多星發(fā)射與世界航天紀錄

劉進軍

2013年，美國將發(fā)射1彈25顆衛(wèi)星，俄羅斯將發(fā)射1彈27顆衛(wèi)星。多星發(fā)射將引起世界矚目，引發(fā)新一輪多星發(fā)射競賽。

多星發(fā)射，又稱一箭多星，是指一枚運載火箭將3顆或3顆以上衛(wèi)星發(fā)射到預(yù)定軌道。多星發(fā)射就是在整流罩內(nèi)多裝幾顆衛(wèi)星，到太空一定的高度一起或分別發(fā)射出去。整流罩內(nèi)的衛(wèi)星根據(jù)多少、大小合理地安排好。這是一項充滿風險和智慧的衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)。

多星發(fā)射

多星發(fā)射的分離技術(shù)與洲際導(dǎo)彈分導(dǎo)技術(shù)幾乎一模一樣。分導(dǎo)式導(dǎo)彈，號稱“太空子母彈”。它在一枚洲際導(dǎo)彈上攜帶多枚彈頭，在一定高度的太空分離，可以分別打擊不同目標。多星發(fā)射具有強烈的軍事技術(shù)色彩，各國競相研發(fā)和運用。

多星發(fā)射與火箭變軌技術(shù)、側(cè)向飛行機動控制技術(shù)、導(dǎo)爆索技術(shù)、高空軌道設(shè)計補償技術(shù)、星箭整體起旋技術(shù)、星箭分離技術(shù)等密切相關(guān)。為了提高星箭分離的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，星箭分離有以下幾種方式

彈射式多星分離：衛(wèi)星和末級火箭上有分離推動裝置，一般有壓縮螺旋彈簧彈射器和噴氣動力器，以彈射方式進行多星分離。

制動式多星分離：通常由火箭或利用推進劑貯箱排出的增壓氣體所產(chǎn)生的反推力，使末級火箭制動，以制動方式與衛(wèi)星分離。

旋轉(zhuǎn)式多星分離： 多星分配器的縱軸上并列安置多顆衛(wèi)星。多星分配器帶動衛(wèi)星圍繞縱軸旋轉(zhuǎn)；分離時衛(wèi)星解鎖，在彈簧分離力和轉(zhuǎn)動離心力的旋轉(zhuǎn)方式下，將多星同時或分別分離部署。

若要實現(xiàn)一箭多星發(fā)射，需要在整流罩里安裝一個多星分配器。衛(wèi)星們并列或串列安置在多星分配器或發(fā)射裝置上，星箭分離后分別送入各自不同的軌道或位置。星箭剛分離時，衛(wèi)星與末級火箭具有相同的速度，并沿同一軌道飛行。由于低軌道仍有稀薄空氣存在，衛(wèi)星與火箭的外形、質(zhì)量不同，空氣動力學的阻力也不同，因而兩者的距離逐漸被拉開。星箭分離成功。

多星分配器與衛(wèi)星

多星發(fā)射的主要技術(shù)指標是發(fā)射數(shù)量、發(fā)射質(zhì)量、發(fā)射精度和成功率。多星發(fā)射可以實現(xiàn)運載火箭搭載一大多小、同系列衛(wèi)星等方式，發(fā)射多顆中、小、微型衛(wèi)星。多星發(fā)射能減少運載火箭發(fā)射失敗的風險，發(fā)射費用大大降低。多星發(fā)射的星箭分離技術(shù)具有重大的軍事意義。本文的多星發(fā)射不包括航天飛機和空間站的多星發(fā)射。

多星發(fā)射成就

美國是第一個進行多星發(fā)射的國家，蘇俄是多星發(fā)射次數(shù)最多，多星發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量最多，也是多星發(fā)射失敗次數(shù)最多，多星發(fā)射衛(wèi)星失敗最多的國家。

1961年6月29日，美國第一次1箭3星發(fā)射，部分成功。

1964年8月18日，蘇聯(lián)第一次1箭3星發(fā)射成功。

1980年5月23日，歐洲空間局首次1箭7星多星發(fā)射，發(fā)射失敗。

1981年9月19日，中國首次1箭3星發(fā)射成功。

1986年8月12日，日本第一次1箭3星發(fā)射成功。

1999年5月27日，印度首次1箭3星發(fā)射成功。

1998年是一個多星發(fā)射高峰年。世界各國總共發(fā)射83次，共174個航天器，最終158個航天器成功部署。美蘇兩國多星發(fā)射達17次，約占總發(fā)射次數(shù)20%；共多星發(fā)射93顆衛(wèi)星，約占成功發(fā)射衛(wèi)星53%；成功發(fā)射75顆，多星發(fā)射成功率約47%。美國多星發(fā)射共12次，搭載63顆衛(wèi)星，其中1箭3星1次，1箭4星3次，1箭5星5次，1箭7星1次，1箭8星2次，全部發(fā)射成功；俄羅斯共多星發(fā)射5次，搭載30顆衛(wèi)星，其中1箭3星2次，1箭6星2次，1箭12星1次，成功3次12顆，失敗2次18顆。

隨著火箭發(fā)射技術(shù)和多星發(fā)射技術(shù)的提高，多星發(fā)射方式越來越普遍。2009年，世界各國總共78次發(fā)射，73次成功；發(fā)射129個航天器，127個航天器入軌。其中，多星發(fā)射8次：日本1箭8星1次，歐洲空間局1箭4星1次，美國1箭5星1次，俄羅斯1箭3星2次、1箭6星1次、1箭7星1次，印度1箭6星1次。2009年，各國8次多星發(fā)射，全部成功，共將42顆衛(wèi)星、航天器送入軌道。2009年，多星發(fā)射次數(shù)占總發(fā)射次數(shù)10.8%，衛(wèi)星成功數(shù)量占成功總數(shù)33%。

2010年，全球共進行了74次發(fā)射，70次成功；129個航天器中121個入軌。其中，12次多星發(fā)射，將57顆航天器送入軌道；只有俄羅斯1次1箭3星失敗，3顆“格洛納斯”導(dǎo)航衛(wèi)星報廢。俄羅斯1箭3星4次、1箭4星1次、1箭6星1次，中國1箭3星2次，日本1箭8星1次，印度1箭5星1次，美國1箭9星1次，1箭10星1次。2010年，多星發(fā)射次數(shù)占總發(fā)射次數(shù)15%，衛(wèi)星成功數(shù)量占成功總數(shù)47%。

2011年，各國總共84次發(fā)射，78次成功；發(fā)射137個航天器，127個航天器入軌；其中，多星發(fā)射9次，將43顆航天器送入軌道，美國1次1箭4星失敗。2011年，多星發(fā)射中，美國1箭4星1次、1箭7星1次，印度1箭3星1次、1箭4星1次，俄羅斯1箭3星1次、1箭6星3次、1箭8星1次。2011年，多星發(fā)射次數(shù)占總發(fā)射次數(shù)10.7%，衛(wèi)星成功數(shù)量占成功總數(shù)33.8%。

2012年，全球各國總共78次發(fā)射，72次成功，4次失敗，2次部分成功；發(fā)射139個航天器，127個航天器入軌。各國共進行多星發(fā)射共計9次，將55個航天器送入太空。歐空局1箭10星1次，日本1箭4星1次、1箭6星1次；俄羅斯1箭4星1次，1箭5星1次，印度1箭3星1次，美國1箭14星1次，中國1箭3星1次、1箭4星1次。2012年，多星發(fā)射次數(shù)占總發(fā)射次數(shù)12.5%，衛(wèi)星成功數(shù)量占成功總數(shù)43.3%。2012年，美國創(chuàng)造了1箭14星的發(fā)射衛(wèi)星最多的世界航天紀錄，與俄羅斯并列第一。

科技譜寫榮耀。多星發(fā)射已經(jīng)采用了地面、地下井、空中、水下、海上，以及航天飛機、空間站等多種發(fā)射方式。多星發(fā)射最大發(fā)射質(zhì)量為美國“大力神-3D”運載火箭的12.3噸運載量，最大發(fā)射數(shù)量為俄羅斯和美國，各1箭14星。多星發(fā)射次數(shù)最多的是蘇俄“宇宙-3M”運載火箭，共進行了46次1箭8星發(fā)射，一次失敗8星毀滅，共將360顆“箭-1M”號軍事通信衛(wèi)星送入軌道。多星發(fā)射成功率最高的也是蘇俄“宇宙-3M”運載火箭，達97.8%。

多星發(fā)射新紀錄

2013年1月3日，美國軌道科學公司宣布：2013年3季度在沃洛普斯島導(dǎo)彈基地第LA-0B號發(fā)射臺發(fā)射一枚“人牛怪-1”運載火箭，將美國空軍、美國海軍、美國海軍研究生院、戈達德太空飛行中心、勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室、莫爾黑德州立大學、阿姆斯研究中心、路易斯安那大學、肯塔基空間學會，以及美國大學生的微衛(wèi)星、納米衛(wèi)星、立方體衛(wèi)星等26顆衛(wèi)星送入太空。最近，美國變更計劃宣布：這次發(fā)射25顆衛(wèi)星。

2013年初，俄羅斯宣布：在棟巴羅夫斯基導(dǎo)彈基地發(fā)射一枚“第聶伯-1”運載火箭，將阿聯(lián)酋、韓國、美國、日本、波蘭、德國、阿根廷、意大利、荷蘭、英國創(chuàng)新空間公司、丹麥、英國、厄瓜多爾、秘魯天主教大學、烏克蘭、丹麥等國和大學生研制的22顆小衛(wèi)星、微衛(wèi)星、納米衛(wèi)星和立方體衛(wèi)星發(fā)射升空。不久，俄羅斯再次宣布：2013年，將一枚“第聶伯-1”火箭發(fā)射27顆小衛(wèi)星、微衛(wèi)星、納米衛(wèi)星和立方體衛(wèi)星。俄羅斯想再創(chuàng)造一次驚世的航天紀錄。俄羅斯正在編織一個震撼的美夢。

按時間計算，美國發(fā)射在先。如果美國1箭25星發(fā)射成功，將震撼世界，創(chuàng)造一次發(fā)射衛(wèi)星最多的世界紀錄；如果美國1箭25星發(fā)射失敗，也將震撼世界，創(chuàng)造一次發(fā)射毀壞衛(wèi)星最多的世界紀錄。如果俄羅斯1箭27星發(fā)射成功，美國一次發(fā)射衛(wèi)星最多的世界紀錄將保持不了幾天，得而復(fù)失。

俄羅斯沒有確定發(fā)射的具體時間，也許會搶先發(fā)射。如果俄羅斯搶先發(fā)射1箭27星成功，先奪取一次發(fā)射衛(wèi)星最多的世界紀錄，衛(wèi)冕成功；如果在美國之后發(fā)射，將成為再次榮膺一次發(fā)射衛(wèi)星最多的世界冠軍；如果發(fā)射失敗，將創(chuàng)造一次發(fā)射毀壞衛(wèi)星最多的世界紀錄。

不論多星發(fā)射世界紀錄的桂冠屬于誰，2013年都會創(chuàng)造奇跡、震驚和震撼。

多星發(fā)射競賽

2013年是多星發(fā)射的豐收年。據(jù)預(yù)測，2013年，各國將進行多星發(fā)射約22次，約156個航天器。2013年上半年，俄羅斯進行了1箭3星1次、1箭6星1次、1箭7星1次，印度1箭7星1次，美國1箭5星1次，中國1箭4星1次，歐空局1箭3星1次。美國軌道科學公司在首次發(fā)射“天鵝座”試驗貨運飛船的時候，攜帶了5顆小衛(wèi)星升空。

2013年下半年，俄羅斯計劃進行1箭3星6次、1箭4星1次、1箭7星1次、1箭27星1次。日本計劃1次1箭7星發(fā)射。美國計劃進行1箭7星1次、1箭8星1次、1箭9星1次、1箭12星1次、1箭25星1次。

美國太空探索公司還計劃單獨發(fā)射1次1箭7星，1次1箭8星。11月底，美國太空探索公司發(fā)射“龍-C3”飛船前往國際空間站，將攜帶8顆小衛(wèi)星升空。11月，美國計劃在考艾太平洋導(dǎo)彈靶場LP-41發(fā)射臺，第一次發(fā)射“火花”號運載火箭，計劃將12顆衛(wèi)星送上太空，包括8顆2千克的“愛迪生示范”納米衛(wèi)星。

2013年，最引人注目的是美蘇爭奪最多衛(wèi)星發(fā)射的世界航天紀錄。俄羅斯的“第聶伯”號運載火箭是多星發(fā)射的主力。它出身于著名洲際導(dǎo)彈之家——“R-36”洲際彈道導(dǎo)彈?！癛-36”洲際導(dǎo)彈是蘇聯(lián)的一種重型洲際彈道導(dǎo)彈，具有大當量、高精度和分導(dǎo)式多彈頭的特點，號稱世界上最大的洲際導(dǎo)彈之一?！癛-36”洲際彈道導(dǎo)彈最大射程達16000千米，可以打到地球的任何一個角落?！癛-36”導(dǎo)彈最多可分導(dǎo)10顆彈頭，攻擊10個目標，也能集中攻擊一個目標?！癛-36”洲際導(dǎo)彈是蘇聯(lián)全球戰(zhàn)略的撒手锏。西方戰(zhàn)略專家將這種黑色的火箭稱它為“魔鬼”。

“第聶伯”號軍轉(zhuǎn)民后，遺傳了“R-36”洲際導(dǎo)彈的分導(dǎo)式發(fā)射的優(yōu)秀基因?！暗诼櫜碧柣鸺拇蟛糠职l(fā)射均在拜科努爾發(fā)射場進行，可在地面發(fā)射，也可采用地下發(fā)射井方式?！暗诼櫜碧柣鸺蛙壍肋\載能力3.7噸。

“第聶伯”號火箭善于多星發(fā)射，從1999年4月首次發(fā)射到2011年8月17日，共進行17次發(fā)射，其中10次多星發(fā)射將59顆衛(wèi)星送入軌道，還不包括一次發(fā)射18顆衛(wèi)星失敗。由于“第聶伯”號火箭改裝自封存的洲際彈道導(dǎo)彈，發(fā)射費用低廉，每次發(fā)射僅有800～1100萬美元，曾發(fā)射了歐空局的“低溫星”、德國的“大地星”衛(wèi)星等十幾個國家的航天器。

“第聶伯”運載火箭曾在短短第一年，就創(chuàng)造了2項多星發(fā)射紀錄和世界航天紀錄。2006年7月26日，“第聶伯”運載火箭搭載18顆各國的微衛(wèi)星、納米衛(wèi)星和立方體衛(wèi)星升空?！暗诼櫜边\載火箭發(fā)生故障，將18顆外國衛(wèi)星摔在偏僻的荒原上。它沒有創(chuàng)造發(fā)射衛(wèi)星最多的世界紀錄，卻創(chuàng)造了一次毀滅衛(wèi)星最多的世界紀錄。

本來，臺灣成功大學的一顆“番薯”號衛(wèi)星計劃搭乘“第聶伯”運載火箭升空。俄羅斯出于政治原因，最終沒有同意“番薯”號衛(wèi)星發(fā)射計劃。“番薯”號衛(wèi)星逃過一劫，至今在臺灣成功大學的展廳里展出。

2007年4月17日，“第聶伯”火箭發(fā)射14顆各國的微衛(wèi)星、納米衛(wèi)星和立方體衛(wèi)星。這次發(fā)射十分成功，將衛(wèi)星送入各自軌道，創(chuàng)造了發(fā)射衛(wèi)星最多的世界航天紀錄。目前，“第聶伯”運載火箭仍與美國并列發(fā)射14顆衛(wèi)星的世界紀錄，成功率為94.1%。

美國執(zhí)行1箭25星發(fā)射任務(wù)的“人牛怪-1”運載火箭，由退役的“民兵-2”洲際導(dǎo)彈改裝而成的。美國軌道科學公司的火箭家族成員之一，專門發(fā)射各種小衛(wèi)星，機動部署多個有效載荷。如果從卡納維爾角的肯尼迪航天中心發(fā)射，“人牛怪-1”能將580千克有效載荷發(fā)射到高度185千米，傾角28.5°低地球軌道。如果從范登堡空軍基地發(fā)射，“人牛怪-1”能將331千克有效載荷發(fā)射到高度740 千米的太陽同步軌道。

從2000年1月26日首次發(fā)射，到2011年6月30日，“人牛怪-1”運載火箭在范登堡空軍基地和中大西洋的沃洛普斯島導(dǎo)彈基地共計發(fā)射10次?！叭伺９?1”每次成功，共將30顆衛(wèi)星送入太空，成功率為100%?！叭伺９?1”將與“第聶伯”號展開多星發(fā)射世界紀錄的競賽。桂冠屬于誰，請拭目以看。

隨著小衛(wèi)星、微衛(wèi)星、納米衛(wèi)星和立方體衛(wèi)星的發(fā)展和普及，以及商業(yè)衛(wèi)星的快速發(fā)展，多星發(fā)射顯示越來越強大的技術(shù)、功能和效率，顯示卓越的優(yōu)越性。目前，多星發(fā)射顯示了8大特點：

1.多星發(fā)射技術(shù)越來越高超，

2.多星發(fā)射火箭運載量越來越大，

3.多星發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量越來越多，

4.多星發(fā)射比例越來越高，

5.多星發(fā)射成功率越來越高，

6.多星發(fā)射方式多樣化，

7.軍事航天技術(shù)、高科技越來越普及，

8.民營公司熟練掌握了多星發(fā)射技術(shù)。