国外“一箭多星”发射现状及关键技术分析（上）

<p>　　<strong>1 发射统计分析</strong></p><p>　　1960年，美国首次用一枚火箭发射了两颗卫星，1961年又实现了“一箭三星”发射。随后苏联、欧洲航天局（ESA）实现了“一箭多星”发射，我国于20世纪80年代实现了“一箭多星”发射，成为继美国、苏联、欧洲航天局后第4个掌握“一箭多星”发射技术的国家。随后，印度和日本先后掌握了“一箭多星”发射技术，两国分别于2008年和2009年完成了“一箭十星”和“一箭八星”的发射，引起了世界范围内广泛关注。</p><p>　　2006年至2015年6月近10年间，国外实现“一箭多星”发射的次数共有156次（成功149次，失败7次），占运载火箭总发射次数的25.91%。149次成功发射共将589颗有效载荷送入轨道，平均每次发射3.95颗卫星。除2006年、2008年外，近10年间每年“一箭多星”发射成功次数在15～19次之间。</p><p>　　在“一箭四星”以上的发射任务中，近10年间共进行了59次发射。其中，俄罗斯23次，次数最多，并且2014年6月19日“第聂伯”火箭成功完成了“一箭三十七星”发射，创造了“一箭多星”发射的新记录。美国16次，欧洲5次，日本7次，印度8次。在59次“一箭四星”以上的发射任务中，执行低地球轨道（LEO）和太阳同步轨道（SSO）的多星发射任务一共有51次，占所有任务的86.4%。可以说，国外“一箭多星”发射的目标轨道主要是低地球轨道和太阳同步轨道。</p><p>　　<strong></strong></p><p>　　<strong>2 典型火箭“一箭多星”发射情况介绍</strong></p><p>　　近10年间，俄罗斯执行过“一箭多星”发射任务的火箭主要有联盟FG、联盟—2.1a/2.1b（弗雷盖特上面级）、“第聂伯”、宇宙—3M、隆声—KM；美国执行过“一箭多星”发射任务的火箭主要有德尔他—2、宇宙神—5、人牛怪—1和4以及法尔肯—9火箭；欧洲执行过“一箭多星”发射任务的火箭有阿里安—5、联盟ST、“织女星”火箭；日本执行过一箭多星发射任务的火箭有H—2A和2B火箭；印度主要是“极轨卫星运载火箭”（PSLV）执行“一箭多星”发射任务。可以看出，执行“一箭多星”发射任务的火箭不仅有大、中型运载火箭，如阿里安—5、联盟—2，也有小型运载火箭，如“织女星”、人牛怪—1。</p><p>　　<strong></strong></p><p>　　<strong>“第聂伯”火箭“一箭多星”发射</strong></p><p>　　“第聂伯”火箭是目前“一箭多星”发射的记录保持者，在2014年实现了“一箭三十七星”发射。2007年和2013年该火箭分别成功进行了“一箭十四星”、“一箭三十二星”的发射任务。“第聂伯”火箭通过多星分配器进行“一箭多星”发射，在分配器承力筒顶端安装主任务卫星，在分配器承力筒下方的环形承力盘上安装多颗小卫星，多星布局如下图所示。</p><p align="center"> </p><p>　　俄罗斯“第聂伯”火箭多星布局图</p><p>　　<strong>联盟-2/“弗雷盖特”火箭“一箭多星”发射</strong></p><p>　　联盟—2/“弗雷盖特”火箭是世界商业发射市场的主流中型运载火箭，2010年至2015年6月，该火箭4次完成了共24颗第二代“全球星”通信卫星的发射任务。每次任务是“一箭六星”，6颗卫星分两层悬挂在筒式分配器侧壁。上层并联悬挂2颗卫星，下层并联悬挂4颗卫星，上、下两层卫星错开一定角度。发射任务中，由“弗雷盖特”上面级将6颗卫星部署在920km高度、52°倾角的低地球轨道上。</p><p align="center"> </p><p>　　联盟—2火箭“一箭六星”布局图</p><p>　　<strong>“人牛怪”火箭“一箭多星”发射</strong></p><p>　　“人牛怪”火箭是近年美国执行“一箭多星”发射任务最多的火箭。2010年，人牛怪—4火箭完成“一箭七星”发射任务。该火箭采用“盘式多星分配器”（MPA）进行多星发射，4颗主要卫星位于“盘式多星分配器”上，其中1颗卫星上安装有1颗科学技术验证卫星，另外2颗小卫星安装于火箭的第四级上。在任务中，火箭末级首先将7颗卫星载荷送入650km高度、倾角72°的低地球轨道上，之后，利用“联氨辅助推进系统”（HAPS）把2个火箭技术验证有效载荷送入高1100km的低地球轨道内。</p><p>　　<strong>阿里安—5火箭“一箭多星”发射</strong></p><p>　　阿里安—5火箭是欧洲的主力大型火箭，主要用于将通信卫星发射送入地球同步转移轨道（GTO）。阿里安—5火箭多采用“一箭双星”发射方式，双星通过“阿里安”双星发射系统（Sylda—5）在整流罩内分层布置。2009年，阿里安—5 ECA型火箭成功实现了“一箭四星”发射任务，主载荷是2颗通信卫星，位于Sylda—5双星适配器内外端，搭载的2颗卫星位于有效载荷支架两侧面。</p><p align="center"> </p><p>　　阿里安—5 ECA火箭“一箭四星”布局示意图</p><p>　　<strong>印度PSLV火箭“一箭多星”发射</strong></p><p>　　“极轨卫星运载火箭”（PSLV）是印度的主力火箭，其在2007—2015年（2012年除外）间几乎每年都成功完成了“一箭多星”发射任务。2008年，该火箭成功将10颗卫星发射升空，卫星总质量为824kg。发射885s和930s，火箭先后释放质量较大的2颗卫星，随后，8颗质量在3～16kg之间的超小型纳卫星也相继释放，8颗纳卫星共重50kg，其中6颗捆绑在一起。这枚“极轨卫星运载火箭”的有效载荷布局如图5所示，分配器承力筒顶端安装主任务遥感卫星，在分配器承力筒下方的环形承力盘上安装多颗小卫星，并且在承力筒侧壁悬挂安装多颗纳卫星。</p><p align="center"> </p><p>　　印度“极轨卫星运载火箭”火箭“一箭十星”布局图</p><p>　　“一箭多星”是用一枚运载火箭将两颗以上的卫星发射至预定轨道。“一箭多星”发射能使单颗卫星的发射费用降低，有助于用大、中型运载火箭发射多颗中、小型以及微纳卫星。对于由中小型卫星组建全球通信与导航卫星网络系统，从费用、时间以及火箭运载能力来看，最可行的方案是“一箭多星”发射。伴随着微小卫星技术的快速发展，“一箭多星”发射任务的需求将越来越多。</p><p>　　上文选自《国际太空》，如需详情请查阅该期刊。</p><br />