-
1 # 科普航天趣事
-
2 # 辣子不加辣
多星分離與軌道部署技術
當一次發射的多顆衛星對於軌道高度以及軌道相位沒有較高要求,如大多數搭載發射的微納衛星,火箭入軌後,只需要在特定的軌道上將衛星依次釋放出,確保分離出的衛星之間不發生碰撞即可。此種任務實施難度相對較小,“第聶伯”火箭以及印度“極軌衛星運載火箭”的多星發射任務大多屬於此種情況。
當一次發射的多顆衛星對於軌道高度或軌道相位有較高要求時,實施“一箭多星”發射任務,運載火箭在傳統技術基礎上還必須有一個先進的上面級,透過上面級的多次點火、起動,機動至同一軌道面不同相位處或者不同軌道高度處,完成衛星分離及軌道部署,以滿足不同衛星入軌的相位或高度要求。聯盟—2火箭“一箭六星”發射任務以及“隆聲”火箭“一箭三星”發射任務中,便是透過“弗雷蓋特”上面級、“微風”上面級實現衛星的精確入軌。
“微風”上面級“一箭三星”佈局示意圖
採用上面級進行多星發射及軌道部署,可以利用上面級的強機動性,減少多星部署的時間,降低衛星本體的機動效能要求。相較於傳統的火箭末級,上面級需要具備多次起動、長時間在軌的能力,如執行同一軌道面內不同相位要求的“一箭十星”發射任務,上面級必須要具備18次起動能力,在軌時間需要數天。
此外,透過空間站釋放微小衛星也成為微小衛星分離及軌道部署的重要手段。2014年1月8日,美國“安塔瑞斯”火箭在發射“天鵝座”飛船時,將33顆小衛星發射到“國際空間站”,並隨後從“國際空間站”釋放入軌。2014年全年成功進入空間站的航天器數量達到67個,已經釋放了47個。
多星分配器設計技術
衛星分配器用於提供衛星在火箭整流罩內的安裝佈局位置。目前,多星發射的方式主要有兩大類,一類是規模相當的多顆衛星一次發射,如衛星星座中導航衛星、通訊衛星,每顆衛星的質量、尺寸基本上一樣,多星分配器可採用中心承力筒式多星分配器或盤式多星分配器……另一類是搭載發射,在多個衛星中,一顆是主任務衛星,另外的幾顆微納衛星為搭載衛星,主任務衛星一般多位於衛星分配器的頂端,搭載衛星多在分配器的側壁或下方四周……
中心承力筒式及圓盤式多星分配器多星佈局示意圖
隨著“一箭多星”發射任務的增加,為提高搭載效率和減小分離衝擊,國外研製了多種新型的多星分配器,如美國“改進型一次性運載火箭次級有效載荷分配器”(ESPA)。該分配器為筒形結構,下端面為其與運載火箭或上面級的介面,上端面為主任務衛星介面,側壁根據小衛星的介面形式,周向均布多個小衛星介面。這種分配器及多星發射佈局設計極大地減小了次級有效載荷對主任務衛星的影響,合理地利用了多星分配器及整流罩內的空間。
ESPA多星分配器及多星發射佈局示意圖
針對立方體衛星(CubeSat)的搭載任務,美國加州理工大學和斯坦福大學研製了“多皮衛星在軌分配器”(P-POD)。多顆立方體衛星在“多皮衛星在軌分配器”內並排佈置,當星箭分離時,艙門的解鎖裝置分離,艙門在底部的扭簧作用下開啟,作用在艙底的主分離彈簧由於去掉了艙門的位置限制,推動活動底板,將衛星逐個從艙底向艙口推出,衛星的導向是靠艙內四角的導軌實現。根據衛星數量的不同,還可以有單星“多皮衛星在軌分配器”、雙星“多皮衛星在軌分配器”和多星“多皮衛星在軌分配器”等多種規格。“多皮衛星在軌分配器”可以在多種運載火箭上搭載使用,從2003年開始,已經有多顆立方體衛星透過“多皮衛星在軌分配器”實現搭載發射。
“多皮衛星在軌分配器”示意圖
衛星微小型化和標準化技術
衛星平臺與載荷的微小型化和標準化也是進行“一箭多星”發射的核心技術之一。在微小型衛星搭載任務中,主載荷完成佈局後,留給微小型衛星的空間和重量均非常有限。衛星需要採用標準化設計,簡化介面,降低質量和尺寸。隨著微電子、微光機電和積體電路技術不斷髮展,衛星小型化趨勢不斷加速。目前快速發展的立方體衛星便是一個典型,單個立方體衛星的質量只有約1kg,尺寸只有250px×250px×250px。立方體衛星的研製以及標準化,降低了“一箭多星”發射任務時衛星佈局和分離的難度。
多星發射地面測控技術
“一箭多星”發射入軌,對於地面測控系統壓力增大。其測控資料由傳統的1~2顆增加到幾顆、十幾顆,測控能力要求增加。為了滿足“一箭多星”的發射任務需求,需要從兩方面解決多星測控問題:一方面在衛星設計和研製中,重點解決衛星的自主執行管理與測控問題,減輕地面測控壓力;另一方面需要對地面測控系統進行最佳化配置,採用先進的地面多星測控技術,在有限的測控時間內完成對多顆衛星的執行管理與測控任務。
-
3 # 馥郁75716347
筆者認為“一箭五星”的發射難度很大。
1:只是變軌道變速度就很難,有一點誤差都會造成全軍覆沒。
2:要同時準確到達預定位置,又是一大難題。
3:由於衛星的重量不同,送載推力強弱互變時分推的力度掌控。
2018年11月20日7時40分,我國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭,成功將試驗六號衛星及天平一號A星、B星、嘉定一號和軟體定義衛星等4顆微納衛星發射升空,衛星均進入預定軌道。
回覆列表
這個東西,我比較有發言權。我先不說一箭五星難度大不大。我先說衛星研製難度大不大。這幾年衛星研製非常火熱,從航天研究所,到國內一些高校,再到一些私營企業,都在擠破腦袋搞衛星。扔上天了只要能同地面通訊都可以叫衛星,小到幾百克,手機大小,大到10來噸。如果一箭5星發射的是很小的衛星,沒有一點難度,到了軌道高度扔出去就行;如果發射噸位比較大的,就有難度了。大的衛星不是扔出去這麼簡單,噸位大的衛星功能強大,一般都搭載了光學雷達,或者相機,對入軌的姿態控制要求非常高。回到問題開頭來,一箭五星難度大不大,要看發射的衛星對姿態控制要求高不高。去年印度一箭104星,我們說他扔的就是太空垃圾。