什么火箭创下过一箭多星的世界纪录

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我们常常在新闻里看到一枚火箭发射将多个卫星送入预定轨道的报道，那么什么是一箭多星技术？又有哪些国家掌握了一箭多星发射技术呢？

“一箭多星”是指在一次火箭发射任务中，将两个以上的卫星或载荷送入不同的轨道。这种发射方式最大化利用了火箭运力，能显著降低单个小卫星的发射成本。这是航天企业为了应对愈发激烈的商业航天发射市场做出的必然选择。

1960年美国首次采用了这项技术，用一枚火箭发射了两颗卫星，次年又成功发射了“一箭三星”。接着，苏联多次用一枚火箭发射8颗卫星。随后，欧洲航天局也掌握了这种发射技术。中国在1981年9月成功地用一枚“风暴一号”运载火箭将一组三颗“实践二号”卫星送入地球轨道，成为第四个独立掌握一箭多星发射技术的国家。印度和日本则分别于2008年和2009年实现了一箭多星发射。

长征二号丁运载火箭发射场景

2013年6月15日，中国火箭长征二号丁运载火箭将41颗卫星送入了预定轨道，刷新了一箭多星的记录；

2017年2月15日，印度火箭PSLV-C37成功发射，将104颗小卫星送入太阳同步轨道；

2021年1月24日，美国火箭“猎鹰”9火箭打破了印度火箭记录，将143颗小卫星送入太阳同步轨道，刷新了之前由印度保持的单次发射卫星数量最多的世界纪录。

火箭要一次性将多达上百颗的卫星安全送入轨道，它们是如何被固定在火箭上，安全抵达太空的呢？

为了保证卫星“安全出行”，火箭会安装一个圆锥形的卫星支架，下头大的那端连在火箭末级的圆柱外壳上，上头小的那端就连着卫星的星箭对接框。如果单独发射一颗卫星，那么它就可以独占火箭的卫星支架、包带等解锁分离装置。然而对于一箭多星来说，一个对接框就远远不够啦。由于卫星的体积、重量大小不一，形状各有不同，火箭整流罩内的空间有限。只有对空间进行更大限度的分配和利用，才能让卫星顺利搭载和分离。这就需要通过一个被称为“多星分配器”的转换装置了，通过它，能够转换出多个不同的卫星接口，让所有的卫星“排排坐”。

当规模相当的多颗卫星发射时，可以使用中心承力筒式卫星分配器，它能够将多颗卫星分别悬挂在圆筒状的圆周侧壁上，也可以使用圆盘式卫星分配器，它能够将多颗卫星放置在自己的大圆盘上。如果搭载的卫星质量、尺寸差别大，那一般有一颗是主任务卫星，其他的是小型搭载卫星，主任务卫星通常会被安置在卫星分配器顶端，小型搭载卫星就会分布在卫星分布器的侧壁或者下方。

以一箭22星的长征八号运载火箭为例，设计团队结合任务需求对传统的卫星结构进行梳理，最后设计出了新的“三层式多星分配器”。它从下到上分别由锥形支架、中心承力筒和圆盘平台组成。其中，锥形支架可搭载2颗卫星，中心承力筒可搭载14颗卫星，圆盘平台可搭载6颗卫星，最终完美将22颗卫星装进整流罩中。

长征二号丁运载火箭所运载的41颗卫星开始陆续与火箭分离

上车“乘坐”问题得到了完美解决，那这些卫星到达太空后又该如何“下车”呢？

当火箭上各类小卫星的预定轨道一致时，火箭末级在特定的轨道上将卫星一次或逐次放出即可。为避免各个载荷释放后出现碰撞，只要将每颗卫星的分离时间和分离速度进行设置，即可使卫星们安全“下车”。

但如果需要将不同的卫星发射到各自的轨道或同一轨道面不同相位处时又该如何设置呢？

在这种情况下执行一箭多星发射任务，运载火箭必须配备先进的上面级。通过上面级多次点火、起动，机动至不同轨道高度处或者同一轨道面不同相位处，完成卫星分离及轨道部署，以满足不同卫星入轨的高度或相位要求。

长征五号B运载火箭将首次发射一箭多星

一箭多星分离方式的选择对于卫星的分离准确率和安全影响很大需要考虑不同卫星分离的顺序、时间、角度和速度等多种因素。卫星在分离过程中还会受到姿态稳定、地球引力和空气阻力等多重因素的干扰，所以就得对分离过程进行大量的仿真计算，在实际操作的时候精确控制各种动作，这样才能确保卫星从“上车”到“下车”全过程的安全。

一箭多星的发射方式能节约核载质量，提高发射效率。随着低轨通信、遥感星座任务需求不断增长，相信一箭多星技术会为未来人类进入太空提供更大助力。

部分信息来源于：环球时报、科普中国

（科学性审核：周炳红，中国航天科普大使）