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【长征八号“一箭22星”，最大的技术突破可能不是你以为的卫星数量】
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时隔6年多 ， 我国“一箭多星”的发射记录终于被再次打破——2022年2月27日11时06分 ， 长征八号（以下简称“长八”）遥二运载火箭发射成功 ， 将共计22颗卫星分别顺利送入预定轨道 。
与2015年9月20日长征六号的“一箭20星”相比 ， 仅仅10%的运载卫星个数的上涨 ， 似乎远不足以让它在被俄乌新闻塞得密不透风的媒体平台中 ， 撕出刷屏的空间——但其实 ， 这次发射将给我国航天技术发展带来深远影响 。
作为一个定位于商业应用的火箭类型 ， 此次的长八遥二火箭堪称一次大胆的尝试 ， “一箭发射多轨道卫星”不过是其中之一 。
“一箭多星” 1981年9月20日5时28分 ， “风暴一号”运载火箭从酒泉基地（酒泉卫星发射中心前身）起飞 。 7分20秒之后 ， 三颗卫星（实践二号、实践二号甲、实践二号乙三颗科学实验卫星）逐一与火箭分离 ， 进入预定轨道 。 至此 ， 继前苏联、美国和欧洲航天局之后 ， 中国成为第四个掌握“一箭多星”发射技术的国家 。
“一箭多星” ， 即在一枚运载火箭上搭载多颗卫星 。 目前 ， 世界上共有6个国家掌握了这项技术 。 在我国实现“一箭多星”27年之后 ， 印度和日本也先后发射了自己的“多星”火箭 。 此后十年 ， 一次性发射卫星数量的纪录持续被快速刷新 ， 到2017年 ， 印度在一颗火箭上搭载的卫星数量已经达到了三位数 ， 成功达成“一箭104星” 。
事情进展到这里 ， 外行人可能也回过味来了 。 当单颗火箭搭载人造卫星的数量增加到某个数值 ， 单纯的数量增加导致的变化可能只会停留在量变的范畴内 。 也就是说 ， 发射卫星的数量 ， 并不一定和航天技术的高超程度成正比 。
目前来看 ， “一箭多星”技术分为两大类：一类是将所有载荷发射到同一条轨道；另一类是分别将不同的卫星发射到各自的轨道 。 前者即印度的“一箭104星”以及绝大多数星链卫星采用的方式 ， 后者是长八遥二使用的方法 。 两类发射 ， 对应着不同的运载火箭要求 。
第一类发射任务是在运载火箭的末子级关机后 ， 只需要将所承载卫星依次释放出来即可 。 这其中 ， 需要考虑的主要问题是各个卫星释放后可能出现碰撞 。 这个问题的解决方法并不难 ， 即控制释放卫星时的速度或者时间 ， 使其稍有不同 。
至于将多颗卫星发射到不同轨道 ， 就没那么简单了 。 它要求运载火箭在满足前者技术水准的基础上 ， 还要在进入初始轨道后 ， 依然具备变轨的能力 ， 这就不是常规的运载火箭可以做到的了 。 它需要卫星从“上车”到“下车”的整套流程解决方案 。
以本次的长八遥二为例 ， 第一步是要把这些卫星合理布局在火箭整流罩里 。 长八遥二任务所搭载的22颗卫星分属7家不同的卫星制造商 ， 每一家的卫星体积、尺寸、重量都存在较大差异 ， 所以布局时 ， 首先考虑如何有效利用整流罩内空间 。
结合任务需求 ， 设计团队对传统卫星结构进行梳理 ， 设计了新的三层式多星分配器 ， 最终为“乘客”提供了三层“座椅” 。 三层式多星分配器从下到上分别由锥形支架、中心承力筒和圆盘平台组成 。 最终 ， 22颗卫星的布局为：锥形支架（沿用了长八遥一火箭的结构）搭载2颗卫星 ， 中心承力筒搭载14颗卫星 ， 圆盘平台搭载6颗卫星 。
对于一些直径较大、不适合侧挂的卫星 ， 设计团队则在中心承力筒上方新设计了一个圆盘平台 ， 让大直径卫星安装操作更简洁 ， 分离方向上也没有其他卫星去干涉 。
卫星终于顺利装进了整流罩 ， 之后要解决的 ， 就是让它们安全准确“下车”的问题 ， 这也是设计团队遇到的最大难题之一 。
首先要考虑的是卫星近场分离安全性 。 卫星与箭体分离过程中 ， 需要考虑卫星不同的解锁方式和分离能源所带来的运动偏差 。 某些时候 ， 这些小偏差会使卫星之间距离缩小 ， 进而威胁到箭体的安全 。
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