一箭104星,“三哥”真的很牛吗?

作者:朱磊来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-02-17

中国在内的多个国家早就掌握了“一箭多星”技术,但并未像印度这样在“多”上追求极致。印度这项“突破”含金量究竟多高呢?

  提到印度,很多人的第一印象大都是这样的:

图片2_副本

  但这两天刷爆网络的却是这样的:

一箭104星所用的运载火箭及部分纳米卫星(网络图)

一箭104星所用的运载火箭及部分纳米卫星(网络图)

  原来,印度人不光在摩托车和火车上叠罗汉,在火箭上也叠罗汉!一枚火箭发射了104颗卫星,差点凑成一部水浒,南亚“带头大哥”的“一箭多星”技术真的那么牛吗?

  “一箭多星”有多难?

  早期的运载火箭和卫星实行“一夫一妻”制,一枚运载火箭只发射一颗卫星。后来,随着火箭运载能力及卫星功能密度的提高,火箭便“花心”起来,“一箭多星”的情况逐渐增多。在过去十多年里,“一箭多星”的发射次数已占世界运载火箭发射总次数的四分之一。

图片1

  通常来说,多颗卫星的质量和体积要比单颗卫星大,因而“一箭多星”也就比“一箭一星”的技术更复杂。要实现“一箭多星”,需要哪些关键技术呢?

  想“娶妻”当然要先有“房”,也就是说,火箭必须要提高自己的运载能力才能容得下众多卫星并把它们送上天。其次,还要有“车”,对多轨道发射任务而言,为了保证各卫星与火箭顺利分离并精确入轨,需要采用先进的“太空巴士”——上面级。上面级其实是一级独立飞行器,可以多次点火启动,将多个卫星送入不同轨道,如同一辆巴士。

中国研制的“远征一号”上面级(网络图)

中国研制的“远征一号”上面级(网络图)

  除了要攻克“房”和“车”两大关键问题,“一箭多星”还需解决卫星的微小型化、火箭与多星间的电磁兼容及连接、多星发射的地面测控等技术。以上每一个关键技术的解决都不容易,一个国家若成功发射了“一箭多星”,往往便意味着其运载火箭技术取得了重大突破。

  刷新纪录or制造垃圾?

  此前人类单次发射卫星数量的纪录是俄罗斯于2014年创造的一箭37星,印度此次成功发射了一箭104星,将纪录提高了数倍。这一纪录的打破,无疑表明印度在运载火箭技术上有了进步,只是进步并没有想象中那么大。

  先看“房”。印度的运载火箭目前主要有极轨卫星运载火箭(PLSV)和静地轨道卫星运载火箭(GLSV)两个系列,此次所用的正是主力火箭PLSV。该火箭为四级运载火箭,极限近地轨道载荷约3.5吨,而中国去年发射的“胖五”则是25吨,即使“长征四号”也有4吨左右。可见,这次发射体现出的印度运载火箭水平很一般。

印度的几款运载火箭(网络图)

印度的几款运载火箭(网络图)

  再看“车”。“一箭多星”通常有两种方式:一种是将多颗卫星一次送入相同轨道,另一种则是分次分批将卫星送入不同轨道,后者比前者在入轨技术上难得多。单次发射104颗,确实是一大壮举,但这104颗卫星的轨道相似,用的是第一种方式进行卫星释放,轨道精度相对较低。也就是说,印度是没有“太空巴士”这种高级货的,而美俄中欧等则早已掌握了上面级技术。

  最后看卫星的微小型化技术。这次的104颗卫星中,主角是印度的新一代高分辨率遥感卫星Cartosat-2D,重700余千克,其余的则是2颗重19千克的副卫星和101颗质量仅几千克的纳米卫星。然而,只有2颗副卫星是印度自主研制的,101颗纳米卫星全部来自国外,其中美国有96颗,以色列等国有5颗。这表明,虽然印度的卫星微小型技术是有发展的,但这次能打破纪录,最大的功劳来自美国,美国的卫星微小型化技术才是一级棒。

101颗纳米卫星被装在“箱子”里(网络图)

101颗纳米卫星被装在“箱子”里(网络图)

  从上面可以看出,印度此次发射并无大的技术突破,唯一的亮点大概就是能一次成功发射如此众多的纳米卫星,而未发生碰撞,说明印度在火箭点火的时序控制和分配器设计等方面取得了较好的进展。不过事物总有两面性,尽管印度放了个大招打破了纪录,但由于微小卫星寿命一般较短,有学者担心印度此举可能会制造更多的太空垃圾。

日渐增多的太空垃圾(网络图)

日渐增多的太空垃圾(网络图)

  美俄欧中:我们不服!

  除印度外,目前世界上掌握“一箭多星”技术的主要有美、俄、欧、中等国家和地区。和印度相比,这些国家的技术不但开始得早,也更趋成熟。

  美国是“一箭多星”技术的滥觞,上世纪六十年代就已实现该技术,至今仅上面级就已研制出十多种。俄罗斯(前苏联)和欧洲航天局紧步美国后尘,也很早就具备了“一箭多星”的能力。我国于1981年采用“风暴一号”运载火箭成功将3颗卫星送入轨道,成为世界上第四个掌握“一箭多星”技术的国家,目前技术水平居于世界先进行列。

2013年,美国“米诺陶”火箭(上)搭载29颗卫星(下)发射升空(网络图)

2013年,美国“米诺陶”火箭(上)搭载29颗卫星(下)发射升空(网络图)

  对于以上国家而言,实现一箭104星,并不是能不能的问题,而是想不想的问题。美、俄、中等国都曾经一次把几十颗卫星送上天,而且都是有“车”(上面级)一族。不过,由于印度的发射性价比更高,加上美国对中国商业火箭发射进行了封锁,这次私人公司和高校纷纷选择了印度进行商业卫星发射。

  总之,印度此次一箭104星的纪录在技术上并未取得大的突破。但不可否认,近年来印度在航天领域的发展是巨大的,尽管仍与美俄欧中等国存在不小差距,却已超越其他多数国家,尤其在商业航天领域实力不容小觑。

印度PLSV运载火箭发射升空(网络图)

印度PLSV运载火箭发射升空(网络图)

2013年,印度研制的“曼加里安”号火星探测器成功发射(网络图)

2013年,印度研制的“曼加里安”号火星探测器成功发射(网络图)

--------------------------------------------------

   参考文献:

     1. 王峰,叶水驰,曹喜滨. 一箭多星发展现状综述及核心技术分析[C]. 中国空间科学学会2013年空间光学与机电技术研讨 会, 2013, 25-30.

    2. 吴胜宝, 胡冬生. 国外“一箭多星”发射现状及关键技术分析[J]. 国际太空, 2015(10): 18-22.

    3. 刘韬,朱鲁青. “一带一路”沿线国家航天情况介绍之印度[J]. 卫星应用, 2016(2):74-82.

扫码加蝌蚪五线谱微信