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2023年6月15日13:30,搭载8颗“吉林一号”高分03D星及30颗“吉林一号”高分06A系列卫星等4型41颗小型遥感卫星的“长征二号丁”遥八十八运载火箭从太原发射场发射升空,成功将卫星送入预定轨道。
6月7日,“力箭一号”遥二火箭执行了1箭26星的发射任务,创造了我国一箭多星发射纪录。8天后,上述纪录就被此次1箭41星打破,且纪录被大幅提升。单次任务发射卫星数量创纪录对运载火箭而言是机遇,也是挑战,41颗卫星是怎么安排位置的?又是如何分批次分离的?
目前,在国内外的一箭多星发射任务中,当卫星为非平板式且数量达到数十颗时,中心承力筒就成了最常见的选择。在此次1箭41星任务中,选择了中心承力筒加锥形支架的搭载方式,中心承力筒分为2段,各4米长,锥形支架在下、中心承力筒在上,其中38颗星分6层7列侧挂在中心承力筒侧壁上,由于卫星涉及4种型号,排列出现错落,其余3颗卫星安装在锥形支架上。这样的搭载方式最大程度的利用了搭载空间,并且确保卫星静态安全间隙在100毫米以上。既然选择了中心承力筒多星适配器,为什么41颗卫星不全部侧挂于中心承力筒侧壁?
根据卫星大小和最小间距约束,两个4米长的中心承力筒只允许搭载此次任务41颗卫星中的38颗,如果为了新增搭载位置而增加中心承力筒的高度,卫星在火箭飞行阶段将会面临难以承受的“振动和颠簸”。所以,最终才将3颗卫星安装在锥形支架侧壁上,节省成本的同时充分利用了已有空间。
1箭41星搭载难,分离也难。分离过程中,需要考虑卫星分离后的短期分离安全性、长期在轨安全性,经过多方案论证最终选择了“层层刹车式分离”——每分离一组卫星,火箭都会利用反推发动机往后退一步,可以确保分离的安全性。星箭分离时,41颗卫星先后分7次分离,每组卫星分离时间持续3至5秒,每组分离间隔10秒左右,在一分半钟内(80余秒)实现全部分离。
具体分离过程为先分离中心承力筒上的6层卫星,最后分离锥形支架上的1层卫星。第一次分离,径向分离7颗卫星;第二次分离,先利用火箭二级反推发动机进行第一次反推,而后径向分离5颗卫星;第三次分离,进行第二次反推,径向分离7颗卫星;第四次分离,进行第三次反推,径向分离7颗卫星;第五次分离,进行第四次反推,径向分离5颗卫星;第六次分离,进行第五次反推,径向分离7颗卫星;第七次分离,轴向分离最后3颗卫星。
对于一箭多星发射任务而言,搭载和分离都是精细活,要确保安全的发射、安全精准的分离需要精心严密的设计。此次1箭41星仅仅是一个开始,随着星座组网时代的到来,我国一箭多星发射纪录还将持续刷新,卫星数量将持续大幅提升,之后平板式卫星一箭多星又将有新的搭载和分离方式出现。
作者:大白高国