“快遞”20顆衛(wèi)星的“苦、辣、甜”
- 發(fā)布時間:2015-09-21 02:30:50 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
由中國航天科技集團公司上海航天技術(shù)研究院研制的長征六號運載火箭,在“首秀”中實現(xiàn)了國內(nèi)單次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量之最,僅次于美俄兩國。
讓剛“出道”的長六火箭帶20個“孩子”出遠門是一種什么體驗?該火箭副總設(shè)計師周遇仁表示:“甜苦辣,各種滋味兒?!?/p>
苦:“排排坐”不容易
“從最初的‘排排坐’,我們就已經(jīng)開始嘗到了苦味?!敝苡鋈收f。
20顆衛(wèi)星由6個單位研制,高矮胖瘦各不相同。要妥妥地放下它們,對火箭有效空間的運用是個考驗。周遇仁介紹,20顆衛(wèi)星被分成3層,像金字塔般排列。最底層安放了5顆主星,其中2顆主星各懷抱著2顆子星;中間層有4顆主星,其中1顆主星抱著5顆子星;最上面一層則是1顆主星抱著1顆子星。金字塔形的多星布局設(shè)計,可保證在火箭飛行過程中各衛(wèi)星分離時的安全距離。
傳統(tǒng)火箭一般采用增加單獨艙段、向高度方向發(fā)展、多次分離艙段的模式,不但增加了結(jié)構(gòu)重量,分離程序設(shè)計也很復(fù)雜,不適宜一箭20星發(fā)射。而長征六號火箭創(chuàng)造性地采用了支承艙+多星分配器的布局方式,在一個整流罩內(nèi)完成了所有的衛(wèi)星布置,確保衛(wèi)星分離速度、方向各不相同,保證分離的安全性。這些成果為今后火箭進一步提升多星發(fā)射能力奠定了基礎(chǔ)。
由于我國微小衛(wèi)星發(fā)射尚未形成統(tǒng)一的接口標準,給星箭協(xié)調(diào)帶來極大不便。長征六號火箭在研制之初,就盡可能協(xié)調(diào)并規(guī)范星箭之間的機電接口。為了形成系列化、標準化的多星發(fā)射接口,科技人員開展了大量探索。“但我們還有不少改進的空間。”周遇仁說。
目前一箭多星的世界紀錄保持者是俄羅斯的第聶伯火箭,該枚火箭在去年成功發(fā)射了一箭37星,充分證明了標準化的重要性?!啊閷鲜健菍砦⑿⌒l(wèi)星進行多星發(fā)射的發(fā)展方向,第聶伯火箭正在朝那個方向發(fā)展,也就是說火箭的整個分離裝置要完全標準化?!遍L征六號火箭主任設(shè)計師張曉東說,“可以把它想象成很多個標準化的抽屜,衛(wèi)星可以根據(jù)需要占用一個或多個抽屜,這種方式最節(jié)省空間。”他介紹說,我國火箭的集成化多星發(fā)射裝置還在不斷地改進中,該種裝置可滿足數(shù)十顆標準化小衛(wèi)星的發(fā)射需求,為不同的有效載荷提供簡單易行的入軌服務(wù)。
辣:“天女散花”看上去很美
20顆衛(wèi)星跟隨長征六號火箭進入太空后分4次釋放,每次釋放只間隔幾十秒?!奥槔薄钡膯栴}來了——如何確保它們不會相互碰撞?
通常,用一枚火箭發(fā)射多顆衛(wèi)星,按入軌模式可分為兩類。一是把一批衛(wèi)星送入基本相同的軌道,當火箭抵達預(yù)定軌道后,把所有的衛(wèi)星像天女散花一樣釋放出去;二是把多顆衛(wèi)星分別送入不同參數(shù)的軌道。長征六號火箭此次正是天女散花式釋放小衛(wèi)星。這種“看上去很美”的方式要解決的關(guān)鍵技術(shù)就是,防止衛(wèi)星釋放時星箭和星星間的碰撞。
“10顆主星按照一、二、三層依次釋放,其中第三層的5顆主星分2次釋放,另外10顆子星擇機釋放?!睆垥詵|說。
他介紹,長征六號火箭采取了“靈巧末級”設(shè)計,即火箭末級可以高精度調(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,給多星分離軌道設(shè)計提供了極大的便利?!拔覀冞€給長六火箭創(chuàng)新性地采用了‘多星軌道周期控制方法’,即將多顆衛(wèi)星間及與衛(wèi)星與火箭末級的軌道周期拉開后越飛越遠,保證了星星間、星箭間的安全距離?!睆垥詵|說。
甜:初嘗市場“蛋糕”
一箭20星并非為了顯擺酷炫的火箭技術(shù),市場這塊“蛋糕”才是最大的“甜頭”。
“用物美價廉來形容這次多星發(fā)射是再合適不過的了?!焙教鞏|方紅衛(wèi)星有限公司希望二號衛(wèi)星總設(shè)計師兼總指揮趙志明說。作為此次搭載服務(wù)的“顧客”之一,他們誠懇地給出了五星好評。
記者了解到,發(fā)射低軌道衛(wèi)星的運載火箭價格比發(fā)射高軌衛(wèi)星的火箭便宜,而小衛(wèi)星通常用500公里左右高度的軌道就夠了。多星發(fā)射還能進一步降低單顆載荷的發(fā)射成本。
“另外,我們這次搭載的希望二號A、B、C、D、E、F 6顆衛(wèi)星,采用了大量商用元器件,以及先進的一線測溫技術(shù)、衛(wèi)星無纜化技術(shù)等,研制費用較傳統(tǒng)衛(wèi)星大大降低?!壁w志明說。
目前,小型化、模塊化、集成化已成國際衛(wèi)星研制的基本趨勢?!把兄菩⌒l(wèi)星的門檻不高,像高校和規(guī)模不大的衛(wèi)星研制單位等均可以躍進這道‘龍門’?!惫枮I工業(yè)大學教授王峰表示,多星發(fā)射猶如品質(zhì)上乘的“特價旅行”。對客戶而言,價格誘人愿意嘗試;對火箭來說,客戶越多,每顆衛(wèi)星的費用就越低?!斑@是一個很好的良性循環(huán)。”王峰說。(科技日報北京9月20日電)
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