長(zhǎng)征六號(hào)運(yùn)載火箭的“首秀”就創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)單次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量之最，僅次于美俄兩國(guó)，這標(biāo)志著中國(guó)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(guó)發(fā)展系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的多星發(fā)射接口裝置，推動(dòng)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(shí)也標(biāo)志著我國(guó)在運(yùn)載火箭現(xiàn)代化、模塊化方面邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。
那么，讓剛“出道”的長(zhǎng)六火箭帶20個(gè)“孩子”出遠(yuǎn)門是一種什么體驗(yàn)？
“酸甜苦辣，各種滋味兒。”長(zhǎng)六火箭副總設(shè)計(jì)師周遇仁開(kāi)玩笑說(shuō)：“最新研制的長(zhǎng)六火箭如果能說(shuō)話，他應(yīng)該最想說(shuō)的就是這句話吧。”
苦味：“排排坐”并非易事
“從最初的‘排排坐’，我們就已經(jīng)開(kāi)始嘗到了點(diǎn)苦味了?！敝苡鋈收f(shuō)著拿出手邊的筆在紙上畫了一個(gè)個(gè)大小不一的立方體。
“20個(gè)‘孩子’，來(lái)自6個(gè)不同的‘家庭’，高矮胖瘦各不相同。要妥妥地放下它們，對(duì)火箭有效空間的運(yùn)用是一個(gè)考驗(yàn)?！敝苡鋈手钢?0個(gè)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?！敝苡鋈时葎澲f(shuō)。
由于我國(guó)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(lái)了極大的不便。這次長(zhǎng)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(jī)電接口，“也是希望每個(gè)‘孩子’分到的接口都能稱心如意。”周遇仁說(shuō)，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(kāi)拓性的探索，比如，像長(zhǎng)六火箭這樣金字塔形的多星布局設(shè)計(jì)，是為了火箭在飛行過(guò)程中保證各顆衛(wèi)星間分離時(shí)的安全距離而設(shè)計(jì)。
傳統(tǒng)火箭一般采用增加單獨(dú)艙段、向高度方向發(fā)展、多次分離艙段的模式，如此一來(lái)火箭不但增加了大量的結(jié)構(gòu)重量，分離程序設(shè)計(jì)也很復(fù)雜，不適宜一箭20星發(fā)射。然而，長(zhǎng)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(gè)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?cè)谶@一方面還是有不少改進(jìn)的空間?！闭f(shuō)著，周遇仁寥寥添了幾筆將20個(gè)立方體改成了20個(gè)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(lái)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(gè)方向發(fā)展，也就是說(shuō)火箭的整個(gè)分離裝置要完全標(biāo)準(zhǔn)化。你可以把他們想象成很多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的抽屜，衛(wèi)星可以根據(jù)需要占用一個(gè)或多個(gè)抽屜，這種方式是最節(jié)省空間的?！遍L(zhǎng)六火箭主任設(shè)計(jì)師張曉東對(duì)任何排列整齊的物品天生具有好感，他坦誠(chéng)地說(shuō)，我國(guó)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(jiǎn)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(gè)可愛(ài)又調(diào)皮的“孩子”被第一次服役的長(zhǎng)六“哥哥”帶上太空后，會(huì)分4次釋放，每次釋放只間隔幾十秒的時(shí)間，那么，“麻辣”的問(wèn)題來(lái)了——如何確保他們不會(huì)相互磕著、碰著呢？
先來(lái)科普一下，一般來(lái)說(shuō)，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(zhǎng)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(shí)星箭和星星間的碰撞問(wèn)題。
顯然，確保每一個(gè)“孩子”的安全是長(zhǎng)六火箭最大的責(zé)任。所以，像“長(zhǎng)六”這樣貼心的“暖男”對(duì)這20個(gè)“孩子”上天后如何排著隊(duì)“出門”，不至于它們因?yàn)樘d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(jī)釋放?！睆垥詵|說(shuō)，為了星箭分離后的近場(chǎng)安全，長(zhǎng)六火箭創(chuàng)新性地采取了“靈巧末級(jí)”設(shè)計(jì)，即火箭末級(jí)可以高精度調(diào)姿和實(shí)現(xiàn)正推軌道控制，這在國(guó)內(nèi)運(yùn)載火箭中尚屬首次，給多星分離軌道設(shè)計(jì)提供了極大的便利?！霸诙嘈欠蛛x軌道設(shè)計(jì)時(shí)，我們還給長(zhǎng)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(jí)的軌道周期拉開(kāi)后越飛越遠(yuǎn)，保證了星星間、星箭間的安全距離?！?/p>
酸和甜：初嘗市場(chǎng)的“蛋糕”
六個(gè)來(lái)自不同家庭的“孩子”匯聚一堂，和年輕的長(zhǎng)六“哥哥”經(jīng)過(guò)一路磨合，最終完成一項(xiàng)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(guó)航天科技集團(tuán)公司所屬的東方紅海特公司的開(kāi)拓一號(hào)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(jī)還小?！睆垥詵|介紹道，這些“孩子”的“家長(zhǎng)”分別是中國(guó)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(guó)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(yàn)證在軌技術(shù)，有的用于相關(guān)技術(shù)應(yīng)用?！睆埿|以哈爾濱工業(yè)大學(xué)在校生研制的衛(wèi)星為例說(shuō)：“那顆衛(wèi)星主要是用于監(jiān)測(cè)船舶和飛機(jī)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(chǎng)這塊“大蛋糕”才是這次發(fā)射的最大“甜頭”。
“用物美價(jià)廉來(lái)形容這次的多星發(fā)射是再合適不過(guò)的了?！焙教鞏|方紅衛(wèi)星有限公司希望二號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師兼總指揮趙志明說(shuō)。他們作為此次搭載服務(wù)的“顧客”誠(chéng)懇地給出了五星好評(píng)。
很多人都知道，發(fā)射低軌道衛(wèi)星的運(yùn)載火箭其價(jià)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(shí)，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(hào)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(cè)溫技術(shù)、衛(wèi)星無(wú)纜化技術(shù)等。研制費(fèi)用較傳統(tǒng)衛(wèi)星又大大降低了。”趙志明說(shuō)。
目前，衛(wèi)星研制小型化、模塊化、集成化是國(guó)際衛(wèi)星研制的一個(gè)基本趨勢(shì)。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(shuō)，多星發(fā)射猶如品質(zhì)依舊上乘的“特價(jià)旅行”，對(duì)于客戶來(lái)說(shuō)，價(jià)格誘人愿意嘗試，對(duì)于火箭來(lái)說(shuō)，客戶越多，每顆衛(wèi)星的費(fèi)用就越低，如果有批量化運(yùn)載火箭的訂單，火箭的研制成本還會(huì)更低。“這是一個(gè)很好的良性循環(huán)”。
“將來(lái)，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(duì)象?！敝苡鋈收f(shuō)完仔細(xì)地疊起那張畫了20個(gè)立方體的紙，放入自己的口袋。(楊蕾)