著,越来越多的私人公司、大学等机构也有意参与卫星研制,其中技术门槛低的微小卫星备受青睐。同时,与大卫星相比,单颗小卫星的功能相对较低,但用多颗小卫星组合起来合作完成某项特定任务,性价比可能更高。


然而,当前摆在小卫星面前的一个重要难题就是单独发射的成本过高。一箭多星可以分摊成本,每次发射的卫星数量越多,单颗卫星的花费就越低。 


数据显示,近十年来,世界航天领域“一箭多星”发射次数占运载火箭发射次数的近三成,而“一箭四星”以上的发射超过60次。


(作者:刘锟)
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