中国航天发射“超级模式年” 一箭十三星成功的背后

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北京时间11月6日,中国在太原卫星发射中心用长征六号运载火箭,以“一箭十三星”的方式,成功将NewSat9-18卫星、“电子科技大学号”卫星(又称“天雁05卫星”)、北航空事卫星一号和八一03星(全称“中国青少年科普卫星八一03星‘太原号’”)等13颗卫星送入预定轨道。

长征六号运载火箭为低温液体快速发射三级火箭,于2015年完成首飞,是中国新一代长征系列运载火箭的首飞箭,具备发射多种卫星和不同轨道要求的单星、多星发射能力,在三级两次启动条件下,700公里太阳同步轨道运载能力可达1吨。这次任务也是中国长征系列运载火箭的第351次飞行。

一箭多星,指的是一枚运载火箭同时或先后将数颗卫星送入轨道的技术。与传统的单星发射相比,更能充分利用火箭运载能力,提高发射效率,降低发射成本。目前世界上只有美国、俄罗斯、中国、印度、日本、欧洲航天局等掌握“一箭多星”发射技术。

1960年,美国首次用一枚火箭发射了2颗卫星,一年后发射成功一箭三星。随后,苏联、欧洲航天局也掌握了“一箭多星”技术。中国于1981年用“风暴一号”运载火箭将3颗实践二号卫星送入轨道,成为全球第四个独立掌握一箭多星发射技术的国家。

作为太空竞赛的后来者,中国在1970年才发射了第一颗卫星“东方红一号”,到2003年实现了第一次载人航天飞行,成为全球第三个实现载人航天的国家,近年来在多个航天领域进展迅速。

美国《时代》杂志引述美国宇航局(NASA)前高级顾问凯西•劳里尼(Kathy Laurini)的话说,“从人造卫星,到月球和火星,中国在这些领域中正迅速变成太空超级大国”, 西方已经意识到,“他们(中国人)设立战略性,长期性的目标,而且为达到这些目标进行专注的,系统性的努力。”

2018年,中国完成了39次火箭发射,美国是31次,俄罗斯是20次,而整个欧盟只有8次,那一年被业界人士称为中国航天“超级2018”。2019年,中国航天科技集团共实施了27箭66星的宇航发射任务,以34次发射次数连续两年位居世界第一。

2020年则被视为中国航天发射“超级模式年”,宇航年度发射次数预计将首次超过40次。

公开报道显示,此次长征六号运载火箭以“一箭十三星”的方式搭载的NewSat9-18卫星是阿根廷Satellogic公司研制的10颗遥感小卫星,10颗卫星技术状态一致,均搭载多光谱载荷、高光谱载荷,单星重约41千克,设计寿命3年,发射入轨后与其他7颗在轨的NewSat卫星组网运行,主要用于提供商业遥感服务。

“电子科技大学号”卫星由成都国星宇航科技有限公司、电子科技大学与北京微纳星空科技有限公司联合研制,主要用于对地遥感观测,可为智慧城市建设、农林业灾情监测等行业提供服务。同时,在该卫星平台上将开展太赫兹通信载荷的相关试验。

北航空事卫星一号是长沙天仪空间科技研究院有限公司与北京航空航天大学合作研制的12U科学实验卫星,也是中国空事卫星系统的首颗关键载荷技术验证卫星,主要在轨开展航空机载ADS-B信号接收转发、激光通讯星地数传技术探索等实验。

从过往来看,基于火箭运载能力及发射、星箭分离等技术的发展,人类用一枚火箭发射多枚卫星的数量屡获突破。

2015年,中国长征六号运载火箭在首飞任务中将20颗卫星送入太空,创造了当时的亚洲一箭多星纪录。2017年,印度完成一箭104星发射,打破了俄罗斯在2014年创造的一箭37星的世界纪录,并将这项世界纪录保持至今。2018年,美国SpaceX公司用猎鹰九号火箭发射了64颗星链卫星,此后数次发射部署星座……

但在业界人士看来,一箭多星的数量从技术角度来说并非关键,发射方式才更体现技术含量。一箭多星发射主要有两种方式,一是把卫星送入相同或相近的轨道,二是多次分批将卫星送到不同轨道。火箭在短时间间隔内,将卫星以一定角度推出去,并保证其不会相互碰撞,对火箭点火时序的控制、分配器的设计等有很高要求,相对来说,前者的技术含量较后者要低。

以印度用PSLV-C37运载火箭成功实现一箭104星发射为例,载荷数量上虽然看着多,但其实质量并不大,PSLV-C37运载火箭的太阳同步轨道运载能力仅1.5吨,在运载能力上并未取得突破,104颗卫星均被送往相同轨道,其中以重730公斤的印度“制图-2D”为主星,带着2颗19公斤重的微卫星,以及101颗不到10公斤重的纳卫星。并且,彼次任务采用直接发射、逐次释放方式,相对来说,对轨道高度、相位的精确性要求不是很高。

探索外太空是一场具有高度战略意义的竞争,全球已有多个国家出炉了太空战略规划,争夺太空话语权已成为各国战略竞争的重要方面。在2020年中国航天发射“超级模式年”,中国有多个国家级重大航天工程完成收官或正式启动,多个宇航型号首飞,产品交付数量也是历史空前,发射密度亦有望创下历史新高。

目前来看,各项既定项目进展顺利,中国航天人创造的太空追赶奇迹还在继续。

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