“長八遙二”——一箭22星，如何做到的

光明日報記者 張蕾 光明日報通訊員 桑茜 王冰

2022年2月27日，由中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院（以下簡稱“火箭院”）抓總研製的長征八號遙二運載火箭（以下簡稱“長八遙二”火箭），在中國文昌航天發射場點火起飛，將22顆衛星分別順利送入預定軌道，發射任務取得圓滿成功，創造了我國一箭多星發射的最高紀錄。

“本次發射的22顆衛星總計完成12次分離動作，在此過程中，長八火箭宛如跳了一出‘芭蕾’，而22顆星的釋放就如‘天女散花’一般。”火箭院長八火箭副總指揮段保成如此比喻道。

怎樣在有限的整流罩空間內裝下這麼多“乘客”？又如何讓每位“乘客”既坐得舒服，又能安全、準確地下車？讓我們來看看長八火箭團隊給出的高超解決方案吧！

　　為每顆衛星安排舒適的“座位”

一次將這麼多衛星安全順利送達目的地，首先要解決“乘客們”在整流罩內的佈局問題。研製人員充分梳理衛星的結構形式和任務需求，創新設計了一款“三層多星分配器”，可以在有限的整流罩空間內，為每顆衛星安排一個舒適的“座位”，並保證衛星在不同方向的分離足夠安全。

長征八號遙二運載火箭發射現場。屠海超攝/光明圖片

“由於每顆衛星形狀各異，且有多個衛星尺寸較大，所以在最初佈局時，我們首先考慮的是如何有效利用整流罩內的空間包絡。”據火箭院長八火箭副主任設計師陳曉飛介紹，“三層式多星分配器”從下到上分別由錐形支架、中心承力筒和圓盤平臺組成。其中，錐形支架搭載2顆衛星，中心承力筒搭載14顆衛星，圓盤平臺搭載6顆衛星，完美將22顆衛星裝進整流罩中。

　　分批次“下車”更安全

22顆衛星，分離時或進入預定軌道飛行時，會不會發生碰撞？“座椅”有了，要讓這些“乘客”安全準確地“下車”，團隊還要考慮很多問題。

火箭院長八火箭總體副主任設計師於龍強調，衛星到天上後要離開箭體，在此過程中，衛星的動力源和解鎖方式會有一些偏差，而不是想象中的靜態安裝位置在哪裡，分離過程中就一定在這個範圍內不晃盪——“某些時候，這些小偏差會使衛星之間的距離縮小，威脅到箭體安全”。根據衛星的不同分離機構，研製人員結合實際衛星佈局位置，對所有的箭體和衛星偏差進行多輪模擬計算，讓各個衛星在近場分離過程中保留一定的動態間隙，以保證安全性。

此外，衛星數量越多，分離出去後在軌道飛行時碰撞的風險就越大，遠場分離安全性也是研製人員需要考慮的重點。

“22顆衛星加上一個火箭末級，就是23個分離體。為了保證它們彼此之間分離的安全性，我們透過計算分析和長週期模擬、觀察、考核，最終決定採取12次分離動作，將22顆衛星逐步分離出去，並透過調整末級箭體的姿態和不同衛星的分離方向，確保各個衛星近遠場安全，讓22顆衛星安心‘下車’。”火箭院長八火箭軌道設計師李靜琳說。

然而，要對23個分離體兩兩之間的相對距離進行分析，計算量相當大。同時，在火箭調姿過程中，為滿足天基可見的要求，還要保證調姿角度不能過大，這給研製人員增加了不小難度。

不過，“逢山開路，遇水架橋”，團隊專門研製了一個多星遠場分析工具。“透過一次模擬，就可以自動完成23個分離體各自的速度、位置計算，以及兩兩之間相對位置的計算，不僅大大提高了計算效率，而且提高了遠場分析的準確性。”李靜琳透露。

　　共享火箭“拼車”新模式

2020年12月，“長八遙一”火箭成功完成首飛後，並沒有像預想的那樣有大量訂單蜂擁而至，因為很多衛星使用者要求火箭要積累兩到三發以上的成功子樣，才肯放心交付產品。為了保證能夠在商業市場持續“發聲”，長八火箭團隊暗下決心：2021年一定要幹出一發火箭。

目標確定了，任務載荷是什麼？沒有現成的任務，就自己去找。以往發射大的衛星，一般投產要2至3年，這次發射任務時間緊，大的衛星來不及研製，團隊便將視線轉移到小衛星。

截至2020年年底，國內註冊的衛星單位有80多家，其中小衛星佔據了主要份額，在未來的商業市場具有很大的潛力。但一次任務如果只打一顆三四百公斤重的小衛星，對於長八火箭的能力來說未免太浪費。為此，團隊提出了“共享發射”的新模式，由多個小衛星“拼車”完成任務，既可充分發揮火箭能力，又能有效滿足市場需求。

大半年時間裡，團隊奔波各地，跑了20多家衛星單位，把符合發射條件的衛星都篩選了一遍。在充分考慮衛星經費、研製進度、軌道需求、發射時間等要求後，最終確定了7家單位的22顆衛星。

有了這次“長八遙二”火箭的成功探索，火箭院計劃推進共享發射的常態化。“未來，人類進入太空的需求越來越大，空間的基礎設施建設需求越來越大。因此，改變發射場流程、縮短火箭研製週期迫在眉睫。”火箭院長八火箭總指揮肖耘指出。

目前，長八火箭總裝最快是23天，但總裝後從天津廠房運到發射場，還需要進行火工品安裝、單元測試等工作，週期仍比較長。在肖耘及團隊成員看來，如果在發射場旁就近建設總裝測試廠房，把發射場測試和出廠測試合二為一，火箭總裝、測試後直接就到塔架上準備發射，就能節省一系列測試、檢查、轉運的步驟，極大壓縮火箭在發射場的週期，適應未來市場對長八火箭快速發射的需求。

據悉，海南總裝測試廠房已經開始施工建設，發射工位也正在論證過程中。“屆時，7天就能實現一次長八火箭發射，一年可發射50發。”肖耘透露。

　　（光明日報北京2月27日電）

《光明日報》（ 2022年02月28日 08版）