路遙

2017年2月15日，印度成功實(shí)現(xiàn)“一箭104星”發(fā)射，創(chuàng)造了人類單次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量的世界紀(jì)錄。今天，我們就來看看“一箭多星”到底是怎么一回事。

衛(wèi)星出行方式演變史

在剛剛誕生的一段時(shí)間內(nèi)，衛(wèi)星發(fā)射都是享受“專車”待遇，也就是一枚運(yùn)載火箭只運(yùn)送一顆衛(wèi)星進(jìn)入太空。隨著航天科技的發(fā)展，火箭的運(yùn)送能力有了巨大的進(jìn)步，偌大的火箭只搭載一名“乘客”實(shí)在太浪費(fèi)，于是衛(wèi)星發(fā)射進(jìn)入到“拼車”模式：1960年，美國(guó)首次用一枚火箭發(fā)射了兩顆衛(wèi)星，1961年又實(shí)現(xiàn)了一箭三星。蘇聯(lián)和歐洲航天局緊跟美國(guó)的腳步，很快也實(shí)現(xiàn)了“一箭多星”的成功發(fā)射。1981年9月，中國(guó)用“風(fēng)暴一號(hào)”運(yùn)載火箭將一組三顆“實(shí)踐二號(hào)”衛(wèi)星送入地球軌道，成為第四個(gè)獨(dú)立掌握“一箭多星”發(fā)射技術(shù)的國(guó)家。隨后，印度、日本也成功實(shí)現(xiàn)了一箭

2008年以前，一箭多星的“多”還維持在個(gè)位數(shù)。而現(xiàn)在，一箭多星已經(jīng)進(jìn)入“豪華大巴”模式——一次發(fā)射幾十甚至上百顆衛(wèi)星。在過去十多年里，“一箭多星”的發(fā)射次數(shù)已占世界運(yùn)載火箭發(fā)射總次數(shù)的四分之一。

●2008年4月28日，印度用四級(jí)PSLV-C9型火箭將10顆衛(wèi)星送上太空。

●2013年11月19日，美國(guó)軌道科學(xué)公司的“ 米諾陶一號(hào)”火箭同時(shí)把29顆衛(wèi)星送入地球軌道。

●2013年11月21日，俄羅斯用一枚“第聶伯”運(yùn)載火箭順利發(fā)射了32顆衛(wèi)星。

●2014年6月20日，俄羅斯又使用“第聶伯”運(yùn)載火箭一次把37顆微型地球遙感衛(wèi)星送入軌道。

●2015年9月20日，中國(guó)用“長(zhǎng)征六號(hào)”火箭一次將20顆衛(wèi)星送上太空，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)單次發(fā)射

衛(wèi)星數(shù)量之最，也奪得亞洲紀(jì)錄。

●2016年6月22日，印度用PSLV-C34極軌衛(wèi)星運(yùn)載火箭將20顆衛(wèi)星送入太空。

●2017年2月15日，印度用PSLV-C37極軌衛(wèi)星運(yùn)載火箭成功實(shí)現(xiàn)“一箭104星”發(fā)射，打破俄羅斯“一箭37星”的世界紀(jì)錄，是迄今人類單次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量最多的一次。

知道多一點(diǎn)

衛(wèi)星能飛多久？

這不就是衛(wèi)星在軌壽命嗎！衛(wèi)星在軌壽命是指衛(wèi)星在軌道上存留的時(shí)間，是衛(wèi)星進(jìn)入軌道到隕落經(jīng)過的時(shí)間。衛(wèi)星在軌壽命的影響因素有很多，最主要的因素就是地球大氣的阻礙作用。衛(wèi)星運(yùn)行高度越低，大氣密度就越稠密，衛(wèi)星在軌壽命也就越短。1959年2月，美國(guó)發(fā)射的人類歷史上第一顆偵察衛(wèi)星“發(fā)現(xiàn)者1號(hào)”，其近地點(diǎn)高度約114千米，在軌壽命僅有3天。

一箭多星的秘密

那么，火箭是怎樣一次將多顆衛(wèi)星送入軌道的呢？

首先，要能裝下這么多衛(wèi)星。這個(gè)看似“廢話”的要求其實(shí)并沒有想象中那么容易，而是對(duì)火箭運(yùn)載能力和衛(wèi)星微小化技術(shù)的檢驗(yàn)。就好比一部電梯，動(dòng)力越大，就能運(yùn)送更多乘客；每位乘客的身材越嬌小，搭乘的人數(shù)也就越多。早期的衛(wèi)星都是“大塊頭”，一個(gè)就有成百上千千克，一次運(yùn)載多顆衛(wèi)星對(duì)火箭的運(yùn)載能力是個(gè)挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，衛(wèi)星越來越“迷你”，特別是納米衛(wèi)星，重量?jī)H幾千克，裝上幾十個(gè)也不是問題。另外，還要考慮衛(wèi)星與火箭之間的機(jī)電接口的兼容性問題：目前全世界還沒有統(tǒng)一的衛(wèi)星接口標(biāo)準(zhǔn)，來自不同“家族”的衛(wèi)星有不同的機(jī)電接口，就像有的是用寫信來和火箭溝通，而有的卻用手機(jī)QQ，這給星箭協(xié)調(diào)帶來了極大的不便。解決了這些問題，才可能實(shí)現(xiàn)“一箭多星”。

其次，就是如何把多個(gè)衛(wèi)星順利送入軌道。在國(guó)際上，一箭多星的發(fā)射常用兩種方式。

第一種是將多顆衛(wèi)星一次送入相同軌道，就像一輛裝滿包裹的貨車，在指定的道路上，一邊行駛一邊往下扔包裹（樂樂姐姐：不文明行為，請(qǐng)勿模仿），因而也被形象地稱為“撒土豆”。這種發(fā)射方式不僅技術(shù)難度相對(duì)較低，還可以防止衛(wèi)星釋放時(shí)與運(yùn)載火箭或其他衛(wèi)星發(fā)生碰撞。

第二種方式則是分次分批將衛(wèi)星送入不同軌道，這種方式的技術(shù)難度就高得多了。為了保證各個(gè)衛(wèi)星與火箭順利分離并精確入軌，需要為不同軌道的衛(wèi)星配備專用的“太空擺渡車”——上面級(jí)。上面級(jí)是在火箭上增加的一級(jí)獨(dú)立飛行器。當(dāng)火箭將其運(yùn)送到一定軌道后，能多次點(diǎn)火啟動(dòng)，將一個(gè)或多個(gè)航天器送入不同軌道空間，就像擺渡車將“乘客”送到不同航站樓。

“長(zhǎng)征六號(hào)”的一箭20星怎么下“車”？

2015年9月20日，中國(guó)“長(zhǎng)征六號(hào)”運(yùn)載火箭成功實(shí)現(xiàn)了一箭20星發(fā)射。這20顆衛(wèi)星中最大的約100千克，最小的子星只有幾十克，比一部手機(jī)還小。它們被分成3層，呈金字塔形排列：第一層是1顆主星抱著1顆子星；第二層有4顆主星，其中1顆主星的懷中抱著5顆子星；第三層安放5顆主星，其中兩顆主星各自抱著兩顆子星。這樣的多星布局設(shè)計(jì)是為了保證各顆衛(wèi)星分離時(shí)留有足夠的安全距離。

火箭到達(dá)既定軌道后，將這20顆衛(wèi)星按照第一層到第三層的順序分4次釋放（其中第三層的5顆主星分兩次釋放），每次釋放只間隔幾十秒的時(shí)間。主星“懷抱”中的10顆子星再擇機(jī)釋放。

世界之最：一箭104星

2017年2月15日，印度空間研究組織（ISRO）在印度南部的薩迪什·達(dá)萬航天中心成功發(fā)射一箭104星，是迄今人類單次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量最多的一次。

執(zhí)行這次任務(wù)的印度極軌衛(wèi)星運(yùn)載火箭PSLV-C37是一枚四級(jí)運(yùn)載火箭，能夠運(yùn)送約3.5噸的重量。搭乘的104顆衛(wèi)星中，只有3顆屬于印度，其中包括這次發(fā)射的主角——重達(dá)714千克的遙感衛(wèi)星Cartosat-2D。主星以外的其他103顆衛(wèi)星重量共計(jì)664千克。

美國(guó)的96顆衛(wèi)星中，有88顆衛(wèi)星都屬于一家叫“星球?qū)嶒?yàn)室”的地球圖像公司。這88顆昵稱為“鴿子”的小衛(wèi)星屬微小衛(wèi)星中的“立方星”，每顆僅重5千克，它們被送往500千米高的太陽同步軌道。

雖然衛(wèi)星數(shù)量多，但它們的軌道相似，發(fā)射方式是屬于我們前面說過的第一種“撒土豆”式，因而技術(shù)難度主要在于防止星箭之間和衛(wèi)星之間的碰撞。火箭升空后的17分半鐘，釋放了第一顆衛(wèi)星——本次發(fā)射的主角Cartosat-2D；10秒鐘后，INS-IA、INS-IB兩顆衛(wèi)星相繼釋放，間隔僅0.5秒；在接下來的十分鐘內(nèi)，剩余的101顆衛(wèi)星全部成功釋放，先是88顆“鴿群”衛(wèi)星以4顆為一組進(jìn)行釋放，然后才是剩余的13顆小衛(wèi)星。在不到600秒的時(shí)間內(nèi)，101顆衛(wèi)星以約每秒鐘7.5千米的超高速（相當(dāng)于飛機(jī)平均速度的40倍）被依次送入太空。

要確保這么多小星星不會(huì)“打架”，確實(shí)是一個(gè)了不起的成就。

看了上面的介紹，大家對(duì)于“一箭多星”是否有了更多的了解了？現(xiàn)在問題來了——我國(guó)研制的“遠(yuǎn)征一號(hào)”上面級(jí)是在哪一年成功首飛的呢？

A. 2013 B. 2014 C. 2015

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