長征六號運載火箭的“首秀”就創(chuàng)造了國內(nèi)單次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量之最，僅次于美俄兩國，這標(biāo)志著中國航天科技集團(tuán)公司成功突破和掌握了多星發(fā)射技術(shù)，為我國發(fā)展系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的多星發(fā)射接口裝置，推動小衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，同時也標(biāo)志著我國在運載火箭現(xiàn)代化、模塊化方面邁出了堅實的一步。
那么，讓剛“出道”的長六火箭帶20個“孩子”出遠(yuǎn)門是一種什么體驗？
“酸甜苦辣，各種滋味兒?！遍L六火箭副總設(shè)計師周遇仁開玩笑說：“最新研制的長六火箭如果能說話，他應(yīng)該最想說的就是這句話吧?！?/p>
苦味：“排排坐”并非易事
“從最初的‘排排坐’，我們就已經(jīng)開始嘗到了點苦味了?！敝苡鋈收f著拿出手邊的筆在紙上畫了一個個大小不一的立方體。
“20個‘孩子’，來自6個不同的‘家庭’，高矮胖瘦各不相同。要妥妥地放下它們，對火箭有效空間的運用是一個考驗?！敝苡鋈手钢?0個立方體告訴記者，他們是如何在有限的空間里讓它們“排排坐”的。
“20顆衛(wèi)星被分成了3層，像金字塔般地分別排列。最底層安放了5顆主星，其中2顆主星懷中各自抱著2顆子星；中間層有4顆主星，其中1顆主星的懷中抱著5顆子星，最上面一層則是1顆主星抱著1顆子星。”周遇仁比劃著說。
由于我國微小衛(wèi)星發(fā)射尚未形成統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，這給星箭協(xié)調(diào)帶來了極大的不便。這次長六火箭在研制之初就已經(jīng)盡最大可能協(xié)調(diào)并規(guī)范衛(wèi)星與火箭之間的機電接口，“也是希望每個‘孩子’分到的接口都能稱心如意?！敝苡鋈收f，為了形成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的多星發(fā)射接口，他們進(jìn)行了不少開拓性的探索，比如，像長六火箭這樣金字塔形的多星布局設(shè)計，是為了火箭在飛行過程中保證各顆衛(wèi)星間分離時的安全距離而設(shè)計。
傳統(tǒng)火箭一般采用增加單獨艙段、向高度方向發(fā)展、多次分離艙段的模式，如此一來火箭不但增加了大量的結(jié)構(gòu)重量，分離程序設(shè)計也很復(fù)雜，不適宜一箭20星發(fā)射。然而，長六火箭創(chuàng)造性地采用了支承艙+多星分配器的布局方式，在一個整流罩的空間內(nèi)完成了所有的衛(wèi)星布置，確保衛(wèi)星分離速度、方向各不相同，保證分離的安全性。這些成果為日后火箭進(jìn)一步提升多星發(fā)射能力奠定了基礎(chǔ)。
“盡管如此，我們在這一方面還是有不少改進(jìn)的空間?！闭f著，周遇仁寥寥添了幾筆將20個立方體改成了20個大小不一的抽屜。
如今一箭多星的世界紀(jì)錄保持者是俄羅斯的第聶伯火箭，該枚火箭在去年成功發(fā)射了一箭37星，它能告訴我們標(biāo)準(zhǔn)化到底有多重要。
“‘抽屜式’是將來微小衛(wèi)星進(jìn)行多星發(fā)射的發(fā)展方向，第聶伯火箭正在朝那個方向發(fā)展，也就是說火箭的整個分離裝置要完全標(biāo)準(zhǔn)化。你可以把他們想象成很多個標(biāo)準(zhǔn)化的抽屜，衛(wèi)星可以根據(jù)需要占用一個或多個抽屜，這種方式是最節(jié)省空間的?！遍L六火箭主任設(shè)計師張曉東對任何排列整齊的物品天生具有好感，他坦誠地說，我國火箭的集成化多星發(fā)射裝置還在不斷地改進(jìn)中，該種裝置可滿足數(shù)十顆標(biāo)準(zhǔn)化小衛(wèi)星的發(fā)射需求，為不同的有效載荷提供簡單易行的入軌服務(wù)。
因此，規(guī)范小衛(wèi)星的外形尺寸、提高微小衛(wèi)星的標(biāo)準(zhǔn)化程度是衛(wèi)星們“旅行”安全的前提。
辣味：天女散花看上去很美
這20個可愛又調(diào)皮的“孩子”被第一次服役的長六“哥哥”帶上太空后，會分4次釋放，每次釋放只間隔幾十秒的時間，那么，“麻辣”的問題來了——如何確保他們不會相互磕著、碰著呢？
先來科普一下，一般來說，用一枚火箭發(fā)射多顆衛(wèi)星，按入軌模式可分為2類。一類是把一批衛(wèi)星送入基本相同的軌道，當(dāng)火箭抵達(dá)預(yù)定軌道后，就把所有的衛(wèi)星像天女散花一樣釋放出去。另一類則是把多顆衛(wèi)星分別送入不同參數(shù)的軌道。長六火箭此次執(zhí)行的任務(wù)就是極具浪漫色彩的“天女散花”式釋放小衛(wèi)星。這種“看上去很美”的釋放方式需要解決的關(guān)鍵技術(shù)就是要防止大量衛(wèi)星在釋放時星箭和星星間的碰撞問題。
顯然，確保每一個“孩子”的安全是長六火箭最大的責(zé)任。所以，像“長六”這樣貼心的“暖男”對這20個“孩子”上天后如何排著隊“出門”，不至于它們因為太興奮而撒了歡似地往外跑導(dǎo)致磕著碰著，心中早有打算。
“10顆主星按照一、二、三層依次釋放，其中第三層的5顆主星分2次釋放，另外10顆子星擇機釋放。”張曉東說，為了星箭分離后的近場安全，長六火箭創(chuàng)新性地采取了“靈巧末級”設(shè)計，即火箭末級可以高精度調(diào)姿和實現(xiàn)正推軌道控制，這在國內(nèi)運載火箭中尚屬首次，給多星分離軌道設(shè)計提供了極大的便利?！霸诙嘈欠蛛x軌道設(shè)計時，我們還給長六火箭創(chuàng)新性地采用了‘多星軌道周期控制方法’，即將多顆衛(wèi)星間及與衛(wèi)星與火箭末級的軌道周期拉開后越飛越遠(yuǎn)，保證了星星間、星箭間的安全距離。”
酸和甜：初嘗市場的“蛋糕”
六個來自不同家庭的“孩子”匯聚一堂，和年輕的長六“哥哥”經(jīng)過一路磨合，最終完成一項極富挑戰(zhàn)性的任務(wù)應(yīng)該是一件酸中帶甜的事情了吧。
“這20顆衛(wèi)星都不大，‘身材’最高大的是中國航天科技集團(tuán)公司所屬的東方紅海特公司的開拓一號衛(wèi)星，也才100多公斤重，它位于最頂層，也是最先被釋放出去的。而最‘迷你’的子星只有幾十克，比一部小手機還小?！睆垥詵|介紹道，這些“孩子”的“家長”分別是中國航天科技集團(tuán)公司所屬的航天東方紅衛(wèi)星有限公司和深圳航天東方紅海特公司、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、國防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)，“這些衛(wèi)星有的用于驗證在軌技術(shù)，有的用于相關(guān)技術(shù)應(yīng)用。”張小東以哈爾濱工業(yè)大學(xué)在校生研制的衛(wèi)星為例說：“那顆衛(wèi)星主要是用于監(jiān)測船舶和飛機的航行情況。避免出現(xiàn)像馬航這樣的失聯(lián)情況。”
一箭二十星并非為了“顯擺”酷炫的火箭技術(shù)，市場這塊“大蛋糕”才是這次發(fā)射的最大“甜頭”。
“用物美價廉來形容這次的多星發(fā)射是再合適不過的了?！焙教鞏|方紅衛(wèi)星有限公司希望二號衛(wèi)星總設(shè)計師兼總指揮趙志明說。他們作為此次搭載服務(wù)的“顧客”誠懇地給出了五星好評。
很多人都知道，發(fā)射低軌道衛(wèi)星的運載火箭其價格就要比發(fā)射高軌衛(wèi)星的火箭便宜，而小衛(wèi)星一般采用500公里以下高度的軌道就足夠了。同時，多星發(fā)射還能進(jìn)一步降低單顆載荷的發(fā)射成本?！傲硗猓覀冞@次搭載的6顆希望二號A、B、C、D、E、F衛(wèi)星，采用了大量的商用元器件、較為先進(jìn)的一線測溫技術(shù)、衛(wèi)星無纜化技術(shù)等。研制費用較傳統(tǒng)衛(wèi)星又大大降低了?！壁w志明說。
目前，衛(wèi)星研制小型化、模塊化、集成化是國際衛(wèi)星研制的一個基本趨勢。由于“研制小衛(wèi)星的門檻不高，像我們高校和規(guī)模不大的衛(wèi)星研制單位等均可以躍進(jìn)這道‘龍門’?！惫枮I工業(yè)大學(xué)教授王峰說，多星發(fā)射猶如品質(zhì)依舊上乘的“特價旅行”，對于客戶來說，價格誘人愿意嘗試，對于火箭來說，客戶越多，每顆衛(wèi)星的費用就越低，如果有批量化運載火箭的訂單，火箭的研制成本還會更低。“這是一個很好的良性循環(huán)”。
“將來，商用圖片、紀(jì)念品、超高空氣球、區(qū)域通訊中繼等都將成為我們火箭服務(wù)的對象?！敝苡鋈收f完仔細(xì)地疊起那張畫了20個立方體的紙，放入自己的口袋。(楊蕾)