独家解读印度一箭104星创纪录 技术多难水平多高?

2017-02-15 13:05:00 环球网 霹雳弓 分享
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  【环球网军事-航空航天2月15日报道】2017年2月15日,印度东南部安得拉邦斯里赫里戈达岛的印度航天发射中心,印度航天部门通过运载火箭一次性发射104颗卫星,用印度媒体的话讲,实现“创纪录的惊人壮举”。那么,一箭多星有什么技术难点?印度航天此次发射意义在哪?我们做一番深入解读。

  航天强国一箭多星你追我赶、屡破记录

  我们梳理一下,近年来一箭多星的发射记录。

 首先是美俄。

  2013年11月19日,美国宇航局发射过一箭29星。

  2013年11月21日,美国一箭29星仅仅两天后,俄罗斯实现一箭32星(其中的一颗意大利卫星采用子母模式,在入轨一个月后,将释放出其携带的多颗子卫星,从而使发射载荷总数达到32个)。

  2014年6月20日,俄罗斯创造一箭37星的记录。33颗卫星以精确的30秒时间间隔在轨相继部署,避免了碰撞,另有1个装载了4颗卫星的母体航天器也被部署,并在随后不久释放了4颗卫星。

 然后是亚洲的中印。

  2007年,印度完成一箭4星,创亚洲记录

  2008年4月,印度一箭10星,再创亚洲纪录。

  2009年9月,印度一箭7星。

  2013年2月25日,印度航天部门利用一枚PSLV-C20极地卫星运载火箭,再次一箭7星。

  2013年4月26日,中国长征二号丁火箭将“高分一号”对地观测卫星和其他3颗卫星分别送入不同轨道,实现一箭4星。

  2015年9月20日,中国用长征六号火箭实现一箭20星,创造了国内单次发射卫星数量之最,当时也夺得亚洲记录。

  2016年6月22日,印度利用PSLV-C34极地卫星运载火箭火箭将20颗卫星送入太空,追平不到一年前中国创造的亚洲记录。

  一箭多星技术难在哪?

  目前,掌握“一箭多星”技术的国家和组织并不多,仅有美俄欧中印,还有一个日本,据说也掌握。印度此次发射如果完全成功,标志着印度继成功完成火星轨道探测器发射任务后进一步增强了太空技能。

  此次一箭104星(最大的730公斤,最小的5公斤)的挑战在于,不到600秒内,101颗外国卫星将以每小时2.7万公里的迅猛速度被送入天空——相当于客机平均速度的40倍,按顺序依次序发射,使它们不相互干扰并进入各自单独的轨道,正如印度专家所言,在近乎零重力的情况下,这么多卫星避免互相争抢和推推搡搡,并不容易。

  “一箭多星”可以充分利用运载火箭的运载能力余量,经济便捷地将卫星送入地球轨道,为卫星发射服务提供多种选择模式,对微小卫星的发展而言尤其重要。用一枚运载火箭发射多颗卫星,按入轨模式可分为两大类:一类是把一批卫星送入基本相同的轨道,当火箭抵达预定轨道后,所有的卫星就像天女散花一样被释放出去,我们可形象的称之为“天女散花”;另一类则是把多颗卫星分别送入不同参数的轨道,通常需要专门的分配器,印度此次一箭104星应该就采用这种模式。两种入轨模式都需要火箭多星发射装置的规格化、集成化,便于星与箭的便捷结合。

  以2015年9月20日中国长征六号一箭20星为例,采用的就是“天女散花”方式。该火箭副总设计师周遇仁透露,光是要在有限的整流罩空间内安置下20颗小卫星就相当不容易,这些卫星被分成3层,像金字塔般分别排列,最底层安放5颗主星,其中2颗主星各自抱着2颗子星;中间层有4颗主星,其中1颗主星的怀中抱着5颗子星,最上面一层则是1颗主星抱着1颗子星。

  对于“天女散花”这种释放方式,还需要解决的关键技术是防止大量卫星释放时的碰撞问题。中国长征六号一箭20星采用的新火箭,创造性地采用支承舱+多星分配器的布局方式,确保卫星分离速度、方向各不相同,保证分离的安全性。10颗主星按照一、二、三层依次释放,第三层的5颗主星分2次释放,另外10颗子星择机释放。此外,火箭末级还可以高精度调姿和实现正推轨道控制。

  当然,随着小卫星技术以及“一箭多星”发射的不断提高,人类进入太空的门槛越来越低,一些小国、企业,甚至学校都可以发射小卫星。印度此次火箭搭载的大多是很小的卫星,功能不强、寿命不长,主要用于对地观测和科技试验等,所以,说印度此次发射是对“制造太空垃圾做出重大贡献”,也不为过。

  因此,印度此次一箭104星,确实创造了世界纪录,但这只是一箭多星技术的量变过程,并不是实现人类卫星发射技术的质变突破,并不值得过分拔高。中国航天从发展伊始就稳扎稳打,并不过于追求所谓“世界第一、人类记录”等华丽的展示,近些年,中国航天发射亮点频出,尤其是大推力运载火箭的进程有目共睹,我们对中国航天信心十足。而印度专家自己也承认,“对于重型运载火箭,我们仍缺乏像样的设备。”

  印度航天的价格成本优势有多大?

  近年来各国纷纷加入“一箭多星”竞争中,目的并非完全是为炫耀火箭技术,更多是争夺市场这块“大蛋糕”。目前,卫星研制小型化、模块化、集成化是国际卫星研制的基本趋势之一。有航天专家表示,鉴于卫星在日常生活中的作用日益显著,越来越多的私人公司、大学等机构也有意参与卫星研制,其中技术门槛低的微小卫星备受青睐。与大卫星相比,单颗小卫星的功能相对较低,但用多颗小卫星组合起来合作完成某项特定任务,性价比可能更高。

  然而摆在小卫星面前的一个重要难题是单独发射的成本过高。“一箭多星”能分摊发射成本,这为小卫星的高速发展摆平了最后一道障碍。每次发射的卫星数量越多,单颗卫星的花费就越低,如果有批量化运载火箭的订单,火箭的研制成本还会更低。此外,由于发射低轨卫星的运载火箭比高轨卫星的火箭便宜,而小卫星一般采用500公里以下高度的轨道,这也为进一步降低小卫星的发射成本指明了方向。

  航天发射除了能够提升民族精神层面的信心和雄心,提升国家战略地位之外,还可以转化为“切实的经济利益”,争抢丰厚商业利润。根据政府数据,迄今印度已为21个国家发射了79颗卫星,包括来自大公司谷歌和空客的卫星,这为印度带来至少1.57亿美元的收入。美国CNN提及,近年来美国的私人公司发现,委托印度发射航天器确实便宜。比如,印度首颗火星探测器发射耗资7400万美元,比好莱坞太空科幻大片《地心引力》的制作费还要低1亿美元。印度航天发射的“低成本”部分原因固然在于拥有工程师等人力成本较低的优势,更有来自印度政府层面的大力支持,无论是预算资金支持,还是各项经济便利。

  印度航天的实力还表现在火星探测方面

  实际上,关于印度航天事业,令世界刮目相看的是在火星探测方面的成绩。印度于2013年,2014年进入环火星轨道并工作至今,印度由此成为全球首个首次发射火星探测器就获得成功的国家,那颗探测器也是亚洲首个成功抵达火星的探测器。印度的火星登陆计划定于2021-2022年,很可能派遣机器人登陆火星表面,而首次金星任务可能是环绕飞行的勘测计划。(文/综合 环球网军事 霹雳弓 鸣谢:环球战略与评估中心)

 

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责编:张加军
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