火箭复工，我国一次发射4颗新技术试验卫星
“一箭多星”发射，关键不在卫星数量
本报记者 付毅飞
近日，我国在西昌卫星发射中心用长征二号丁运载火箭，成功将4颗新技术试验卫星送入预定轨道。
这次“一箭四星”发射，再次引起部分小伙伴对一箭多星发射技术的好奇：是不是一次发射的卫星越多越厉害？
一箭多星发射技术很难，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。不过卫星数量多，并不代表技术含量一定高。
数量不是问题，发射方式更体现技术含量
一箭多星，是指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，其能更充分地利用火箭运载能力，提高发射效率，降低发射成本。
1960年，美国首次用一枚火箭发射了2颗卫星，一年后实现一箭三星。随后，苏联、欧洲航天局也掌握了这种发射技术。我国于1981年用风暴一号运载火箭将3颗实践二号卫星送入轨道，成为第四个独立掌握一箭多星发射技术的国家。
随着火箭运载能力以及发射、星箭分离等技术的发展，“一箭”发射卫星的数量屡创新高。
2015年，我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。就在几天前，该公司又成功发射了第五批60颗星链卫星。
不过在航天专家眼中，发射卫星的数字从技术角度来说并非关键，发射方式更体现技术含量。
将多卫星送入同一轨道，分配器是关键
全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩向科技日报记者介绍，一箭多星发射常用两种方式，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。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，庞之浩介绍说，这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。载荷数量虽多，质量却不大。任务所用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。
同时，此次任务采用直接发射、逐次释放方式，适用于对轨道高度、相位的精确性要求不是很高的任务。俄罗斯曾在2013年和2014年，用第聂伯火箭分别发射32颗和37颗卫星，采用的也是这种方式。
不过一次发射这么多卫星，也有一定技术难度。因为要在很短的时间间隔内，把卫星以一定角度推出去，保证其不会相互碰撞。庞之浩说，尤其是101颗纳卫星的释放过程不到10分钟，对火箭点火时序的控制、分配器的设计有很高要求。
他介绍说，分配器有多种形式，如果发射类型相似的卫星，可采用中心承力筒式分配器或盘式分配器。我国则采用过锥型分配器，便于卫星向外释放。例如2015年长征六号一箭20星发射时，就是用锥型分配器分批释放。庞之浩表示，从卫星释放方式上判断，印度使用的分配器可能与我国类似。
将卫星送入不同轨道，上面级技术是“必修”
如果要将多颗卫星送入不同轨道，则需要借助另一种飞行器——上面级。上面级是在火箭上增加的一级独立飞行器。被火箭运送到一定轨道后，它能自主飞行多次点火启动，将一个或多个航天器送入不同轨道空间。
2018年12月29日，长征二号丁运载火箭将远征三号上面级送入太空。此后约4小时内，远征三号经过4次精确变轨，把7颗卫星分别送入高度相差数百公里的预定轨道。此次任务中，远征三号按照计划完成21次点火，创下国内上面级在轨点火次数纪录，同时也在国内首次实现将两组卫星部署到不同轨道。
如今，上面级技术已成为各航天大国的“必修课”，目前世界各国研发的上面级达数十种。我国从上世纪80年代末开始，先后研制出多型固体推进剂上面级，实施的多次飞行全部取得成功。近年来，我国又成功研发出具有多种任务适应性的“远征”系列上面级。2015年3月，我国远征一号上面级成功首飞；同年7月，远征一号上面级再次升空，精准地将两颗新一代北斗卫星送入预定轨道。2016年11月，我国针对新一代大推力运载火箭研制的远征二号上面级，跟随长征五号运载火箭发射成功。
记者了解到，“远征”系列上面级具备20次以上自主快速轨道机动及部署能力，工作时间可达数天，目前已在多种航天发射任务中大显身手。