长八新构型“一箭22星” ， “一箭多星”是怎么回事？『太空科普』

2022年2月27日11时06分，我国在文昌航天发射场使用长征八号运载火箭，以“1箭22星”方式，成功将泰景三号01卫星等共22颗卫星发射升空。

本次任务为不带助推器的新构型首飞，同时也是一次多用户共享发射，共发射22颗卫星，创造了我国一箭多星的最高纪录。

这次发射成功引起了广大网民的关注，尤其是对“一箭22星”的多星发射技术充满了好奇——是不是发射的卫星越多，就越能证明航天技术厉害？

一次发射多颗卫星，技术要求确实很高，全世界也只有中国、俄罗斯、美国、印度、日本、欧洲航天局等掌握这个能力。但是，卫星多少不是关键，最重要的是发射技术。

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我国很早便开始探索“一箭多星”技术

我国最早的“一箭多星”发射可追溯到1981年9月20日。当天，风暴一号运载火箭发射实践二号、实践二号甲、实践二号乙三颗科学实验卫星成功。自此，我国成为世界上第四个掌握“一箭多星”技术的国家。

2015年9月20日，长征六号运载火箭成功将20颗微小卫星送入太空，创造了中国单次卫星发射数量的最高纪录。

▲长征六号火箭首飞

“一箭多星”技术，就是用一枚运载火箭同时或先后将数颗卫星送入地球轨道的发射技术。“一箭多星”是一种优越的发射方式，它能充分地利用运载火箭的运载能力，降低卫星发射成本。

“一箭多星”技术分为两大类：一类是将所有载荷发射到同一条轨道；另一类是分别将不同的卫星发射到各自的轨道。

这两类发射对于运载火箭的要求是不同的。第一类发射任务是在运载火箭的末子级关机后，只需要将所承载的载荷依次释放出来即可。这其中，需要考虑的主要问题是避免各个载荷释放后出现碰撞的问题。这个问题其实不难解决，只要在释放卫星时，速度稍有差异，或者释放的时间稍有不同，各个卫星一般来说就会越“飘”越远，由于释放时的相对速度并不大，即使碰撞也不会产生大量碎片。

对于将多颗卫星发射到不同轨道的方式，就要求运载火箭在进入初始轨道后，还要具备变轨的能力，这就不是常规的运载火箭可以做到的了。

▲长征七号火箭首飞

我国已经在这个方面做了多次实践。

例如，2016年6月25日，长征七号火箭首飞成功。在这次发射中，远征一号甲上面级随其飞行，也成功实现了自己的首飞。在与长征七号火箭分离后，远征一号甲上面级共计将5种6个不同需求的载荷分别“摆渡”到不同的轨道，开展新一代飞船缩比返回舱、多星轨道部署、在轨加注、立方星等新技术在轨演示验证。

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主载荷必须照顾周全

一般来说，运载火箭每次发射任务都会有主载荷。主载荷可以是一颗卫星，也可以是多颗卫星，但一般数量不会太多。每次运载火箭发射任务，基本上都是围绕主载荷进行的，也就是目标轨道、发射窗口等基本上都是依据主载荷的要求来确定。搭载载荷只能确认是否可以在这样的轨道上工作，才能决定是否搭载。

相对于搭载载荷而言，主载荷对发射的要求一般也更为复杂。在发射前，一般要求主载荷在发射塔架上进行很多测试，从发射塔架到控制中心一般也会保证要有有线或无线的测试通道。

另外，很多情况下，要求运载火箭的整流罩上有非金属材料制成的透波窗口，使得主载荷的测控信号能够在运载火箭发射前和发射过程中可靠地与地面站进行交换。

▲长征十一号火箭星箭对接

在运载火箭发射前，科研人员要进行很多静力学和动力学的分析，以保证载荷能够承受运载火箭发射过程中恶劣的力学条件，必要时还会进行星箭联合振动试验来确保不出问题。

对于搭载载荷，就不会“照顾”得这么周到了。很多情况下，搭载载荷和运载火箭之间没有信号接口，只是在释放搭载载荷的时候，通过行程开关之类的装置告诉卫星已经入轨，并可以启动工作了。

一般的发射任务会最先释放主载荷，在此之前，运载火箭在加速过程中，如果搭载载荷出现脱落或与火箭发射共振，也会影响到主载荷的安全，所以对搭载载荷的要求也是以不影响主任务安全为前提的。

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搭载任务会成为常态

随着电子元器件和卫星有效载荷技术的快速发展，卫星的功能也越来越强大。重量只有几公斤到几十公斤的微纳卫星、甚至更小的皮卫星就可以完成很多过去只有大卫星才能完成的任务。

在这类卫星中，相当一部分都是利用廉价的商用器件制造而成的，相对而言，其发射费用就显得比较昂贵了。因此，这类卫星也多倾向于采用搭载方式发射入轨。一般来说，它们对轨道的类型不是很“挑剔”，对入轨精度的要求也不高。在运载火箭完成释放主载荷后，利用剩余的运载能力搭载尽可能多的微纳卫星入轨，成为近年来常见的现象。

在这些卫星中，立方星成为了一种非常重要和流行的标准星。它们遵循标准的尺寸规格和机械、电气接口。目前，通用的立方星释放装置可以做到对主载荷不产生任何不利的影响和干扰。

长征八号新构型首飞，同时创造了我国“一箭多星”的新纪录，这实在是一件值得骄傲的事！未来，中国航天必将会带来更多惊喜，我们拭目以待！

来源 | 中国航天科技集团、中国航天报

作者 | 杨宇光、李淑姮、付毅飞