小火箭：人類軍事和商業火箭發射中的一箭多星技術之五

小火箭出品

本文作者：邢強博士

本系列共5篇，本文為第5篇，為完結篇

後來，歐空局也實現了一箭多星的發射。

風暴

中國是什麽時候掌握一箭多星發射技術的呢？

答：1981年9月19日。

這個要從風暴一號，這款較少人了解的運載火箭說起了。

風暴一號運載火箭，小火箭邢強，攝於2018年某日。

身為中國培養的火箭工程師，小火箭在此向風暴一號運載火箭和酒泉衛星發射中心表示深深的敬意。

在一級耗盡關機和二級遊機精確製導控制方面，風暴一號運載火箭的創新讓中國的太空技術有了巨大的進步。

不過，風暴一號，這個名稱霸氣的運載火箭，命運可謂多舛。

雖然在1972年8月，該箭首次進行遙測試驗火箭發射，取得了圓滿成功。但是在1973年9月18日和1974年7月12日的兩次發射科學實驗衛星時，都遭遇了失敗。

1974年7月12日，風暴一號運載火箭發射長空一號衛星，火箭點火升空200多秒後，第二級火箭發動機突發故障。火箭未能把衛星送入預定軌道，隨後，殘骸墜入廣西橫縣一帶。

但是，令人感動的是，當地民眾組織起來，幫助咱們的科研人員搜集殘骸，以便分析故障原因。

20多萬民眾，為國家航天事業和人類太空探索事業做出了貢獻。他們一共找回了125塊火箭和衛星的殘骸。

這些殘骸，為後續的成功，提供了寶貴的數據來源。

公元1975年7月26日，風暴一號火箭成功發射，順利將衛星送入預定軌道。

這是中國第一次把品質超過1噸的衛星送入近地軌道，標誌著中國的運載能力實現了質的突破。

公元1981年9月19日，協調世界時21點28分40秒，風暴一號運載火箭再次出征。

她把實踐二號、實踐二號甲和實踐二號乙，三顆衛星送入預定軌道。

這是中國首次實施一箭多星發射（嗯，沒錯！中國沒有經過一箭雙星發射，而是直接來了一次一箭三星發射）。

這標誌著中國成為繼美國、蘇聯、歐洲之外，第4個獨立掌握一箭多星發射技術的國家或組織，為中國和平利用太空提供了更好的技術支撐。

發展

隨後，印度和日本也相繼掌握了一箭多星的發射技術。

2001年8月29日，日本一枚H-IIA運載火箭嘗試一箭雙星發射成功。

2009年1月23日，日本一枚H-IIA運載火箭完成了一次一箭八星的發射。

其中，印度在協調世界時2017年2月15日03點58分，用一枚PSLV運載火箭，成功發射了104顆衛星。從數量上來說，創造了新的世界紀錄。

這104顆衛星中，有88顆是上圖的立方星。這些單顆重4.7公斤，鞋盒子大小的立方星，能夠組成星座，進行對地觀測。

2011年10月21日，歐空局的伽利略導航系統的前兩顆在軌驗證衛星由聯盟ST-B火箭在法屬圭亞那的庫魯航天中心以一箭雙星的形式發射。

最近發射的一些我國北斗導航系統的衛星也是以一箭雙星的方式，從西昌衛星發射中心，由長征3號乙運載火箭送入預定軌道的。

有關北斗導航，咱們得專門開一個系列來詳細暢聊。

當火箭的運力更強的時候，可以考慮一箭四星。上圖為在阿麗亞娜-5運載火箭的整流罩內，呈中心對稱布置的4顆伽利略導航衛星。

上圖為阿麗亞娜-5運載火箭以一箭四星的方式發射伽利略導航衛星15號、16號、17號和18號的場景。

有關該火箭，詳見小火箭的公號報告《站在巔峰，卻已準備告別：歐洲最強火箭傳奇》。

SpaceX公司的獵鷹-9號運載火箭，可以以一箭十星的方式發射第二代銥星，也可以以一箭多星的方式發射其他公司的衛星。

可是，如果衛星的形狀大小不同怎麽辦？

這就考驗運載火箭方面的協調和優化能力了。

10顆一模一樣的銥星，在獵鷹-9號運載火箭整流罩內的場景。上下兩層，每層5顆。

5顆銥星+2顆氣候觀測衛星：底下這層不變，還是5顆銥星。上面那層變成背對背的2顆氣候觀測衛星就好了。

作為瘋狂發展一箭多星技術的蘇聯的太空技術的繼承者，俄羅斯發展一箭多星的商業化發射毫不含糊。

且不提由撒旦洲際彈道飛彈改造而來的從地下發射井裡發射的第聶伯運載火箭經常一箭三十多星的發射。

老牌的聯盟火箭本身也有不錯的表現。

這枚聯盟火箭，正在執行一箭73星的發射。

值得一提的是，這並不是印度一箭104星的那種發射，而是要把73顆衛星送入3個不同的軌道。

主星是一顆473公斤重的對地觀測衛星，要進入500公里軌道；24顆小衛星，要進入600公里軌道；還有48顆3U的立方星，則要進入485公里軌道。

小火箭注：U是立方星的部門，是Unit的縮寫，表示一個邊長為10厘米的立方體。1U，表示體積為10厘米×10厘米×10厘米的立方體，其品質，往往在1公斤左右。

對火箭載荷工程師的考驗來了，這些衛星大小不一，形狀各異，軌道也是不同的！

他們是這樣解決的：

在上面級上面，進行分組堆放。

小的衛星，收納到標準的分離盒中，主載荷，頂在頭部。

彈道和軌道是這樣設計的：

協調世界時

09:36:49：火箭點火起飛；

09:38:46：一二級分離;

09:41:36 ：二級與上面級分離;

09:41:38 ：拋整流罩;

09:45:37：載荷組分離;

09:45:42：上面級點火：

09:52:18 ：上面級進入第一條過渡軌道;

10:35:01 ：上面級變軌；

10:36:27：上面級進入主載荷軌道；

10:38:07：主載荷分離入軌。

此時此刻的軌道參數：

軌道高度522.51公里，軌道傾角97.44°，典型的對地觀測衛星的軌道。

11:13:29：上面級大幅度變軌；

11:14:35 ：上面級進入第二條過渡軌道；

11:58:29：變軌調姿；

11:59:35：進入小衛星分離程式；

12:01:43 ：開始釋放第1組小衛星；

此時，軌道傾角為97.61°，軌道高度600.0公里。

12:05:03：第1組的5顆小衛星釋放完畢；

此時，軌道傾角為97.61°，軌道高度590.1公里。

12:10:03：開始釋放第2組小衛星；

此時，軌道傾角為97.62°，軌道高度為580.1公里。

12:26:43：第二組的19顆小衛星釋放完畢；

此時，軌道傾角為97.61°，軌道高度為587.4公里。

12:51:49：上面級第三次大幅度變軌；

12:53:15：上面級進入第三條過渡軌道；

13:34:39：上面級進入立方星預定軌道；

13:35:51：上面級姿態調整，準備實施釋放；

17:18:23 ：開始釋放第1顆立方星；

此時，軌道傾角為97.00°，軌道高度為482.2公里。

17:41:17：完成第48顆立方星的釋放；

此時，軌道傾角為97.01°，軌道高度為450.5公里。

17:51:49 ：上面級準備進行離軌操作（防止自身成為太空垃圾）；

17:53:45 ：離軌準備完成，開始最後一次點火；

18:18:49 ：上面級墜入印度洋，完成一箭73星的所有流程。

從09點36分49秒發射，到18點18分49秒，小火箭算了一下，是整整8小時42分鐘，也就是8.7小時。這真是一次漫長的發射。

運營

這是今天的獵鷹-9號運載火箭一箭64星發射的場景。

當衛星的數量比較多，而且很有可能用戶方來自不同的國家和組織的時候，就需要專門的公司或者聯合會來進行協調了。

此類任務可以交給小火箭聯合會這樣的工程師組織。在歐美則有商業化的公司來運營。比如SpaceX公司的這64顆衛星，就交給了一家名為太空飛行工業的企業。

該公司與35個政府機構或者商業企業簽署了衛星發射服務訂單。包括美國、意大利、荷蘭、澳大利亞、芬蘭、西班牙、韓國、瑞士、德國、英國、約旦、哈薩克、波蘭、印度、巴西、加拿大和泰國在內共17個國家，為這次發射貢獻了15顆小衛星和49顆立方星的合約。

這64顆衛星由獵鷹-9號運載火箭送入太空的場景。

全文結束，感謝大家！